Что такое инжектор в автомобиле простыми словами

13

Инжекторные системы в автомобильных двигателях: как они развивались и к чему пришли

Эволюция бензиновых топливных систем продолжалась более ста лет. Сейчас главными векторами развития является экологичность и экономичность.

Карбюраторные системы остались в далеком прошлом. Последние 20-30 лет уверенное лидерство держат инжекторные системы впрыска топлива. Об их преимуществах, недостатках и тонкостях эксплуатации и обслуживания – в нашем сегодняшнем материале.

Особенности инжекторного впрыска

Главный недостаток карбюраторных двигателей – несоответствие экологическим нормам. А еще у карбюраторных систем питания были сложности с точностью дозирования топливно-воздушной смеси. Поэтому двигателю может или не хватать мощности или, наоборот, он получает избыток горючего, который помимо прочего, ухудшает экологические показатели. Выбросы могут быть настолько “страшными”, что сегодня двигатели этого типа уже просто не соответствуют экологическим стандартам.

В инжекторных двигателях от этих недостатков удалось избавиться. За дозирование горючего, которое поступает в камеру сгорания, в них отвечает электронный блок управления (ECU). При этом с помощью целой системы датчиков он отслеживает множество важных параметров от расхода воздуха и количества свободного кислорода в выхлопных газах, давления и температуры двигателя до положения коленвала и дроссельной заслонки. Сам же впрыск топлива происходит принудительно – с помощью форсунок-инжекторов.

Интересный факт: сначала инжекторный впрыск применяли в авиационных двигателях. Произошло это в далеком 1916 году. Однако впоследствии его вытеснили реактивные системы. Однако в 1951 году инжекторные системы впрыска начали применяться в автомобилестроении. Это были механические системы непосредственного впрыска производства компании Bosch. Активное развитие инжекторных систем подачи топлива началось в 70-х гг. XX века. А в начале 2000-х они практически полностью вытеснили карбюраторы.

Почему? Для этого существует множество причин. Перечислим основные:

• Экологический лоббизм – многие полагают, что изменение климата на планете связано исключительно с человеческой деятельностью, а автомобили загрязняют планету. Эта мысль настолько распространена, что имеет поддержку на государственном уровне во многих странах.
• Более экономичный расход горючего – благодаря точному дозированию топливно-воздушной смеси.
• Снижение токсичности выхлопных газов – благодаря оптимизации состава топливно-воздушной смеси и контроля ее сгорания.
• Увеличение мощности двигателя – благодаря оптимальному наполнению цилиндров смесью.
• Улучшение динамики двигателя – благодаря возможности отслеживать изменения нагрузки и гибко изменять параметры топливно-воздушной смеси.
• Более легкий запуск в любую погоду и сокращение времени предварительного прогрева двигателя – благодаря точному дозированию топлива.

Типы инжекторных систем

В зависимости от способа подачи горючего все инжекторные двигатели можно разделить на три основных типа. Это системы центрального, распределенного и непосредственного (прямого) впрыска.

Первые – уже давно устарели. Они простые по своему устройству: местом впрыска топлива является впускной коллектор, откуда уже готовая топливно-воздушная смесь распределяется по цилиндрам двигателя. Именно из центрального впрыска начиналось развитие современных инжекторных систем. Однако достичь равномерного распределения горючего в цилиндрах (а значит и достаточной эффективности двигателя), оказалось сложно. Поэтому системы моновпрыскивания впоследствии уступили место более совершенным решениям.

Ими стали системы распределенного и непосредственного впрыска. В системах с распределенным впрыском количество форсунок соответствует количеству цилиндров двигателя: впрыск происходит отдельно для каждого, хотя и осуществляется в тот же впускной коллектор. В зависимости от режима работы форсунок впрыска может происходить одновременно, попарно-параллельно или фазировано.

В отличие от всех остальных, системы непосредственного впрыска подают горючее не во впускной коллектор, а непосредственно в цилиндры двигателя. Это эффективнее, но в то же время значительно технически сложнее, требовательнее к качеству горючего и самое дорогое в реализации решение. Поэтому применяется оно только в дорогих автомобилях последних годов выпуска.

Основные неисправности и их причины

О сбоях в работе системы предупреждает сигнальная лампочка Check Engine на приборной панели. Большинство поломок инжекторной системы вызваны проблемами в работе датчиков и состоянием форсунок, которые могут выйти из строя из-за некачественного топлива. Касательно датчиков, то сами устройства ломаются не слишком часто. Значительно чаще возникают проблемы с их электроцепью, например, повреждается проводка или перегорают предохранители.

Самостоятельно обнаружить и устранить проблему вполне реально – нужно лишь иметь соответствующее оборудование и опыт. Однако не все автолюбители согласятся покупать диагностические сканеры и изучать принципы работы инжекторных систем. Дело в том, что эти системы достаточно сложны, для их диагностики и ремонта гораздо легче обратиться к специалистам. Поэтому как только вы заметили, что двигатель начал работать неровно (хуже заводиться, дергаться при езде или “плавать” на холостых оборотах), растет расход топлива – советуем не затягивать с визитом на СТО. Обращаться лучше туда, где есть все необходимое для диагностики и ремонта инжекторных систем, в частности специальное оборудование.

Одним из основных поставщиков систем инжекторного впрыска на конвейеры различных автопроизводителей является Bosch. Соответственно, компания также производит инструменты для их обслуживания и занимается обучением персонала. Одна из недавних новинок – набор BTG 5120, с помощью которого можно осуществлять профессиональное обслуживание и ремонт распространенных клапанных форсунок HDEV5 и HDEV6, но не всей инжекторной системы. Как мы уже говорили, именно проблемы с форсунками – одна из самых распространенных неисправностей систем впрыска. Их выход из строя обычно связан с низким качеством горючего.

Что такое инжектор в автомобиле

Система подачи топлива, основанная на его принудительном дозированном впрыске в каналы впускного коллектора или напрямую в цилиндр, называется инжекторной. Фактически слово «инжектор» означает форсунку, но в обиходе оно применяется для обозначения всей системы подачи топлива.

Основное отличие инжектора от карбюратора заключается в наличии форсунок и электронного управления ими. Контроль количества, частоты и момента подачи топлива осуществляется при помощи электронного контролера, который интерпретирует показания ряда датчиков. Выделяют два основных типа таких систем: моновпрыск и распределенный впрыск. Последний, в свою очередь, делится на несколько классов (прямой, одновременный, попарно-параллельный, фазированный).

Массовое применение автомобилей с инжектором началось в в 80-х годах ХХ века. И на данный момент, инжектор – наиболее распространенная система подачи топлива. Такую популярность система обрела благодаря экономному потреблению топлива и большей мощности.

Виды инжекторных систем подачи топлива

В зависимости от количества и расположения форсунок выделяют несколько типов инжекторов. Моновпрыск означает наличие одной форсунки, установленной в устье воздушного коллектора, а распределенный – по форсунке на каждый канал коллектора или поршневой цилиндр (существуют также комбинированные варианты).

Моновпрыск

По сути, такая система представляет собой усовершенствование карбюратора. Но в отличие от него моновпрыск оснащается электронным блоком управления (ЭБУ), считывающим ряд параметров и управляющим форсункой.

Моновпрыск проигрывает распределенному прыску по ряду параметров, поэтому новые авто им уже не снабжаются. Однако на дорогах ещё можно встретить автомобили с данным типом инжектора.

Распределенный впрыск

Наличие форсунки на каждом впускном канале позволяет более точно регулировать потребление топлива. Такая конструкция инжектора также отличается вариативностью. В процессе развития технологии выделилось несколько основных классов распределенного впрыска:

1. Прямой отличается от остальных тем, что форсунки размещены в головке блока цилиндров, и подают топливо непосредственно в камеру сгорания.
2. Одновременный впрыск означает, что работа форсунок синхронизирована, и они все подают топливо одновременно.
3. Попарно-параллельный впрыск работает только во время старта двигателя. Форсунки работают парами: одна открывается на такте впуска, вторая – выпуска.
4. Фазированный впрыск синхронизирует работу форсунки с движением конкретного поршня, она открывается на впускном такте.

Таким образом, некоторые типы распределенного впрыска скорее относятся к режимам работы инжектора, чем к отдельным классам систем подачи топлива. Кроме того, свои нюансы работы есть у комбинированных систем, в которых форсунки устанавливаются и на впускных каналах коллектора, и в ГБЦ.

Типы форсунок

Кроме различных видов инжектора в целом, существуют и разные конструкции форсунок.

В двигателях с непосредственным впрыском чаще всего применяются электромагнитные форсунки. В них сопло перекрывается иглой на электромагнитном клапане. При подаче напряжения клапан смещает иглу, открывая путь для подачи топлива. В исходное, закрытое, положение игла возвращается пружиной.

Дизельные двигатели с инжектором, ввиду более высокой плотности топлива, работают с более высоким давлением. Поэтому снабжаются электрогидравлическими форсунками. Принцип их работы основан на использовании давления топлива в магистрали и комбинирован с тем же электромагнитным клапаном.

С технологической точки зрения наиболее эффективным типом форсунок считаются пьезоэлектрические. Преимущественно ввиду более высокой скорости срабатывания. В качестве основного элемента в них используется не электромагнитный клапан, а пьезокристалл, который меняет свою длину под действием электрического тока.

Принцип работы инжектора

Работа инжекторной системы подачи топлива базируется на интерпретации показаний ряда датчиков и соответствующих команд ЭБУ. Процесс подачи топлива происходит следующим образом:

1. ЭБУ получает данные с датчика массового забора воздуха, положения дроссельной заслонки и коленчатого вала, температуры воздуха и других регистрирующих приборов.
2. Электронный блок анализирует полученные данные, и на их основе определяет необходимое количество топлива для правильного насыщения смеси.
3. После подается соответствующий управляющий сигнал на клапаны форсунок, и они впрыскивают требуемое количество топлива.

Во время работы двигателя цикл повторяется множество раз в секунду, благодаря чему вычислительный блок может реагировать на изменение получаемых показаний датчиков, корректируя состав топливной смеси.

Распространенные неисправности инжектора

Учитывая технологическую сложность инжекторной системы подачи топлива, следует внимательно относиться к её состоянию и обслуживанию. Выход из строя одного из компонентов нарушает работу всей системы, а для устранения проблемы необходима внимательная диагностика и соответствующий ремонт. Рассмотрим наиболее распространенные неисправности.

В инжектор не поступает топливо. Скорее всего, неисправность находится на стороне топливной магистрали. Частой причиной является поломка топливного насоса, засоренный топливный фильтр или физическая непроходимость участка магистрали.

Увеличение расхода вероятнее всего связанно с засорением выходных отверстий форсунок. Отложения нарушают форму выбрасываемой струи со всеми вытекающими последствиями, в том числе и увеличенным расходом.

Холостой ход периодически пропадает в результате нарушения целостности воздушных каналов или поломок регулятора холостого хода, расположенного в области дроссельной заслонки. А неисправный датчик положения дроссельной заслонки может приводить к избыточной подаче топлива.

Неправильная работа других датчиков (кислорода, температуры охлаждающей жидкости и пр.) также негативно отражаются на работе всего силового агрегата.

Читайте также: Что лучше инжектор или карбюратор .

Плюсы и минусы инжектора

В сравнении с карбюраторами, инжекторы имеют ряд преимуществ и недостатков. К первым относятся:

Что означает «инжекторный двигатель»?

инжекторный двигатель пришел на смену карбюраторному и имеет большое преимущество перед последним в плане качества смесеобразования, точности дозирования топлива (бензина) , а соответственно економичности, мощности и т. п.

вначале на двигатели устанавливалась одна форсунка вместо карбюратора — моновпыск топлива. Работала эта форсунка впрыскивала топливо во впускной трубопровод и потом рабочая смесь уже подавалась в цилиндры двигателя.

Далее появились системы питания с распределенным впрыском. Т. е. перед впускными клапанами каждгого цилиндра устанавливалась (устанавливается) форсунка. И работает эта форсунка только для одного цилиндра. к слову и давление впрыска возросло порядка 3-4 атм. Такая система обеспечивает более качественное смесеобразование и точно дозирование топлива. Устанавливается на большинство современных автомобилей.

Следующий шаг в развитии — непосредственный впрыск топлива в камеру сгорания — так называемые двигатели с системой FSI. Здесь топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания под давлением в сотни раз большем, чем при распределенном впрыске.

на этом пока развитие остановилось. Совершенствуются только отдльные части системы: блоки управления, датчики, сами форсунки, в частности ведутся разработки в области повышения давления впрыска и уменьшения времени срабатывания форсунки — форсунки с непосредственным управлением с помощью пьезокристаллов.

Устройство и принцип работы инжектора

Инжектор – это самый популярный электронно-механический узел в автомобилестроении. Устройство и принцип работы инжектора одновременно просты и сложны. Конечно, рядовому автовладельцу необязательно вникать в детали конструкции инжекторных систем и их программного обеспечения, но основные моменты знать не помешает.

Ниже мы расскажем о том, что такое инжектор, каков принцип его работы, и какие типы инжекторных форсунок чаще всего применяются на современных двигателях.

Рекомендуем посмотреть видео внизу страницы, на котором хорошо показано, как работает инжектор.

Такие вещи своими силами не ремонтируются, однако разбираться в устройстве инжектора стоит, хотя бы для того, чтобы не попасть впросак при оплате счета в автосервисе.

Что такое инжектор

Инжектор (англ. — Injector) — это специальная форсунка, установленная на двигатель внутреннего сгорания, либо являющаяся частью целой инжекторной системы. Она выполняет функцию распылителя топлива (жидкого или газообразного).

Впервые данную разработку внедрили в производство специалисты компании Bosch, когда оснастили ею купе Goliath 700 Sport с двухтактным двигателем. Произошло это в 1951 году, а всего через 3 года это же сделал Mercedes (Mercedes-Benz 300 SL). Однако поначалу такие комплектующие были довольно дороги, так что широкое применение инжекторов началось только в 70-х годах. Инжекторная система быстро вытеснила карбюраторы (особенно в Европе, Америке и Японии) и на сегодняшний день большинство моделей автомобилей оснащаются именно этим устройством.

Инжекторная система впрыска топлива (Fuel Injection System) отличается тем, что она осуществляет прямой впрыск непосредственно в цилиндры или же во впускной коллектор. Делается это при помощи все той же форсунки, которые, в свою очередь, делятся на 2 категории, отличающиеся местом монтажа инжектора, а также принципом его работы:

1. Моновпрыск – его еще называют центральным впрыском топлива. В данном случае инжектор представляет собой только одну форсунку, которая подает топливо во все цилиндры двигателя. При таком подходе сам инжектор крепится прямо на впускном коллекторе. Стоит заметить, что на сегодняшний день данная схема работы устарела и практически не используется автопроизводителями.
2. Распределенный впрыск – это значит, что для каждого отдельного цилиндра подведена своя форсунка.

Помимо этого, существует несколько типов распределенного впрыска:

• прямой (непосредственный) – при нем топливо впрыскивается сразу в камеру сгорания мотора;
• одновременный – в этом случае все форсунки инжектора работают синхронно, в один момент подавая топливо во все цилиндры;
• попарно-параллельный – осуществляется открытие форсунок парной схемой. Т. е. первая открывается перед впуском, а вторая – перед выпуском. Однако такой подход имеет место только в случае запуска мотора, тогда как в движении реализуется фазированная схема;
• фазированный впрыск – это означает, что каждая отдельная форсунка инжектора открывается именно перед впуском.

Типы инжекторных форсунок

Инжекторные форсунки различаются по способам впрыска:

1. Электромагнитная;
2. Электрогидравлическая;
3. Пьезоэлектрическая.

Электромагнитная форсунка – довольно проста и ставится на бензиновые моторы (в большинстве случаев). Ею оснащают и двигатели с непосредственным впрыском. Ее главными составными частями являются оснащенный иглой электромагнитный клапан, а также сопло. В процессе функционирования на обмотку клапана подается электрический разряд. Частотой его подачи ведает специальный электронный блок управления. В ходе процесса происходит образование электромагнитного поля. Оно втягивает иглу, освобождает сопло и происходит впрыск, причем делается это одновременно со сжиманием пружины, которая разжимается после исчезновения электромагнитного поля и возвращает иглу в исходное положение.

Электрогидравлическая форсунка – применяется на дизельных моторах (в том числе с системой Common Rail). Основные элементы данной форсунки – это камера управления, дроссели (впускной и сливной) и электромагнитный клапан. Работают они благодаря разнице в давлении солярки на форсунку и поршень: иглу форсунки топливо прижимает к седлу, тогда как электромагнитный клапан закрыт (обесточен).

Когда блок управления открывает клапан, открывается и дроссель (сливной). Далее происходит заполнение топливной магистрали соляркой, вытекающей через дроссель. При этом начинает уменьшаться давление дизтоплива на поршень, тогда как на игле оно остается прежним. Из-за этого игла приподнимается и осуществляется впрыск.

Пьезоэлектрическая форсунка – это наиболее совершенный (в техническом отношении) вариант. Как правило, ею оснащают дизельные движки. У нее немало достоинств, среди которых скорость работы (по сравнению электромагнитным устройством она быстрее в 4 раза), а также предельно точная и выверенная дозировка. В данном случае применяется пьезокристалл, который изменяет свою длину под напряжением. Это устройство состоит из толкателя, пьезоэлемента, клапана и иглы.

Принцип работы схож с электрогидравлической форсункой. Здесь также применена схема с разницей в давлении топлива. Электрический ток удлиняет пьезоэлемент, который давит на толкатель. В результате переключающий клапан открывается, и топливо вливается в магистраль. Давление на иглу уменьшается, и она отходит вверх, производя впрыск.

Принцип работы инжектора

Самый простой инжектор имеет в своей конструкции следующие элементы:

1. Электронный блок управления;
2. Бензонасос (электрический);
3. Форсунки;
4. Датчики;
5. Регуляторы давления.

Как видно, ничего слишком сложного в конструкции инжектора нет, по крайней мере, это касается его механической части. Если коротко, то работа инжекторной системы впрыска происходит следующим образом:

• Датчик расхода воздуха измеряет массу воздуха, поступающего в мотор.
• Далее эта информация передается в блок управления инжектора, вместе с другими данными (температура силового агрегата, скорость вращения коленвала, температура воздуха, скорость и степень открытия дроссельной заслонки, и другие параметры).
• Компьютер анализирует всю эту информацию и точно высчитывает то количество топлива (бензина, дизтоплива, газа), которое требуется для сжигания в поступившей массе воздуха.
• Далее происходит подача электрического разряда (определенной длительности) на форсунки инжектора, которые открываются, пропуская топливо из топливной магистрали во впускной коллектор.

Наиболее сложная часть всей инжекторной системы – это электронный блок управления (сокращенно – ЭБУ). Он представляет собой микрокомпьютер, производящий вычисления по программе, внесенной в его память. Программа составлена таким образом, что успевает анализировать все параметры работы двигателя и реагировать на изменение информации, полученной от внешних датчиков.

Именно поэтому для корректной работы инжектора крайне важны следующие два компонента: каталитический нейтрализатор отработанных газов и датчик кислорода (лямбда-зонд).

1. Каталитический нейтрализатор. Внешне он имеет сходство с сотами, которые покрыты специальным слоем. Его задача состоит в дожигании несгоревшего топлива, вылетающего из камеры сгорания вместе с выхлопными газами. Но он теряет эту способность в результате всего нескольких заправок этилированным бензином. Однако не только топливо может стать причиной неисправности. Часто нейтрализатор просто оплавляется в результате длительной езды на обогащенной смеси – соты попросту забиваются нагаром. Это происходит в результате поломки датчика кислорода или неисправностей в системе зажигания.
2. Датчик кислорода. Чаще всего автомобили оснащают циркониевыми датчиками, которые прогреваются до рабочей температуры (свыше 300 °С) и подают блоку управления информацию о состоянии смеси, ориентируясь на состав выхлопа. Если смесь слишком богатая или бедная – компьютер корректирует подачу топлива, соответственно увеличивая или уменьшая его количество.

Как вы могли убедиться, инжектор представляет собой весьма сложный механизм. Поэтому такие операции, как чистка инжектора или его ремонт, мы не рекомендуем проводить самостоятельно.