Электронные системы непосредственного впрыска бензиновых двигателей Системы впрыска

Система впрыска топлива СЕКРЕТЫ строения и принцип работы

Главный недостаток транспортных средств, укомплектованных бензиновыми двигателями с карбюратором — топливо в них сгорает не полностью. Так как по эксплуатационным характеристикам топливоподачи определяется экологичность, мощность, экономичность машины, возникает необходимость в устройствах, регулирующих этот процесс, ориентируясь на режим функционирования.

Подобные узлы называются инжекторными системами. В инжекторных двигателях топливо подается в заранее определенное время в заданной дозировке. Разработаны системы для впрыска топлива различной конструкции для бензиновых и дизельных моторов.

  1. Классификация и устройство систем впрыска
  2. Принцип работы
  3. Основные неисправности
  4. Достоинства и недостатки

Классификация и устройство систем впрыска

Различия инжекторных механизмов определяются способом, применяемым для изготовления смеси бензина с воздухом.

Классификация в основном проводится по типу впрыска:

  • центральным впрыском;
  • распределительным;
  • непосредственным;
  • комбинированным.

Центральный впрыск (моновпрыск)

Эта система заменяет карбюратор, работает на одной форсунке. Моновпрыск почти не используется из-за несоответствия требованиям экологическим стандартам, встречается на очень старых машинах. Но эти механизмы простые и надежные благодаря расположению форсунки на месте с хорошим воздухообменом, в пускном коллекторе.

Элементы моносистемы:

  • регулятор давления — предотвращает образование воздушных пробок, обеспечивает неизменное давление 0,1 Мпа;
  • форсунка – обеспечивает подачу бензина в коллектор;
  • дроссельная заслонка (механическая, электрическая) – регулирует подачу воздуха;
  • блок управления (память, микропроцессор) — содержит информацию, необходимую для инжекции;
  • датчики температуры, состояние коленвала, дроссельной заслонки.

Распределенный впрыск

Этот тип более современный и экологичный. Хотя, отличительной особенностью является лишь то, что в этой системе уже на каждый цилиндр приходится своя форсунка. Только монтируется она тоже в впускном коллекторе, только каждая в своем отдельном патрубке. Электронные системы контролируют дозировку топлива. Самые прогрессивные форсунки в этом плане принадлежат компании Bosch.

Непосредственный впрыск

Бензин одновременно с воздухом подается прямо в камеры сгорания. Преимущество системы с непосредственным впрыском — точный расчет составляющих для топливосмеси. Процент экологически опасных выбросов снижается благодаря почти стопроцентному сгоранию топливосмеси.

Устройство механизма с непосредственной инжекцией:

  • насос, подающий бензин;
  • устройство, регулирующее давление;
  • рампа, оснащенная предохранительным клапаном;
  • датчик, отображающий параметры давления;
  • форсунки.

Недостатки:

  • высокие требования к качественному составу топлива;
  • сложная для производителей конструкция;
  • необходимость в давлении от 5 МПа.

Зато инжекторные системы этого типа самые современные, перспективные.

Комбинированный впрыск

Чтобы снизить количество выбросов и выполнить требования Евро-6, в Volkswagen была разработана комбинированная система инжекции, объединившая распределительную с непосредственной. Системы блоком управления активируются по очереди, ориентируясь на режим работы. Эта система питания самая перспективная с точки зрения экологической безопасности.

Комбинированное устройство состоит из:

  • насоса, подающего топливо;
  • деталей непосредственного механизма (форсунок, установленных в камеры сгорания, рампы, поддерживающей давление 20 Мпа);
  • элементов распределительной системы (форсунок, установленных в каналы коллектора, рампы низкого давления).

Принцип работы

Агрегаты инжекторного двигателя с единственной форсункой функционируют по схеме:

  1. запускается мотор;
  2. датчики считывают и передают информацию на блок управления;
  3. реальные данные сравниваются с эталонными, рассчитывается момент открытия форсунки;
  4. передается сигнал электромагнитной катушке;
  5. в коллектор подается бензин для смешивания с воздухом;
  6. в цилиндры подается топливная смесь.

Функционирование узла с распределенным впрыском:

  1. мотору подается воздух;
  2. датчики определяют объем, температуру, показатели коленвала, положение заслонки;
  3. объем топлива для поданного воздуха рассчитывает блок управления;
  4. форсункам подается сигнал;
  5. они открываются в запрограммированное время.
  6. смешивание бензина с воздухом происходит в коллекторе, смесь подается в цилиндры.

Учебное видео принципа работы распределенного впрыска

Принцип работы непосредственной инжекции зависит от способа смешивания бензина с воздухом:

  1. послойно;
  2. стехиометрически;
  3. гомогенно.

Послойное смешивание используется на средних оборотах, скорость подачи воздуха высокая, бензин подается в цилиндр через форсунку, загорается после смешивания с воздухом.

При смешивании стехиометрического типа, процесс запускается в момент нажатия на газ. Открывается дроссельная заслонка, бензин и воздух подаются в одно время, сгорают полностью.

При смешивании гомогенного типа, сначала создается движение воздуха в цилиндрах, затем впрыскивается бензин.

Видео-пояснение по принципу работы инжектора с непосредственным впрыском

Работа комбинированной системы полностью зависит от нагрузки на мотор:

  1. непосредственная инжекция запускается во время запуска, прогрева, максимальной нагрузки, количество впрысков зависит от режима;
  2. распределенная инжекция запускается во время движения на средней скорости с частыми остановками.

При распределенной инжекции периодически открываются форсунки непосредственной. Это предотвращает их засорения.

Системами впрыска комплектуются не только бензиновые, но и дизельные двигатели. Первые можно назвать искровыми двигателями, так как смесь бензина и воздуха воспламеняется от искры.

Основные неисправности

Чаще всего сбои инжекции проявляются несколькими неисправностями:

  • не заводится мотор (неисправно главное реле, не работает насос, на форсунках нет напряжения);
  • неустойчиво работает холодный двигатель (неисправен температурный датчик);
  • мотор плохо работает на переходах (неисправен насос или форсунка);
  • мотор глохнет (вышла из строя топливная система, разгерметизировался впуск воздуха).
Читайте также:  Как наклеить наклейку на авто - ADV-F1

Достоинства и недостатки

Здесь, как и в любой системе есть свои достоинства и недостатки.

Плюсы инжекторов (если сравнивать с карбюратором):

  1. снижение потребления топлива в 2 раза;
  2. увеличение мощности;
  3. упрощенный (автоматизированный) запуск;
  4. легкое управление;
  5. снижение выброса токсинов в несколько раз;
  6. самонастройка, упрощающая техобслуживание;
  7. ремонт сводится к замене деталей;
  8. снижение высоты капота за счет размещения элементов инжекции по бокам мотора;
  9. независимость от давления атмосферы, положения авто (работа карбюраторов нарушается при кренах).

Минусы инжекторных систем:

  1. сравнительно высокая цена производства;
  2. высокие требования к качеству бензина;
  3. необходимость в специально оборудовании для диагностики;
  4. зависимость от электроэнергии;
  5. повышение вероятности пожара при ДТП из-за подачи бензина под давлением.

Последний недостаток частично компенсируется установкой контроллера, отключающего подачу при ударе.

Несколько разновидностей систем впрыска позволило укомплектовать ими большинство легковых автомобилей, выпущенных позже восьмидесятых. Управление механическое или электронное, топливо может подаваться непрерывно или импульсами.

Независимо от строения и принципа работы системы впрыска топлива, она дольше прослужит без ремонта, если отказаться от манипуляций с питанием, не отключать без необходимости массу, не осуществлять запуск при помощи буксировки. Инжекторные системы не переносят влагу, если вода проникает в них зимой, велика вероятность выхода из строя форсунок. Топливо должно быть чистое, особое внимание следует уделить состоянию фильтра, установленного перед насосом. При наличии в топливе примесей насос и система управления очень скоро выходят из строя.

Система управления впрыском топлива

Современная система впрыска топлива устанавливается на бензиновые и дизельные двигатели, обеспечивая оптимальные условия для создания наиболее эффективной топливно-воздушной смеси. От нее во многом зависят параметры мощности и экономичности двигателя, поэтому поломка системы приводит к серьезным проблемам. Несмотря на многообразие конструкций, впрыск топлива работает по единым принципам.

Конструкция системы впрыска

Бензин или дизельное топливо подается в цилиндры через впрыск топлива в цилиндр и топливные форсунки, каждая из которых устанавливается в соответствующий впускной трубопровод. Снизу он закрывается впускным клапаном, перекрывающим свободный доступ в камеру сгорания.

При опускании поршня вниз, за счет увеличения объема камеры сгорания, образуется разрежение, приводящее к открытию впускного клапана. По этому каналу через впускной трубопровод засасывается атмосферный воздух, проходя через воздушный фильтр.

Воздух доходит до дроссельной заслонки, частично перекрывающей просвет трубопровода. При ее полном открытии в цилиндр попадает наибольшее количество воздуха и топлива, что приводит к повышению мощности за счет увеличения оборотов двигателя. При перекрытии дроссельной заслонки поток воздуха и, соответственно, топлива уменьшается, мощность и обороты двигателя снижаются. Управление заслонкой осуществляется путем нажатия на педаль газа. При не нажатой педали режим работы двигателя называется «холостой ход» при минимальной мощности и оборотах двигателя.

Когда воздух доходит до места подключения форсунки, через нее происходит непосредственный впрыск топлива, которое перемешивается с воздухом. В результате в камеру сгорания цилиндра поступает готовая топливно-воздушная смесь, которая затем воспламеняется, обеспечивая полезную работу поршня.

Управление процессом впрыска

Чтобы подача горючего осуществлялась своевременно и в нужных для создания оптимальной смеси количествах, требуется специальное управление системой впрыска топлива. В современных автомобилях за это отвечает электронный блок управления (ЭБУ).

Чтобы передать команду на форсунку для впрыска топлива, ЭБУ должен получить нужный сигнал от двигателя. Он передается при помощи соответствующих датчиков. В различных автомобилях для контроля работы двигателя используется до десятка датчиков, среди которых используется три основных, через которые и контролируется электронный впрыск топлива:

1. Датчик фазы и метка

Датчик фазы или датчик положения газораспределительного вала. Его срабатывание является сигналом для начала процесса впрыска топлива. На шестерне или самом распределительном вале устанавливается задающая метка. Рядом с ней — датчик фазы. Когда метка приближается к датчику, импульс передается в блок управления, сигнализируя о начале такта впуска. ЭБУ подают команду, и форсунка впрыска топлива открывается, подавая его в камеру сгорания.

2. Датчик температуры жидкости в системе охлаждения

Он устанавливается в рубашке охлаждения и передает на ЭБУ информацию о температуре двигателя. Если двигатель холодный и не набрал рабочую температуру, то смесь делается богаче за счет того, что топливо впрыскивается дольше и смесь обогащается. Например, бензин впрыскивается не 8, а 10 миллисекунд.

3. Датчик кислорода

Устанавливается в выпускном трубопроводе системы выхлопа. Он подает сигнал в том случае, если количество топлива превышает то, которое необходимо для полного сгорания при максимальной концентрации кислорода. Это заставляет блок управления снижать подачу бензина или солярки, регулируя его расход.

Такая система позволяет оперативно собрать информацию от датчиков, проанализировать его в ЭБУ, после чего подать оптимальную управляющую команду на форсунку. В результате в каждом из режимов работы обеспечивается оптимальная мощность при минимальных затратах топлива и токсичности выхлопа. Такт впуска топлива – это очень быстрый процесс, проходящий за сотые доли секунды.

Читайте также:  Класс страхования ОСАГО что это, как определить на начало годового страхования, что означает 13, 5,

Техническое обслуживание

Как любой узел автомобиля, система питания с впрыском топлива требует периодического обслуживания. Прежде всего, это своевременная замена воздушного фильтра, которую нужно делать каждые 20-30 тыс. км пробега. Если фильтр не заменить, то пыль и мелкий мусор извне будут проходить в топливный трубопровод, что приведет к засорению форсунок, неправильному сгоранию топлива, преждевременному износу двигателя.

При выходе из строя любого из датчиков, на приборной панели загорится лампочка CHECK ENGINE или CHECK. Это означает, что в системе двигателя зарегистрирована ошибка, но какая, поможет узнать только электронная диагностика. При этом двигатель продолжит работать по резервной программе, предусмотренной в электронном блоке управления, усредняющей показания датчика, который вышел из строя. Это может никак не сказаться на режиме работы мотора, а в ряде случаев, он переводится на щадящий режим работы с минимальной мощностью, пригодный только для того, чтобы потихоньку доехать до СТО. Иногда наблюдаются перебои в работе или необычный по цвету, более интенсивный выхлоп.

После обращения в автосервис требуется провести компьютерную диагностику, которая точно выявит, какой из датчиков вышел из строя. После потребуется провести его ремонт или замену, и система управления впрыском топлива заработает в нормальном режиме, а индикатор CHECK ENGINE перестанет загораться при работающем моторе. Единственный датчик, при поломке которого автомобиль заглохнет и уже не заведется – датчик положения коленчатого вала.

Устройство системы впрыска топлива на современных автомобилях имеет достаточно сложную конструкцию, которая управляется при помощи цифрового устройства. Поэтому при нарушении ее регулировки или поломке необходимо обращаться в автосервис. Там мастер, применяя специализированное оборудование, выявит причины неполадок и проведёт профессиональный ремонт.

Своевременное обслуживание, эксплуатация двигателя в нормативных режимах и использование качественного топлива позволят избежать серьезных поломок и увеличат интервал между такими дорогостоящими операциями, как замена топливных форсунок, которые стоят достаточно дорого, особенно на дизельных авто.

Видео: Управление системой впрыска топлива

ГБО на прямой впрыск

Переоборудование на газ двигателей с распределенным впрыском топлива – дело привычное. На такие моторы сейчас массово устанавливаются газобаллонное оборудование 4-го поколения, а варианты выбора сводятся к бюджету установки и правильному подбору оборудования для конкретного автомобиля. Примерно через 8-10 тыс. км установка окупает затраты, и счастливый автовладелец начинает действительно экономить на бензине.

Несколько по-другому обстоят дела с моторами, в которых используется технология прямого (непосредственного) впрыска бензина в цилиндры, что накладывает некоторые ограничения на установку и использование ГБО. Ведь в этих двигателях форсунка, а точнее – ее распылитель, находится непосредственно в камере сгорания (а не во впускном коллекторе, как на обычных моторах). Во время работы она подвергается воздействию высоких температур и давлению до 200 атмосфер, которое создает топливный насос. Поэтому при работе на газе такую бензиновую форсунку нельзя отключить, так как ей нужно охлаж­даться протекающим через нее топливом. Кроме того, по каналам распылителя должно протекать топливо, чтобы исключить их закоксовывание. И на сегодняшний день есть всего несколько решений, которые придуманы в мире ГБО для газификации моторов с непосредственным впрыском.

ГБО 6 поколения

Автогазовые системы 6-го поколения подразумевают подачу газа через бензиновые форсунки непосредственно в камеру сгорания. Данное оборудование представлено только компаниями Prins (DirectLiquimax 2.0) и Vialle (LPDi). Но даже у этих производителей кар-листы включают лишь самые распространенные 4-цилиндровые моторы, а их обновление происходит крайне редко. Кроме того, из-за низкого качества газа и слишком чувствительных к нему компонентов системы производители ГБО 6 поколения с опаской относятся к рынку Украины, а гарантийные условия зачастую не покрывают поломки систем.

Среди недостатков ГБО 6 поколения отмечается высокая стоимость установки (60-70 тыс. грн), шум от насоса в баллоне и сложность отладки. Точно отрегулировать газовую топливоподачу через бензиновые форсунки на моторе с прямым впрыском очень сложно. Плюс существуют проблемы вскипания газа в топливной рейке при температурах воздуха более +30°С. Именно поэтому в Украине эти автогазовые системы не получили распространения, а их развитие практически остановлено.

ГБО 7 поколения

Весь газовый мир сейчас в ожидании систем 7-го поколения, которые в прошлом году презентовала польская компания AC S.A. В этом ГБО предлагается комбинированный впрыск газа – в паровой и в жидкой фазе одновременно. Что позволяет максимально точно отрегулировать подачу газового топлива во всех эксплуатационных режимах мотора. На сегодняшний день такие системы для 4-цилиндровых моторов прошли омологацию в Европе, а уже в мае стартует их испытание в Украине. Главный офис сети СТО PROFIGAS уже готовит первый тестовый автомобиль с ГБО 7-го поколения.

4 поколение на прямой впрыск

Газобаллонное оборудование 4-го поколения пока остается лучшим решением для установки на мотор с прямым впрыском. Работа таких автогазовых систем происходит по алгоритму, который подразумевает одновременную подачу двух видов топлива. Газовая форсунка стоит во впускном коллекторе и подает основную порцию топлива, а бензиновая открывается на 5%-30% от номинальной подачи, одновременно охлаждаясь и сохраняя чистыми каналы распылителя. Современные газовые блоки управления построены на мощных процессорах и успешно справляются с задачей мгновенного пересчета бинарной порции топливной смеси.

Читайте также:  Трансмиссия Нивы 2121 схема, описание, видео

ГБО 4-го поколения для прямого впрыска очень непросто правильно подобрать к машине, так как комплекты не универсальные. В связи с тем, что все автопроизводители используют разные алгоритмы впрыска и постоянно экспериментируя их меняют, под каждый мотор и каждую машину пишется своя отдельная прошивка. У производителей ГБО есть свои кар-листы, в которых указано, на какие моторы у них разработаны прошивки и какие блоки должны быть использованы при монтаже.

К примеру, ГБО уже можно поставить почти на все двигатели VAG-группы. Моторы GDI (Hyundai) или EcoBoost (Ford) находятся в активной разработке. Правда, остается и небольшой список двигателей, на которые, к сожалению, пока комплектов нет (современны моторы Honda, BMW, Lexus). Но, учитывая перспективность ГБО, списки моторов с прямым впрыском регулярно пополняются. И еще вчера недоступные авто уже завтра могут оказаться с газом.

Кто и где?

Монтаж и настройку ГБО на прямой впрыск в Украине пока осуществляют немногие СТО. И прежде чем отдать свою машину на установку, постарайтесь выяснить все нюансы.
• Проверьте СТО, почитайте отзывы и узнайте, есть ли у специалистов опыт по установке и настройке ГБО на прямой впрыск.
• Проверьте документы, предоставляемые для перерегистрации, которые должны быть оформлены конкретной станцией с указанием ее адреса.
• Старайтесь избегать установки малораспространенного ГБО, которое потом никто, кроме этого установщика, не сможет настроить.
• Уточните, какое ГБО могут предложить вам на СТО, ведь только крупные производители газобаллонного оборудования предлагают действительно работающие и надежные системы.
• Не доверяйте установку мастерам, предлагающим контрабандную продукцию без возможности обращения в техподдержку производителя.
• Современное ГБО 4-го поколения на прямой впрыск может быть точно настроено только при помощи ПК и специального программного обеспечения.
При неквалифицированном монтаже и настройке вероятность получить некорректно работающую систему слишком высока, что может повлечь дорогостоящие ремонты и даже замену бензиновых форсунок. Но, сделав правильный выбор, вы получите хорошее оборудование, его грамотную установку и настройку, что, в свою очередь, гарантирует максимальную экономию без потерь удовольствия от езды.

Как определить мотор с прямым впрыском

Законодателем моды на прямой впрыск является концерн VAG (Volkswagen Audi Group). Большинство моделей марки Volkswagen, Audi, Skoda, SEAT агрегатируются моторами FSI, TSI, TFSI. Но уже на сегодняшний день такие моторы есть практически у каждого автопроизводителя. К примеру, у Ford это двигатели EcoBoost, у Mazda – SkyActiv, у HYUNDAI и KIA – GDI, у Volvo – GTDi, у Peugeot и Citroёn – THP, у Renault – TCe, у Opel – SIDI, а у Nissan (Infiniti) – DIG. Это далеко не полный список и с каждым днем он увеличивается.

Экономический эффект

Газобаллонная система на моторы с прямым впрыском сложнее в монтаже и требует более высокой квалификации в настройке. Из-за этого стоимость ГБО на моторы с непосредственным впрыском топлива будет немного выше обычных систем. ГБО на прямой впрыск выпускают многие, но только крупнейшие производители (STAG, Landi Renzo, Prins) предлагают 100% работающее оборудование, и его цена с установкой составит от 20 тыс. грн за бюджетные решения и до 45-50 тыс. грн за премиум варианты. Отталкиваясь от этой стоимости и учитывая, что при работе ГБО вместе с газом понемногу будет расходоваться и бензин, период окупаемости газобаллонной установки составляет около 1 года.

Зачем в ГБО нужен бензин

Автогазовые системы для двигателей с непосредственным впрыском подразумевают работу мотора на битопливой смеси «газ+бензин». В зависимости от выбранного оборудования соотношение этих двух видов топлива будет разным:

• 97% газ + 3% бензин – на голландских системах PRINS;

• 90% газ + 10% бензин – на итальянских системах LANDI RENZO;

• 75% газ + 25% бензин – на польских системах STAG.

Также на бензине проводится запуск и прогрев мотора.

Где искать заветный код

Газобаллонное оборудование на моторы с прямым впрыском подбирается исходя из кода двигателя. Первым делом при обращении на СТО по установке ГБО у вас спросят именно эту информацию. Конечно, если вы приехали на консультацию, то специалисты самостоятельно найдут код, а если вы пока прицениваетесь по телефону, то узнать код двигателя желательно еще до звонка.

У различных авто код мотора может быть расположен на табличке, закрепленной на кузовной стойке, на табличке в моторном отсеке или даже на самом агрегате. Более точное расположение могут подсказать установщики или представители производителя вашего авто.

Согласно этому коду и подбирается комплект. Причем для большинства кодов это абсолютно индивидуальные прошивки, и лишь для нескольких моторов может быть предложено универсальное решение.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Ссылка на основную публикацию
Электромагнитная подвеска автомобиля
Феномен Bose почему лучшая в мире подвеска до сих пор не стала серийной - – автомобильный журнал Предназначение автомобильной подвески...
Щетки стеклоочистителя на Ниву Шевроле размер передних и задних дворников, советы по выбору Нива Ре
Размер щеток шеви нива Автомобиль — источник повышенной опасности. Как для пешеходов, так и для людей, находящихся внутри него. Немалое...
Щетки стеклоочистителя на Фольксваген Поло седан — Автомобильные стеклоочистители
Щётки на Поло седан; Про щётки Выбираем стеклоочистители на Volkswagen Polo седан. Рассмотрим бескаркасные, гибридные и каркасные дворники из разных...
Электромагнитное реле Практическая электроника
Автомобильные реле как устроены, как их выбирать и проверять - – автомобильный журнал Машины год от года становятся все умнее...
Adblock detector