Принцип роботи інжектора: як працює пристрій

Інжектор — це революція в автомобілебудуванні. Сам по собі механізм складний і для максимальної продуктивності її робота повинна бути добре налагоджена. Інжекторна система подачі палива у двигун працює за коштами ЕБУ (електронний блок управління), який вираховує параметри паливної суміші перед її подачею в циліндри і управляє подачею напруги на котушку запалювання для створення іскри. Інжекторні агрегати змістили з виробництва карбюраторні мотори.

В карбюраторних пристроях завдання подачі виконує механічний емулятор, що не зовсім зручно, тому що його система не здатна сформувати оптимальну суміш при низьких температурах, обороти і старті двигуна. Використання комп’ютерного блоку дало можливість максимально точно здійснювати розрахунок параметрів, і безперешкодно на будь-яких оборотах і температурі подавати паливо, дотримуючись при цьому екологічні стандарти. Мінус наявності ЕБУ в тому, що якщо виникнуть проблеми, наприклад, зліт прошивки, то мотор почне працювати або з перебоями, або зовсім відмовиться функціонувати.

Принцип роботи інжектора: як працює пристрій

Інжекторний двигун

Взагалі, інжекторний двигун працює за тим же принципом, що і дизельний. Відмінність тільки в пристрої запалювання, яке надає йому потужності на 10% більше ніж у карбюраторного мотора, що не так вже й багато. Про плюси і мінуси системи хай сперечаються професіонали, але знати пристрій інжектора або хоча б мати уявлення про його будову зобов’язаний кожен водій, який планує ремонтувати двигун власноруч. Також зі знаннями інжекторного вузла, вас не зможуть обдурити на СТО недобросовісні працівники.

Зміст

  • 1 Історія виникнення інжекторної системи упорскування
  • 2 Як працює інжектор?
  • 3 Електронний блок управління
  • 4 Розташування, класифікація і маркування форсунок
  • 5 Нейтралізатор/каталізатор
  • 6 Основні датчики
  • 7 Система подачі палива

Історія виникнення інжекторної системи упорскування

Інжектор по суті, форсунка, яка виступає распрыскивателем пального в двигунах. Виготовлений перший інжекторний мотор був у 1916 році російськими конструкторами Стечкиным і Микулиным. Однак втілена система вприскування палива в автомобілебудуванні, була тільки в 1951 році західнонімецької компанією Bosch, яка наділила двоконтактний мотор простою механічною конструкцією уприскування. Приміряв на себе новинку мікролітражний купе «700 Sport» компанії Goliath з Бремена.

По закінченні трьох років задумку підхопив чотирьохконтактний мотор Mercedes-Benz 300 SL — легендарне купе «Крило Чайки». Але, так як жорстких екологічних вимог не було, то ідея інжекторного упорскування була не затребувана, а склад елементів згоряння двигунів не викликав інтересу. Головним завданням на той момент було підвищити потужність, тому склад суміші складався з розрахунком надлишкового вмісту бензину. Таким чином, у продуктах згоряння, взагалі, не було кисню, а решту незгоріле горючі утворювало шкідливі гази допомогою неповного згоряння.

Принцип роботи інжектора: як працює пристрій

Встановлено інжекторний двигун

Прагнучи збільшити потужність, розробники ставили на карбюратори прискорювальні насоси, заливали горючі в колектор з кожним натисканням на педаль акселератора. Тільки наприкінці 60 х-років 20 століття проблема забруднення навколишнього середовища промисловими відходами стала ребром. Транспортні засоби зайняли лідируючу позицію серед забруднювачів. Було вирішено для нормальної життєдіяльності кардинально перебудувати конструкцію паливного апарату. Тут-то й згадали за інжекторну систему, яка набагато ефективніше звичайних карбюраторів.
Так, наприкінці 70-го сталося масове витіснення карбюраторів інжекторними аналогами, переважаючими у багато разів експлуатаційними характеристиками. Випробувальної моделлю виступив седан Rambler Rebel («Бунтар») 1957 модельного року. Після інжектор був включений в серійне виробництво всіма світовими автовиробниками.

Як працює інжектор?

Звичайно він має в своїй конструкції такі складові:

  • ЕБУ.
  • Форсунки.
  • Датчики.
  • Бензонасос.
  • Розподільник.
  • Регулятори тиску.
  • Якщо описувати коротко принцип роботи інжектора полягає в наступному:

    • на датчики надходять сигнали про роботу системи;
    • після блок порівнює параметри і здійснює управління системою;
    • потім йде подача електричного розряду на форсунки, під його натиском вони відкриваються, впускаючи суміш з паливної магістралі у впускний колектор.

      Принцип роботи інжектора: як працює пристрій

      Схема інжекторного мотора

    Електронний блок управління

    Його завдання безперервно аналізувати надходять від параметри датчиків і давати команди системами. Комп’ютер враховує фактори зовнішнього середовища та особливості різних режимів роботи двигуна, при яких відбувається експлуатація. У разі виявлення невідповідностей, центр подає команди виконавчим елементам для корекції. ЕБУ також має систему діагностики. Коли трапляється збій, вона розпізнає виникли неполадки, оповіщаючи водія індикатор «CHECK ENGINE». Вся інформація про діагностичні коди і помилки зберігається в центральному блоці.

    Розрізняють 3 види пам’яті:

  • Одноразове програмоване постійне запам’ятовуючий пристрій (ППЗП). Зберігає загальну установку з послідовністю дій для управління системою. Розташовується запам’ятовувальний чіп в панелі на платі блоку, він легко зніматися і заміняться на новий. Інформація тут не змінюється і при збоях мережі не стирається.
  • Оперативне запам’ятовуючий пристрій (ОЗП). Виступає як тимчасове сховище «блокнот», де розраховуються параметри і куди комп’ютер може вносити зміни. Мікросхема розташовується на друкованій платі блоку. Для її роботи постійно потрібна електрична мережа, якщо харчування не надходить, то всі дані знаходяться у тимчасовому сховищі стираються.
  • Електрично програмована запам’ятовуючий пристрій (ЭПЗУ). Тимчасове сховище даних та кодів-паролів протиугінної системи транспортного засобу. Пам’ять не залежить від мережі. Які в ній зберігаються коди потрібні для порівняння з кодами іммобілайзера, якщо збігу не сталося, то двигун не заведеться.

    Принцип роботи інжектора: як працює пристрій

    Перший тойотовский інжекторний двигун Me 1972 року

  • Розташування, класифікація і маркування форсунок

    Після розбору питання як працює інжектор, переглянемо поверхнево всю інжекторну систему. Інжекторна система, що виробляє впорскування пального у впускний колектор і циліндр двигуна через форсунки, яка здатна за секунду відкриватися і закриватися багато разів. Система ділиться на два типи. Класифікація залежить від розташування кріплення форсунки, пристрої її роботи і кількості:

  • Моновприск, інакше як центральний впорскування палива Throttle body injection (TBI), працює за допомогою однієї форсунки, що подає паливо в циліндри двигуна. Подача струменя не синхронізована до часу відкриття впускного клапана двигуна. Одноточковий впорскування простий і мало містить керуючою електронікою. Вся система TBI знаходиться всередині впускного колектора. Технологія сьогодні не популярна і майже не задіюється при виробництві авто, так як не відповідає нинішнім вимогам.
  • Розподільчий впорскування палива Multiport Fuel Injection (MFI) на сьогодні затребуваний, тому що набагато досконалий. Його суть в тому, що кожна форсунка подає пальне індивідуально до кожного циліндра. Конструкція кріпиться зовні впускного колектора. Сигнали синхронізовані з послідовністю запалювання двигуна. Цей тип упорскування складніше по конструкції, однак, могутніше НА 7-10% і економічніше попередників.

    Принцип роботи інжектора: як працює пристрій

    Порівняння карбюратора та інжектора

  • Є кілька класифікацій розподільного впорскування:

    • одночасний – робота всіх форсунок синхронна, тобто впорскування йде відразу в усі циліндри;
    • попарно-паралельний – коли одна відкривається перед впуском, а інша перед випуском;
    • фазований або двостадійний режим – інжектор відкривається тільки перед впуском. Дає можливість на малих обертах, при різкому натисканні на педаль акселератора збільшити момент двигуна. Впорскування проходить у два етапи.
    • безпосередній (впорскування на такті впускання) GDI (Gasoline Direct Injection) – струмінь йде відразу в камеру згоряння. Для моторів з таким уприскуванням потрібно і більш якісне паливо, де незначна кількість сірки та інших хімічних елементів. Двигун GDI здатний справно служити в режимі згоряння сверхобедненной паливоповітряної суміші. Менший вміст повітря робить склад менш воспламеняемым. Пальне всередині циліндра прибуває як хмара, що перебуває поруч зі свічок запалювання. Суміш схожа з стехіометричним складом, який легко запалюється.

    Інжекторні форсунки мають різний спосіб подачі струменя:

  • Електрогідравлічний. Працює допомогою різниці тиску дизеля на поршень і форсунку. Коли клапан знеструмлений, голку форсунки рідиною придавлює до сідла. А якщо клапан відкривається, то відкривається і дросель, після чого здійснюється заповнення дизелем паливної магістралі. Під час цього тиск на поршень знижується, а на голці нічого не відбувається, що її і піднімає в момент уприскування.

    Принцип роботи інжектора: як працює пристрій

    Пристрій інжектора

  • Електромагнітний. На обмотку клапана надходить електричний розряд, контрольований ЕБУ. У підсумку виникає електромагнітне поле нарівні зі здавленням пружини. Поле притягує голку і звільняє сопло для подачі струменя. Пружина повертається в попереднє положення після розсіювання електромагнітного поля, відправляючи голку на своє місце.
  • П’єзоелектричний. Самий просунутий тип, застосовується в дизельних агрегати. Швидкість його дій перевищує попередні типи в чотири рази, крім цього, кількість уприскуваного паливо максимально виважено. Дії інжектора засновані на принципі гідравліки, робота здійснюється через різницю тиску. Спочатку голка знаходиться на сідлі, потім струм розтягує п’єзоелемент, який починає впливати на штовхач, ніж відкриває клапан для руху палива в магістраль. Потім тиск спадає, і голка піднімається вгору здійснюючи впорскування.
  • Нейтралізатор/каталізатор

    Для скорочення викидів оксидів вуглецю та азоту, інжектор був доданий каталітичний нейтралізатор. Він перетворює виділені з газів вуглеводні. Застосовується на инжекторах лише зі зворотним зв’язком. Перед каталізатором є датчик вмісту кисню у вихлопних газах, по-іншому його називають лямбда-зонд. Контролер, отримуючи інформацію від датчика, витягує подачу паливної суміші до норми. У нейтрализаторе є керамічні складові з микроканалами, де містяться каталізатори:

    • два окислювальних з платини і паладію;
    • один відновлювальний з родію.

      Принцип роботи інжектора: як працює пристрій

      Інжекторна паливна система

    Не можна щоб мотор з нейтралізатором працював на этилированном бензині. Це виведе з ладу не тільки нейтралізатори, але і датчики концентрації кисню.

    Так як простих каталітичних нейтралізаторів недостатньо, то використовується рециркуляція відпрацьованих газів. Вона істотно прибирає утворилися оксиди азоту. Крім цього, для цих цілей встановлюється додатковий NO-каталізатор, так як система EGR не здатна створити повне видалення NOx. Є два типи каталізаторів для зниження викидів NOx:

  • Селективні. Не вибагливі до якості палива.
  • Накопичувального типу. Набагато ефективніше, але дуже чутливі до високосірковим пальним, що не можна сказати про селективних. Тому вони широко застосовуються на авто для країн з малою кількістю сірки в паливі.
  • Основні датчики

  • Датчик положення колінчастого валу (Датчик Холла). Дає блоку знати, розташування поршнів у циліндрах. Суть роботи в тому, що знаходиться на валу мотора зубчасте колесо рухається близько магніту. Його зуби спотворюють магнітне поле, створюючи імпульси в котушці. ЕБУ зчитує ці імпульси і визначає положення коленвала. Якщо цей датчик вийшов з ладу, то до СТО доїхати на своїй машині не вийде.
  • Датчик витрати повітря (ДРВ). Існує два види таких датчиків, один вимірює масу інший обсяг вбираемого повітря. ДМРВ виробляє завмер і посилає в ЕБУ. У потоці є нагрівальний елемент, температура якого автоматично тримається на потрібному показнику. Чим важче повітря, тим більший струм повинен проходити через нього, для підтримки оптимальної температури. Тому ЕБУ по силі струму визначає масу всмоктуваного повітря. Що стосується датчика обсягу (ДОРВ), то він влаштований так. У потоці, де проходить забір повітря, встановлена перегородка, що відкривається під тиском повітря. ЕБУ визначає положення заслінки за допомогою потенціометра. Під час неполадки параметри датчика не враховуються, а розрахунок відбувається за показниками аварійної таблиці.

    Принцип роботи інжектора: як працює пристрій

    ЕБУ інжектора

  • Датчик положення дросельної заслінки. Контролює положення дросельної заслінки, з-за чого ЕБУ може правильно скорочувати або збільшувати витрату пального.
  • Датчики кисню (лямбда-зонд). Обчислює кількість кисню у вихлопних газах. На його свідченнях ЕБУ виявляє бідну суміш і вносить поправки.
  • Датчик температури охолоджуючої рідини. Дає зрозуміти комп’ютера, коли мотор досяг потрібної робочої температури. У момент аварії, параметри датчика игнорируеются, температура, береться з таблиці спираючись на час роботи двигуна.
  • Колекторний датчик абсолютного тиску (ДАД) Аналізує повітря і його кількість у впускному колекторі, цей показник потрібен для встанавлення кількості проведеної енергії.
  • Датчик напруги. Дивиться за напругою бортової мережі машини. За його свідченнями контролер може набавляти або, навпаки, зменшувати холості оберти мотора.
  • Датчик детонації. Являє собою високочастотний мікрофон вловлює неприпустимі звукові вібрації в моторі. Отримуючи аномальні звуки, контролер виробляє автоматичне коректування кута випередження.
  • Система подачі палива

    Вузол включає в себе:

    • паливний насос;
    • паливний фільтр;
    • паливопроводи;
    • рампу;
    • форсунки;
    • регулятор тиску палива.

      Принцип роботи інжектора: як працює пристрій

      Система подачі палива

    Розглянемо, як працює бензонасос на інжекторі. Насос знаходиться в паливному баку і подає бензин на рампу під тиском 3,3–3,5 Мпа, що забезпечує якісний розпил пального по циліндрах. Якщо обороти мотора збільшуються, помітно зростає і апетит, тобто для збереження тиску, в рампу потрібно поставляти більше бензину. Тому бензонасос по оповіщенню контролера починає прискорювати обертання. Вчасно, проходу бензину до паливної рампи, зайве забирається регулятором тиску і спускається назад в бензобак, підтримуючи тим самим постійний тиск в рампі.

    Паливний фільтр знаходиться під капотом кузова за паливним баком, він вмонтований між электробензонасосом і паливною рампою в подаючу магістраль. Його конструкція не розбирається, вона являє собою металевий корпус з паперової фільтруючої установкою.
    Є прямий і зворотний паливопровід. Перший потрібен для палива, що витрачається з модуля насоса в рампу. Другий повертає надлишки пального після регулятора тому в бензобак. Рампа – порожниста планка, поєднана з форсунками, регулятором тиску і штуцером контролю тиску в системі. Встановлений на ній регулятор контролює тиск всередині її і у впускний трубі. Його конструкція містить мембранний клапан з діафрагмою і пружину, поджатую до сідла.

    Сподобалася стаття? Поділитися з друзями: