Системи упорскування палива бензинових двигунів: види і принцип роботи

Система вприскування палива застосовується для дозованої подачі палива в двигун внутрішнього згоряння в строго певний момент часу. Від характеристик даної системи залежить потужність, економічність і екологічний клас двигуна автомобіля. Системи упорскування можуть мати різну конструкцію і варіанти виконання, що характеризує їх ефективність і сферу застосування.

Коротка історія появи

Система впорскування палива почала активно впроваджуватися в 70-х роках, з’явившись реакцією на зростання рівня викидів забруднюючих речовин в атмосферу. Вона була запозичена в авіабудуванні і була екологічно безпечнішою альтернативою карбюраторному двигуну. Останній був оснащений механічною системою подачі палива, при якій паливо надходило в камеру згоряння за рахунок різниці тисків.

Перша система уприскування була практично повністю механічною і відрізнялася малою ефективністю. Причиною цього був недостатній рівень технічного прогресу, який не міг повністю розкрити її потенціал. Ситуація змінилася в кінці 90-х років з розвитком електронних систем управління роботою двигуна. Електронний блок управління став контролювати кількість палива, що впорскується в циліндри і процентне співвідношення компонентів паливо-повітряної суміші.

Види систем уприскування бензинових двигунів

Існує кілька основних видів систем уприскування палива, які відрізняються способом освіти паливо-повітряної суміші.

Моновприск, або центральне уприскування

Схема роботи системи моновриску

Схема з центральним уприскуванням передбачає наявність однієї форсунки, яка розташована у впускному колекторі. Такі системи упорскування можна знайти тільки на старих легкових автомобілях. Вона складається з наступних елементів:

• Регулятор тиску – забезпечує постійну величину робочого тиску 0,1 МПа і запобігає появі повітряних пробок в паливній системі.
• Форсунка уприскування – здійснює імпульсну подачу бензину у впускний колектор двигуна.
• Дросельна заслінка – виконує регулювання обсягу повітря, що подається. Може мати механічний або електричний привід.
• Блок управління – складається з мікропроцесора і блоку пам’яті, який містить еталонні дані характеристики впорскування палива.
• Датчики положення колінчатого вала двигуна, положення дросельної заслінки, температури і т.д.

Системи упорскування бензину з одною форсункою працюють за такою схемою:

• Двигун запущений.
• Датчики зчитують і передають інформацію про стан системи в блок управління.
• Отримані дані порівнюються з еталонною характеристикою, і, на основі цієї інформації, блок управління розраховує момент і тривалість відкриття форсунки.
• На електромагнітну котушку направляється сигнал про відкриття форсунки, що призводить до подачі палива у впускний колектор, де він змішується з повітрям.
• Суміш палива і повітря подається в циліндри.

Розподілене уприскування (MPI)

Система з розподіленим уприскуванням складається з аналогічних елементів, але в такій конструкції передбачені окремі форсунки для кожного циліндра, які можуть відкриватися одночасно, попарно або по одній. Змішання повітря і бензину відбувається також у впускному колекторі, але, на відміну від моновриску, подача палива здійснюється тільки у впускні тракти відповідних циліндрів.

Схема роботи системи з розподіленим уприскуванням

Управління здійснюється електронікою (KE-Jetronic, L-Jetronic). Це універсальні системи упорскування палива Bosch, що набули широкого поширення.

Принцип дії розподіленого уприскування:

• У двигун подається повітря.
• За допомогою ряду датчиків визначається обсяг повітря, його температура, швидкість обертання колінчастого вала, а також параметри положення дросельної заслінки.
• На основі отриманих даних електронний блок управління визначає обсяг палива, оптимальний для спожитої кількості повітря.
• Подається сигнал, і відповідні форсунки відкриваються на необхідний проміжок часу.

Безпосередній впорскування палива (GDI)

Система передбачає подачу бензину окремими форсунками безпосередньо в камери згоряння кожного циліндра під високим тиском, куди одночасно подається повітря. Ця система уприскування забезпечує найбільш точну концентрацію паливо-повітряної суміші, незалежно від режиму роботи мотора. При цьому суміш згорає практично повністю, завдяки чому зменшується обсяг шкідливих викидів в атмосферу.

Схема роботи системи безпосереднього вприскування

Така система уприскування має складну конструкцію і сприйнятлива до якості палива, що робить її дорогою у виробництві і експлуатації. Оскільки форсунки працюють в більш агресивних умовах, для коректної роботи такої системи необхідно забезпечення високого тиску палива, яке повинно бути не менше 5 МПа.

Конструктивно система безпосереднього уприскування включає в себе:

• Паливний насос високого тиску.
• Регулятор тиску палива.
• Паливна рампа.
• Запобіжний клапан (встановлений на паливній рампі для захисту елементів системи від підвищення тиску більше допустимого рівня).
• Датчик високого тиску.
• Форсунки.

Електронна система вприскування такого типу від компанії Bosch отримала найменування MED-Motronic. Принцип її дії залежить від виду сумішоутворення:

• Пошарове – реалізується на малих і середніх оборотах двигуна. Повітря подається в камеру згоряння на великій швидкості. Паливо впорскується у напрямку до свічки запалення і, змішуючись на цьому шляху з повітрям, запалюється.
• Стехіометричне. При натисканні на педаль газу відбувається відкриття дросельної заслінки і здійснюється впорскування палива одночасно з подачею повітря, після чого суміш запалюється і повністю згорає.
• Гомогенне. В циліндрах провокується інтенсивний рух повітря, при цьому на такті впуску відбувається вприскування бензину.

Безпосередній впорскування палива в бензиновому двигуні – найбільш перспективний напрямок в еволюції систем уприскування. Вперше він був реалізований в 1996 році на легкових автомобілях Mitsubishi Galant, і сьогодні його встановлюють на свої автомобілі більшість найбільших автовиробників.

оцінок, середнє: 4,00 з 5)
Завантаження .

Які бувають системи упорскування. Системи упорскування палива бензинових двигунів. Моновприск, або центральне уприскування

З безпосереднім уприскуванням (також використовується термін «прямий впорскування», або GDI) почали з’являтися на автомобілях не так давно. Однак технологія набирає популярність і все частіше зустрічається на моторах нових автомобілів. Сьогодні ми в загальних рисах постараємося відповісти, що таке технологія безпосереднього уприскування і чи варто її боятися?

Для початку варто відзначити, що головною відмінною рисою технології є розташування форсунок, які розміщені безпосередньо в голівці блоку циліндрів, відповідно, і уприскування під величезним тиском відбувається безпосередньо в циліндри, на відміну від давно зарекомендувала себе з кращого боку пального у впускний колектор.

Пряме впорскування вперше був випробуваний в серійному виробництві японським автовиробником Mitsubishi. Експлуатація показала, що серед плюсів головними перевагами стали економічність – від 10% до 20%, потужність – плюс 5% і екологічність. Основний мінус – форсунки вкрай вимогливі до якості палива.

Варто також відзначити, що подібна система вже довгі десятиліття успішно встановлюється на. Однак саме на бензинових моторах застосування технології було пов’язане з рядом труднощів, які до сих пір не були остаточно вирішені.

В відео з YouTube-каналу «Savagegeese» пояснюється, що таке пряме упорскування і що може піти не так в ході експлуатації автомобіля з даною системою. На додаток до головних плюсів і мінусів у відеоролику також пояснюються тонкощі профілактичного обслуговування системи. Крім того, в ролику торкаються теми систем уприскування у впускні канали, які можна удосталь спостерігати на більш старих моторах, а також, які використовують обидва методи вприскування пального. Наочно використовуючи діаграми Bosch, провідний пояснює, як все це працює.

Щоб дізнатися всі нюанси, пропонуємо подивитися відео нижче (включення перекладу субтитрів допоможе розібратися, якщо ви не дуже добре знаєте англійську). Для тих, кому не дуже цікаво дивитися, про основні плюси і мінуси безпосереднього вприскування бензину можна прочитати нижче, після відео:

Отже, екологічність і економічність – благі цілі, але ось до чого може призвести використання сучасної технології в вашому автомобілі:

1. Дуже складна конструкція.

2. Звідси випливає друга важлива проблема. Оскільки молода бензинова технологія має на увазі внесення серйозних змін в конструкцію головок циліндрів двигуна, конструкцію самих форсунок і попутне зміна інших деталей мотора, наприклад ТНВД (паливний насос високого тиску), вартість автомобілів з безпосереднім уприскуванням палива вище.

3. Виробництво самих частин системи харчування також має бути вкрай точним. Форсунки розвивають тиск від 50 до 200 атмосфер.

Додайте до цього роботу форсунки в безпосередній близькості зі горючих паливом і тиском усередині циліндра і отримаєте необхідність виробництва дуже високоміцних компонентів.

4. Оскільки сопла форсунок дивляться в камеру згоряння, всі продукти згоряння бензину також осідають на них, поступово забиваючи або виводячи форсунку з ладу. Це, мабуть, самий серйозний мінус використання конструкції GDI в російських реаліях.

5. Крім цього необхідно дуже ретельно стежити за станом двигуна. Якщо в циліндрах починає відбуватися угар масла, продукти його термічного розпаду досить швидко виведуть з ладу форсунку, засмітять впускні клапани, утворивши на них незмивний наліт з відкладень. Не варто забувати, що класичний уприскування з форсунками, розташованими у впускному колекторі, добре очищає впускні клапани, омиваючи їх під тиском паливом.

6. Дорогий ремонт і необхідність профілактичного обслуговування, яке теж недешеве.

Крім цього, в також пояснюється, що при неналежній експлуатації на автомобілях з прямим уприскуванням можуть спостерігатися забруднення клапанів і погіршення продуктивності, особливо на турбованих двигунах.

Уприскуванням, який також іноді називають центральним, став широко застосовуватися на легкових автомобілях в 80-х роках минулого століття. Подібна система харчування отримала свою назву через те, що паливо подавалося у впускний колектор лише в одній точці.

Багато системи того часу були чисто механічними, електронного управління у них не було. Частенько основою для такої системи харчування був звичайний карбюратор, з якого просто видаляли все “зайві” елементи і встановлювали в районі його дифузора одну або дві форсунки (тому центральне уприскування коштував відносно недорого). Наприклад, так було влаштовано система TBI ( “Throttle Body Injection”) компанії “General Motors”.

Але, не дивлячись на свою уявну простоту, центральне уприскування володіє дуже важливою перевагою в порівнянні з карбюратором – він точніше дозує горючу суміш на всіх режимах роботи двигуна. Це дозволяє уникнути провалів в роботі двигуна, а також збільшує його потужність і економічність.

Згодом поява електронних блоків управління дозволило зробити центральне уприскування компактніше і надійніше. Його стало легше адаптувати до роботи на різних двигунах.

Однак від карбюраторів одноточковий уприскування успадкував і цілий ряд недоліків. Наприклад, високий опір надходить у впускний колектор повітрю і погане розподіл паливної суміші по окремих циліндрах. Як результат – двигун з такою системою харчування володіє не дуже високими показниками. Тому сьогодні центральне уприскування практично не зустрічається.

До речі, концерн “General Motors” також розробив цікаву різновид центрального уприскування – CPI ( “Central Port Injection”). У такій системі одна форсунка розпорошувала паливо в спеціальні трубки, які були виведені у впускний колектор кожного циліндра. Це був свого роду прообраз розподіленого уприскування. Однак через невисоку надійності від використання CPI швидко відмовилися.

Розподілений

АБО багатоточкового уприскування палива – сьогодні сама распро¬страненная система живлення двигунів на сучасних автомобілях. Від предидуще¬го типу вона відрізняється насамперед тим, що у впускному колекторі кожного циліндра варто індивідуальна форсунка. У певні моменти часу вона впорскує необхідну порцію бензину прямо на впускні клапани “свого” циліндра.

Багатоточкове впорскування буває паралельним і послідовним. У першому випадку в певний момент часу спрацьовують всі форсунки, паливо перемішується з повітрям, і вийшла суміш чекає відкриття впускних клапанів, щоб потрапити в циліндр. У другому випадку період роботи кожного інжектора розраховується індивідуально, щоб бензин подавався за строго певний час перед відкриттям клапана. Ефективність такого вприскування вище, тому більшого поширення набули саме послідовні системи, незважаючи на більш складну і дорогу електронну “начинку”. Хоча іноді зустрічаються і більш дешеві комбіновані схеми (форсунки в цьому випадку спрацьовують попарно).

Спочатку системи розподіленого упорскування теж керувалися механічно. Але з часом електроніка і тут перемогла. Адже, отримуючи і обробляючи сигнали від безлічі датчиків, блок управління не тільки командує виконавчими механізмами, але і може сигналізувати водієві про несправності. Причому навіть у разі поломки електроніка переходить на аварійний режим роботи, дозволяючи автомобілю самостійно дістатися до сервісної станції.

Розподілене уприскування має цілу низку переваг. Крім приготування горючої суміші правильного складу для кожного режиму роботи двигуна така система до того ж точніше розподіляє її по циліндрах і створює мінімальний опір що проходить по впускному колектору повітрю. Це дозволяє поліпшити багато показників мотора: потужність, економічність, екологічність і т.д. З недоліків багатоточкового уприскування можна назвати, мабуть, лише тільки досить високу вартість.

Безпосередній ..

“Goliath GP700” став першим серійним автомобілем, двигун якого отримав впорскування палива.

Уприскуванням (його ще іноді називають прямим) відрізняється від попередніх типів систем харчування тим, що в даному випадку форсунки подають паливо прямо в циліндри (минаючи впус¬кной колектор), як у дизельного двигуна.

В принципі така схема системи живлення не нова. Ще в першій половині минулого століття її використовували на авіаційних двигунах (наприклад на радянському винищувачі “Ла-7”). На легкових машинах прямий впорскування з’явився трохи пізніше – в 50-х роках ХХ століття спочатку на автомобілі “Goliath GP700”, а потім на знаменитому “Mercedes-Benz 300SL”. Однак через деякий час автовиробники практично відмовилися від застосування безпосереднього уприскування, він залишився лише на гоночних автомобілях.

Справа в тому, що головка блоку циліндрів у двигуна з прямим уприскуванням виходила дуже складною і дорогою у виробництві. Крім того, конструкторам довгий час не вдавалося досягти стабільної роботи системи. Адже для ефективного сумішоутворення при прямому уприскуванні необхідно, щоб паливо добре розпорошувалося. Тобто подавалося в циліндри під великим тиском. А для цього потрібні спеціальні насоси, здатні його забезпечити .. У підсумку на перших порах двигуни з такою системою харчування виходили дорогими і неекономічними.

Однак з розвитком технологій все ці проблеми вдалося вирішити, і багато автовиробників повернулися до давно забутої схеми. Першою була компанія “Mitsubishi”, в 1996 році встановила двигун з безпосереднім уприскуванням палива (фірмове позначення – GDI) на модель “Galant”, потім подібні рішення стали використовувати і інші компанії. Зокрема, “Volkswagen” і “Audi” (система FSI), “Peugeot-Citroёn” (HPA), “Alfa Romeo” (JTS) та інші.

Чому ж така система харчування раптом зацікавила провідних автовиробників? Все дуже просто – мотори з прямим уприскуванням здатні працювати на дуже бідної робочої суміші (з малою кількістю палива і великим – повітря), тому вони відрізняються хорошою економічністю. До того ж подача бензину безпосередньо в циліндри дозволяє підняти ступінь стиснення двигуна, а отже і його потужність.

Система харчування з прямим уприскуванням може працювати в різних режимах. Наприклад, при рівномірному русі автомобіля зі швидкістю 90-120 км / год електроніка подає в циліндри дуже мало палива. В принципі таку надбідних робочу суміш дуже важко підпалити. Тому в моторах з прямим уприскуванням використовуються поршні зі спеціальною виїмкою. Вона спрямовує основну частину палива ближче до свічки запалювання, де умови для запалення суміші краще.

При русі з високою швидкістю або при різких прискореннях в циліндри подається значно більше палива. Відповідно через сильного нагрівання частин двигуна зростає ризик виникнення детонації. Щоб уникнути цього, форсунка впорскує в циліндр паливо широким факелом, ко ¬ торий заповнює весь обсяг камери згоряння і охолоджує її.

Якщо ж водієві потрібно різке прискорення, то форсунка спрацьовує два рази. Спочатку на початку такту впуску розпорошується невелику кількість палива для охолодження циліндра, а потім в кінці такту стиснення впорскується основний заряд бензину.

Але, незважаючи на всі свої переваги, двигуни з безпосереднім уприскуванням поки ще недостатньо поширені. Причина – висока вартість і вимогливість до якості палива. Крім того, мотор з такою системою харчування працює голосніше звичайного і сильніше вібрує, тому конструкторам доводиться додатково посилювати деякі деталі двигуна і покращувати шумоізоляцію моторного відсіку.

Автор Видання Клаксон №4 2008 рік фото фото з архіву “Клаксона”

У випадку з системою впорскування палива Ваш двигун все ще смокче, але замість того, щоб покладатися тільки на усмоктуване кількість палива, система уприскування палива стріляє точно правильне кількість палива в камеру згоряння. Системи упорскування палива пройшли вже кілька ступенів еволюції, в них була додана електроніка – це, мабуть, було найбільшим кроком у розвитку цієї системи. Але ідея таких систем залишилася та ж: електрично активується клапан (інжектор) розпорошує відведені кількість палива в двигун. Насправді основна відмінність між карбюратором і інжектором саме в електронному управлінні ЕБУ – саме бортовий комп’ютер подає точно потрібну кількість палива в камеру згоряння двигуна.

Давайте подивимося, як працює система уприскування палива і інжектор зокрема.

Так виглядає система уприскування палива

Якщо серце автомобіля – це його двигун, то його мозок – це блок керування двигуном (ЕБУ). Він оптимізує роботу двигуна за допомогою датчиків, щоб вирішити, як управляти деякими приводами в двигуні. Перш за все, комп’ютер відповідає за 4 основні завдання:

1. управляє паливної сумішшю,
2. контролює обороти холостого ходу,
3. несе відповідальність за кут випередження запалювання,
4. управляє фазами газорозподілу.

Перш ніж ми поговоримо про те, як ЕБУ здійснює свої завдання, давайте про найголовніше – простежимо шлях бензину від бензобака до двигуна – це і є робота системи упорскування палива. Спочатку після того, як крапля бензину залишає стінки бензобака, вона всмоктується за допомогою електричного паливного насоса в двигун. Електричний паливний насос, як правило, складається з безпосередньо насоса, а також фільтра і передавального пристрою.

Регулятор тиску палива в кінці паливної напрямної з вакуумним харчуванням гарантує, що тиск палива буде постійним по відношенню до тиску всмоктування. Для бензинового двигуна тиск палива, як правило, становить близько 2-3,5 атмосфери (200-350 кПа, 35-50 PSI (фунтів на квадратний дюйм)). Паливні форсунки інжектора підключені до двигуна, але їх клапани залишаються закритими до тих пір, поки ЕБУ не дозволить відправити паливо в циліндри.

Але що ж відбувається, коли двигуну потрібно паливо? Тут в роботу вступає інжектор. Зазвичай інжектори мають два контакти: один висновок підключений до акумулятора через реле запалювання, а інший контакт проходить в ЕБУ. ЕБУ посилає пульсуючі сигнали в інжектор. За рахунок магніту, на який і подаються такі пульсуючі сигнали, відкривається клапан інжектора, і в його сопло подається деяка кількість палива. Оскільки в інжекторі дуже високий тиск (значення наведено вище), що відкрився клапан спрямовує паливо з високою швидкістю в сопло розпилювача інжектора. Тривалість, з якої відкритий клапан інжектора, впливає на те, яка кількість палива подається в циліндр, а тривалість ця, відповідно залежить від ширини імпульсу (тобто від того, скільки часу ЕБУ посилає сигнал до інжектору).

Коли клапан відкривається, паливна форсунка передає паливо через розпилювальний наконечник, який, розпорошуючи, перетворює рідке паливо в туман, безпосередньо в циліндр. Така система називається системою з безпосереднім уприскуванням. Але розпорошеного паливо може подаватися не відразу в циліндри, а спочатку в впускні колектори.

Як працює інжектор

Але як ЕБУ визначає, скільки на даний момент палива потрібно подати в двигун? Коли водій натискає педаль акселератора, то насправді він відкриває дросельну заслінку на величину тиску педалі, через яку в двигун подається повітря. Таким чином, ми з упевненістю можемо назвати педаль газу “регулятором подачі повітря” в двигун. Так ось, комп’ютер автомобіля керується в тому числі величиною відкриття дросельної заслінки, але не обмежується цим показником – він зчитує інформацію з безлічі датчиків, і давайте дізнаємося про них усіх!

Датчик масової витрати повітря

Насамперед датчик масової витрати повітря (MAF) визначає, скільки повітря входить в корпус дросельної заслінки і посилає цю інформацію в ЕБУ. ЕБУ використовує цю інформацію, щоб вирішити, скільки палива впорснути в циліндри, щоб тримати суміш в ідеальних пропорціях.

Датчик положення дросельної заслінки

Комп’ютер постійно використовує цей датчик, щоб перевірити стан дросельної заслінки і дізнатися таким чином, скільки повітря проходить через повітрозабірник для того, щоб регулювати імпульс, відправлений до форсунок, гарантуючи, що відповідне повітрю кількість палива входить в систему.

кисневий датчик

Крім того, ЕБУ використовує датчик O2, щоб з’ясувати, скільки кисню міститься у вихлопних газах автомобіля. Вміст кисню у вихлопних газах забезпечує індикацію того, наскільки добре паливо згорає. Використовуючи пов’язані дані від двох датчиків: кисневого і масової витрати повітря, ЕБУ також контролює насиченість паливо-повітряної суміші, яка подається в камеру згоряння циліндрів двигуна.

Датчик положення коленвала

Це, мабуть, головний датчик системи упорскування палива – саме від нього ЕБУ дізнається про кількість обертів двигуна в даний момент часу і коригує кількість палива, що подається в залежності від числа обертів і, звичайно ж, положення педалі газу.

Це три основні датчика, які прямо і динамічно впливають на кількість що подається в інжектор і в подальшому в двигун палива. Але є ще ряд датчиків:

• Датчик напруги в електричній мережі машини – потрібен для того, щоб ЕБУ розумів, наскільки розряджений акумулятор і чи потрібно підвищити обороти, щоб зарядити його.
• Датчик температури охолоджуючої рідини – ЕБУ підвищує кількість обертів, якщо двигун холодний і навпаки, якщо двигун прогрівся.

Система безпосереднього впорскування палива в бензинових двигунах на сьогоднішній день являє собою найбільш досконале і сучасне рішення. Головною особливістю безпосереднього вприскування можна вважати те, що пальне подається в циліндри безпосередньо.

З цієї причини дану систему також часто називають прямим уприскуванням палива. У цій статті ми розглянемо, як працює двигун з безпосереднім уприскуванням палива, а також які переваги і недоліки має така схема.

Пряме впорскування палива: пристрій системи безпосереднього вприскування

Як вже було сказано вище, пальне в подібних подається безпосередньо в камеру згоряння двигуна. Це означає, що форсунки розпилюють бензин не у, після чого паливно-повітряна суміш надходить через в циліндр, а впорскують паливо в камеру згоряння безпосередньо.

Першими бензиновими двигунами з безпосереднім уприскуванням стали. Надалі схема набула широкого поширення, в результаті чого сьогодні з такою системою подачі палива можна зустріти в лінійці багатьох відомих автовиробників.

Наприклад, концерн VAG представив ряд моделей Audi і Volkswagen з атмосферними і турбірованими, які отримали безпосереднє уприскування палива. Також двигуни з прямим уприскуванням виробляє компанія BMW, Ford, GM, Mercedes і багато інших.

Таке широке поширення безпосереднє уприскування палива отримав завдяки високій економічності системи (близько 10-15% в порівнянні з розподіленим уприскуванням), а також більш повноцінному згорянню робочої суміші в циліндрах і зниження рівня токсичності відпрацьованих газів.

Система безпосереднього впорскування: конструктивні особливості

Отже, давайте в якості прикладу візьмемо двигун FSI з його так званим «пошаровим» уприскуванням. Система включає в себе наступні елементи:

• контур високого тиску;
• бензиновий;
• регулятор тиску;
• паливну рампу;
• датчик високого тиску;
• інжекторні форсунки;

Почнемо з паливного насоса. Зазначений насос створює високий тиск, під яким паливо подається до паливної рампи, а також на форсунки. Насос має плунжери (плунжеров може бути як кілька, так і один в насосах роторного типу) і приводиться в дію від розподільного впускних клапанів.

РДТ (регулятор тиску палива) інтегрований в насос і відповідає за дозовану подачу палива, що відповідає упорскуванню форсунки. Паливна рейка (паливна рампа) потрібна для того, щоб розподілити пальне на форсунки. Також наявність даного елемента дозволяє уникнути стрибків тиску (пульсації) пального в контурі.

До речі, в схемі використовується спеціальний клапан-запобіжник, який стоїть в рейці. Зазначений клапан потрібен для того, щоб уникнути занадто високого тиску палива і тим самим захистити окремі елементи системи. Зростання тиску може виникати через те, що пальне має властивість розширюватися при нагріванні.

Датчик високого тиску є пристроєм, який вимірює тиск в паливній рейці. Сигнали від датчика передаються на, який, в свою чергу, здатний змінювати тиск в паливній рейці.

Що стосується инжекторной форсунки, елемент забезпечує своєчасну подачу і розпил палива в камері згоряння, щоб створити необхідну паливно-повітряну суміш. Відзначимо, що описані процеси протікають під управлінням. Система має групу різних датчиків, електронний блок управління, а також виконавчі пристрої.

Якщо ж говорити про систему прямого вприскування, разом з датчиком високого тиску палива для її роботи задіяні:, ДПРВ, датчик температури повітря у впускному колекторі, датчик температури ОЖ і т.д.

Завдяки роботі цих датчиків на ЕБУ надходить потрібна інформація, після чого блок посилає сигнали на виконавчі пристрої. Це дозволяє домогтися злагодженої і чіткої роботи електромагнітних клапанів, форсунок, запобіжного клапана і ряду інших елементів.

Як працює система безпосереднього впорскування палива

Головним плюсом безпосереднього вприскування є можливість домогтися різних типів сумішоутворення. Іншим словами, така система харчування здатна гнучко змінювати склад робочої паливно-повітряної суміші з урахуванням режиму роботи двигуна, його температури, навантаження на ДВС і т.д.

Слід виділити пошарове сумішоутворення, стехиометрическое, а також гомогенне. Саме таке смесеобразование дозволяє в кінцевому підсумку максимально ефективно витрачати паливо. Суміш завжди виходить якісної незалежно від режиму роботи ДВС, бензин згоряє повноцінно, двигун стає більш потужним, при цьому одночасно знижується токсичність вихлопу.

• Пошарове сумішоутворення задіюється тоді, коли навантаження на двигун низькі або середні, а обороти коленвала невеликі. Якщо просто, в таких режимах суміш кілька збіднюється з метою економії. Стехіометричне смесеобразование передбачає приготування такої суміші, яка легко запалюється, при цьому не є занадто збагаченої.
• Гомогенне смесеобразование дозволяє отримати так звану «мощностную» суміш, яка потрібна при великих навантаженнях на двигун. На збідненого гомогенної суміші з метою додаткової економії силовий агрегат працює на перехідних режимах.
• Коли задіяний режим пошарового сумішоутворення, дросельна заслінка широко відкрита, при цьому впускні заслінки знаходяться в закритому стані. У камеру згоряння повітря подається з високою швидкістю, виникають завихрення повітряних потоків. Пальне впорскується ближче до кінця такту стиснення, впорскування проводиться в область розташування свічки запалювання.

За короткий час до того, як на свічці з’явиться іскра, утворюється паливно-повітряна суміш, в якій коефіцієнт надлишкового повітря становить 1.5-3. Далі суміш запалюється від іскри, при цьому навколо зони займання зберігається досить кількість повітря. Зазначений повітря виконує функцію температурного «ізолятора».

Якщо ж розглядати гомогенне стехиометрическое смесеобразование, такий процес відбувається тоді, коли впускні заслінки відкриті, при цьому дросельна заслінка також відкрита на той чи інший кут (залежить від ступеня натискання на педаль акселератора).

В цьому випадку пальне впорскується ще на такті впуску, в результаті чого вдається отримати однорідну суміш. Надлишок повітря має коефіцієнт, близький до одиниці. Така суміш легко запалюється і повноцінно згорає по всьому об’єму камери згоряння.

Збіднена гомогенна суміш створюється тоді, коли дросельна заслінка повністю відкрита, а впускні заслінки закриті. У цьому випадку повітря активно рухається в циліндрі, а впорскування пального доводиться на такт впуску. ЕСУД підтримує надлишок повітря на позначці 1.5.

Додатково до чистого повітря можуть бути додані відпрацьовані гази. Це відбувається завдяки роботі. В результаті вихлоп повторно «догорає» в циліндрах без шкоди для мотора. При цьому знижується рівень викиду шкідливих речовин в атмосферу.

Що в підсумку

Як видно, прямий впорскування дозволяє добитися не тільки економії палива, але і хорошою віддачі від двигуна як в режимах низьких і середніх, так і високих навантажень. Іншими словами, наявність безпосереднього вприскування означає, що оптимальний склад суміші буде підтримуватися на всіх режимах роботи ДВС.

Що стосується недоліків, до мінусів прямого вприскування можна віднести хіба що підвищену складність під час ремонту та ціну запчастин, а також високу чутливість системи до якості пального і станом фільтрів палива і повітря.

Пристрій і схема роботи інжектора. Плюси і мінуси інжектора в порівнянні з карбюратором. Часті несправності інжекторних систем харчування. Корисні поради.

У сучасних автомобілях в бензинових силових установках принцип роботи системи живлення схожий з тим, який застосовується на дизелях. У цих моторах вона розділена на дві – впуску і уприскування. Перша забезпечує подачу повітря, а друга – палива. Але через конструктивних і експлуатаційних особливостей функціонування уприскування істотно відрізняється від застосовуваного на дизелях.

Відзначимо, що різниця в системах упорскування дизельних і бензинових моторів все більше стирається. Для отримання кращих якостей конструктори запозичують конструктивні рішення і застосовують їх на різних видах систем харчування.

Пристрій і принцип роботи інжекторної системи упорскування

Друга назва систем уприскування бензинових моторів – інжекторний. Основна її особливість полягає в точної дозуванні палива. Досягається це шляхом використання в конструкції форсунок. Пристрій інжекторного вприскування двигуна включає в себе дві складові – виконавчу і керуючу.

У завдання виконавчої частини входить подача бензину і його розпорошення. Вона включає в себе не так вже й багато складових елементів:

1. Насос (електричний).
2. Фільтруючий елемент (тонкої очистки).
3. Топлівопроводи.
4. Рампа.
5. Форсунки.

Але це тільки основні компоненти. Виконавча складова може в себе включати ще ряд додаткових вузлів і деталей – регулятор тиску, систему зливу надлишків бензину, адсорбер.

У завдання зазначених елементів входить підготовка палива і забезпечення його надходження до форсунок, якими і здійснюється їх упорскування.

Принцип роботи виконавчої складової простий. При повороті ключа запалювання (на деяких моделях – при відкритті дверей водія) включається електричний насос, який качає бензин і заповнює їм інші елементи. Паливо проходить очистку і по топливопроводам надходить в рампу, яка з’єднує собою форсунки. За рахунок насоса паливо у всій системі знаходиться під тиском. Але його значення нижче, ніж на дизелях.

Відкриття форсунок здійснюється за рахунок електричних імпульсів, що подаються з керуючої частини. Ця складова системи упорскування палива складається з блоку управління і цілого комплекту стежать пристроїв – датчиків.

Ці датчики відслідковують показники і параметри роботи – швидкість обертання колінчастого вала, кількості повітря, що подається, температури ОЖ, положення дроселя. Показання надходять на блок управління (ЕБУ). Він цю інформацію порівнює з даними, занесеними в пам’ять, на основі чого визначається довжина електричних імпульсів, що подаються на форсунки.

Електроніка, використовувана в керуючої частини системи упорскування палива, потрібна, щоб вирахувати час, на яке повинна відкритися форсунка при тому чи іншому режимі роботи силового агрегату.

види інжекторів

Але відзначимо, що це загальна конструкція системи подачі бензинового мотора. Але інжекторів розроблено кілька, і кожна з них має свої конструктивними і робочими особливостями.

На автомобілях застосовуються системи упорскування двигуна:

Центральний уприскування вважається першим інжектором. Його особливість полягає у використанні тільки однієї форсунки, яка впорскувала бензин у впускний колектор одночасно для всіх циліндрів. Спочатку він був механічним і ніякої електроніки в конструкції не використовувалося. Якщо розглянути пристрій механічного інжектора, то вона схожа з карбюраторною системою, з єдиною різницею, що замість карбюратора використовувалася форсунка з механічним приводом. Згодом центральну подачу зробили електронної.

Зараз цей тип не використовується через низку недоліків, основний з яких – нерівномірність розподілу палива по циліндрах.

Розподілене уприскування на даний момент є найпоширенішою системою. Конструкція цього типу інжектора розписана вище. Її особливість полягає в тому, що паливо для кожного циліндра подає своя форсунка.

У конструкції цього виду форсунки встановлюються у впускному колекторі і розташовуються поруч з ГБЦ. Розподіл палива по циліндрах дає можливість забезпечити точне дозування бензину.

Безпосередній впорскування зараз є найдосконалішим типом подачі бензину. У попередніх двох типах бензин подавався в проходить потік повітря, і смесеобразование починало здійснюватися ще у впускному колекторі. Цей же інжектора по конструкції копіює дизельну систему уприскування.

В інжекторі з безпосередньою подачею розпилювачі форсунок розташовуються в камері згоряння. В результаті компоненти паливо-повітряної суміші тут запускаються в циліндри окремо, і вже в самій камері вони змішуються.

Особливість роботи цього інжектора полягає в тому, що для впорскування бензину потрібно високі показники тиску палива. І його створення забезпечує ще один вузол, для якого створено пристрій виконавчої частини – насос високого тиску.

Системи харчування дизельних двигунів

І дизельні системи модернізуються. Якщо раннє вона була механічною, то зараз і дизеля оснащуються електронним управлінням. У ній використовуються ті ж датчики і блок управління, що і в бензиновому моторі.

Зараз на автомобілях застосовується три типи дизельних вприськов:

Як і в бензинових моторах, конструкція дизельного вприскування складається з виконавчою владою та керуючої частин.

Багато елементів виконавчої частини ті ж, що і у інжекторів – бак, топлівопроводи, фільтруючі елементи. Але є і вузли, які не зустрічаються на бензинових моторах – топливоподкачивающий насос, ТНВД, магістралі для транспортування палива під високим тиском.

У механічних системах дизелів застосовувалися рядні ТНВД, у яких тиск палива для кожної форсунки створювала своя окрема плунжерні пара. Такі насоси відрізнялися високою надійністю, але були громіздкими. Момент уприскування і кількість палива, що впорскується дизпалива регулювалося насосом.

У двигунах, що оснащуються розподільним ТНВД, в конструкції насоса використовується тільки одна плунжерні пара, яка качає паливо для форсунок. Цей вузол відрізняється компактними розмірами, але ресурс його нижче, ніж рядних. Застосовується така система тільки на легковому автотранспорті.

Common Rail вважається однією з найефективніших дизельних систем уприскування двигуна. Загальна концепція її багато в чому запозичена у інжектора з роздільною подачею.

В такому дизелі моментом початку подачі і кількістю палива «завідує» електронна складова. Завдання насоса високого тиску – тільки нагнітання дизпалива і створення високого тиску. Причому дизпаливо подається не відразу на форсунки, а в рампу, що сполучає форсунки.

Насос-форсунки – ще один тип дизельного вприскування. У цій конструкції ТНВД відсутній, а плунжерні пари, що створюють тиск дизпалива, входять в пристрій форсунок. Таке конструктивне рішення дозволяє створювати найвищі значення тиску палива серед існуючих різновидів уприскування на дизельних агрегатах.

Наостанок зазначимо, що тут наводиться інформація за видами уприскування двигунів узагальнено. Щоб розібратися з конструкцією і особливостями зазначених типів, їх розглядають окремо.

Системи упорскування палива двигунів

Робота будь-якого ДВС заснована на згоранні бензину, солярки або іншого типу палива. Причому важливо, щоб пальне якісно змішувалося з повітрям. Тільки в цьому випадку від мотора буде максимальна віддача.

Карбюраторні мотори мають не таку продуктивність, як сучасний інжекторний аналог. Нерідко агрегат, оснащений карбюратором, має меншу потужність, ніж у ДВС з примусовою системою впорскування, незважаючи на більший обсяг. Причина криється в якості змішуванні бензину і повітря. Якщо ці субстанції погано перемішуються, частина палива піде в вихлопну систему, в якій воно буде догоряти.

Крім виходу з ладу деяких елементів вихлопної системи, наприклад, каталізатора або клапанів, мотор не буде задіяти весь свій потенціал. З цих причин на сучасний двигун встановлюється система примусового уприскування палива. Розглянемо її різні модифікації і їх принцип роботи.

Що таке система уприскування палива

Під системою впорскування бензину мається на увазі механізм примусового дозованого надходження палива в циліндри двигуна. З огляду на те, що при поганому згорянні ВТС вихлоп містить багато шкідливих речовин, що забруднюють навколишнє середовище, мотори, в яких проводиться точний уприскування, більш екологічні.

Для підвищення ефективності змішування управління процесом має електронний тип. Електроніка більш якісно дозує порцію бензину, а також дозволяє розподілити її на дрібні частини. Трохи пізніше ми обговоримо різні модифікації систем уприскування, але вони мають однаковий принцип роботи.

Принцип роботи і пристрій

Якщо раніше примусова подача палива здійснювалася тільки в дизельних агрегатах, то сучасний бензиновий мотор також оснащується подібною системою. В її пристрій в залежності від типу належать наступні елементи:

• Блок управління, який обробляє сигнали, що надійшли від датчиків. На підставі цих даних він дає команду виконавчим пристроям про час розпиленні бензину, обсязі палива і кількості повітря.
• Датчики, встановлені біля дросельної заслінки, в районі каталізатора, на коленвале, распредвали і т.д. Вони визначають кількість і температуру вхідного повітря, його кількість в вихлопних газах, а також фіксують різні параметри роботи силового агрегату. Сигнали від цих елементів допомагає блоку управління регулювати уприскування палива і подачу повітря в потрібний циліндр.
• Форсунки розпилюють бензин або у впускний колектор, або безпосередньо в камеру циліндра, як в дизельному агрегаті. Ці деталі розташовуються в голівці блоку циліндрів біля свічок запалювання або на впускному колекторі.
• Паливний насос високого тиску, який створює необхідний напір в паливній магістралі. У деяких модифікаціях паливних систем цей параметр повинен бути набагато вище компресії циліндрів.

Робота системи відбувається за принципом, схожим в карбюраторному аналогу – в момент, коли у впускний колектор надходить потік повітря, форсунка (в більшості випадків їх кількість ідентично числу циліндрів в блоці). Перші розробки мали механічний тип. У них замість карбюратора встановлювалася одна форсунка, яка розпорошувала бензин у впускний колектор, завдяки чому порція горіла більш якісно.

Це був єдиний елемент, який працював від електроніки. Всі інші виконавчі елементи були механічними. Більш сучасні системи працюють за схожим принципом, тільки відрізняються вони від початкового аналога кількістю виконавчих елементів і місця їх установки.

Різні види систем забезпечують створення більш однорідної суміші, завдяки чому транспортний засіб задіє весь потенціал палива, а також відповідає більш жорстким екологічним вимогам. Приємний бонус до роботи електронного уприскування – економічність транспортного засобу при ефектною потужності агрегату.

Якщо в перших розробках був лише один електронний елемент, а всі інші деталі паливної системи мали механічний тип, то сучасні двигуни оснащуються повністю електронними пристроями. Це дозволяє з більшою точністю розподіляти меншу кількість бензину з більшою віддачею від його згоряння.

Багатьом автомобілістам відомий такий термін як атмосферний двигун. У такій модифікації паливо надходить у впускний колектор і циліндри за рахунок розрідження, що утворюється, коли поршень на такті впуску наближається до мертвої нижній точці. За цим принципом працюють всі карбюраторні ДВС. Більшість сучасних інжекторних систем працюють за схожим принципом, тільки розпорошення здійснюється за рахунок тиску, який створює паливний насос.

Коротка історія появи

Спочатку все бензинові двигуни оснащувалися виключно карбюраторами, тому що довгий час це був єдиний механізм, за допомогою якого паливо змішувалося з повітрям і всмоктувалось в циліндри. Робота цього пристрою полягає в тому, що невелика порція бензину всмоктується в потік повітря, що проходить через камеру механізму у впускний колектор.

Протягом понад 100 років пристрій допрацьовувалося, завдяки чому деякі моделі здатні підлаштовуватися під різні режими роботи мотора. Звичайно, електроніка справляється з цією роботою набагато краще, але на ті часи це був єдиний механізм, доробка якого дозволяла зробити машину або економічною, або швидкою. Деякі моделі спорткарів навіть оснащувалися окремими карбюраторами, що в рази підвищувало потужність машини.

В середині 90-х років минулого століття ця розробка поступово була замінена на більш ефективний вид паливних систем, який працював вже не за рахунок параметрів жиклерів (про те, що це таке і як їх розміри впливають на роботу двигуна, читайте в окремій статті) І обсягу камер карбюратора, а на підставі сигналів від ЕБУ.

Причин такої заміни кілька:

1. Карбюраторний тип систем менш економічний, ніж електронний аналог, а значить, він має низьку паливну ефективність;
2. Ефективність карбюратора проявляється не на всіх режимах роботи мотора. Це обумовлено фізичними параметрами його деталей, які можна змінити тільки за допомогою установки інших відповідних елементів. В процесі зміни режимів роботи ДВС, поки машина продовжує рух це неможливо зробити;
3. Робота карбюратора залежить від місця його установки на двигуні;
4. Так як паливо в карбюраторі гірше змішується, ніж під час розпилення форсункою, в вихлопну систему потрапляє більше незгорілого бензину, що підвищує рівень забруднення навколишнього середовища.

Система вприскування палива вперше почала застосовуватися на серійних автомобілях ще на початку 80-х років ХХ століття. Однак на авіації інжектори почали встановлюватися на 50 років раніше. Перший автомобіль, який був оснащений механічною системою безпосереднього вприскування від німецької фірми Bosch, був Goliath 700 Sport (1951-й рік).

Відома модель під назвою «Крило чайки» (Mercedes-Benz 300SL) оснащувалася аналогічної модифікацією ТС.

В кінці 50-х – початку 60-х рр. розроблялися системи, які працювали б від мікропроцесора, а не за рахунок складних механічних пристроїв. Однак ці розробки довгий час залишалися недоступними, поки не з’явилася можливість купувати дешеві мікропроцесори.

Масове впровадження електронних систем було обумовлено посиленням екологічних норм і більшої доступності мікропроцесорів. Перша серійна модель, що одержала електронний впорскування, була Nash Rambler Rebel 1967 го року випуску. Для порівняння карбюраторний 5.4-літровий мотор розвивав 255 кінських сил, а нова модель з системою electrojector і ідентичним об’ємом вже мав 290 л.с.

Завдяки більшій економічності і збільшеною ефективності різні модифікації інжекторних систем поступово витіснили карбюратори (хоча на малих механізованих засобах такі пристрої ще активно використовуються завдяки їх дешевизні).

На сьогоднішній день більшість легкових автомобілів оснащуються електронним уприскуванням від Bosch. Розробка називається jetronic. Залежно від модифікації системи її назва буде доповнюватися відповідними приставками: Mono, K / KE (механічна / електронна система дозування), L / LH (розподілене уприскування з керуванням на кожен циліндр) і т.д. Схожу систему розробила ще одна німецька компанія – Opel, і вона називається Multec.

Види і типи систем уприскування палива

Всі сучасні системи електронного примусового уприскування діляться на три основні категорії:

• Наддроссельное розпорошення (або центральне уприскування);
• Коллекторное розпорошення (або розподілене);
• Безпосереднє розпорошення (розпилювач встановлюється в голівці блоку циліндрів, паливо змішується з повітрям безпосередньо в циліндрі).

Схема роботи всіх цих видів вприськов практично ідентична. Вона здійснює подачу палива в порожнину за рахунок велич тиску в магістралі паливній системі. Це може бути або окремий резервуар, розташований між впускним колектором і насосом, або сама магістраль високого тиску.

Центральний уприскування (моновприск)

Моновприск був найпершою розробкою електронних систем. Вона ідентична карбюраторному аналогу. Єдина відмінність полягає в тому, що замість механічного пристрою у впускний колектор встановлюється форсунка.

Бензин надходить відразу в колектор, де змішується з вступником повітрям і потрапляє в відповідний рукав, в якому створюється розрідження. Така новинка помітно підвищила ефективність стандартних моторів за рахунок того, що систему можна підлаштовувати під режими роботи мотора.

Основна перевага моновриску полягає в простоті системи. Її можна встановити на будь-який двигун замість карбюратора. Електронний блок управління буде управляти лише однієї форсункою, тому не потрібна складна прошивка мікропроцесора.

У такій системі будуть присутні такі елементи:

• Щоб в магістралі підтримувався постійний натиск бензину, вона обов’язково оснащується регулятором тиску (як він працює і де встановлюється, описується тут). Коли двигун вимикається, цей елемент дозволяє зберегти тиск в магістралі, що полегшує роботу насоса при повторному запуску агрегату.
• Розпилювач, який працює від сигналів, що надходять від ЕБУ. Форсунка має електромагнітний клапан. Вона забезпечує імпульсний розпорошення бензину. Детальніше про пристрій форсунок і про те, як їх можна почистити, розповідається тут.
• Дросельна заслінка з електроприводом забезпечує регулювання надходить в колектор повітря.
• Датчики, що збирають інформацію, необхідну для визначення кількості бензину і моменту його розпилення.
• Мікропроцесорний блок управління обробляє сигнали від датчиків, і відповідно до цього посилає команду про спрацювання форсунки, приводу дроселя і паливного насоса.

Хоча ця інноваційна розробка непогано себе зарекомендувала, вона має кілька критичних недоліків:

1. Коли виходить з ладу форсунка, це зупиняє повністю весь мотор;
2. Так як розпорошення проводиться в основній частині колектора, деяка кількість бензину залишається на стінках труб. Через це для досягнення пікової потужності мотор буде вимагати більше палива (хоча в порівнянні з карбюратором цей параметр помітно нижче);
3. Перераховані вище недоліки зупинили подальше вдосконалення системи, через що в моновриску недоступний многоточечний режим розпилення (він можливий тільки в безпосередньому уприскуванні), а це призводить до неповного згоряння порції бензину. Через це автомобіль не відповідає постійно зростаючим вимогам по екологічності транспортних засобів.

розподілене уприскування

Наступна більш ефективна модифікація системи упорскування передбачає використання індивідуальних форсунок для конкретного циліндра. Такий пристрій дозволило розташувати розпилювачі ближче до впускних клапанів, завдяки чому відбувається менша втрата палива (не в такій кількості залишається на стінках колектора).

Зазвичай такий вид уприскування оснащується додатковим елементом – рампою (або резервуаром, в якому під високим тиском скупчується паливо). Така конструкція дозволяє забезпечити кожну форсунку належним напором бензину без складних регуляторів.

Найчастіше в сучасних машинах використовується саме цей вид уприскування. Система показала досить високу ефективність, тому на сьогоднішній день існує кілька її різновидів:

• Перша модифікація дуже схожа на роботу моновриску. У такій системі ЕБУ посилає сигнал на всі форсунки одночасно, і вони спрацьовують незалежно від того, який циліндр потребує свіжої порції ВТС. Перевага перед моновриску полягає в можливості індивідуального регулювання подачі бензину на кожен циліндр. Однак у такій модифікації значно більший витрата палива, ніж у більш сучасних аналогів.
• Паралельний попарний уприскування. Працює ідентично попередньому, тільки спрацьовують не всі форсунки, а вони з’єднані між собою парами. Особливість такого виду пристроїв полягає в тому, що вони Запаралеленими так, щоб один розпилювач відкривався перед тим як поршень буде виконувати такт впуску, а інший в цей момент розпилював бензин перед початком випуску з іншого циліндра. Ця система майже не встановлюється на автомобілі, однак більшість електронних вприськов при переході в аварійний режим працюють саме за таким принципом. Часто він активується, коли виходить з ладу датчик распредвала (в фазированной модифікації уприскування).
• Фазовані модифікація розподіленого уприскування. Це найостанніша розробка таких систем. Вона володіє найкращими характеристиками в даній категорії. У цьому випадку використовується така ж кількість форсунок, скільки циліндрів в моторі, тільки розпорошення буде робитися безпосередньо перед відкриттям впускних клапанів. Цей тип впорскування має максимальний ККД в даної категорії. Паливо розпорошується не в весь колектор, а лише в ту частину, з якої відбувається забір повітряно-паливної суміші. Завдяки цьому ДВС демонструє відмінну економічність.

безпосередній впорскування

Система безпосереднього впорскування це різновид розподіленого типу. Єдиною відмінністю в цьому випадку буде розташування форсунок. Вони встановлюються так само, як свічки запалювання – у верхній частині двигуна так, щоб розпилювач подавав паливо відразу в камеру циліндра.

Такою системою оснащуються автомобілі сегмента преміум, так як вона є найдорожчою, але на сьогоднішній день вона найефективніша. Ці системи доводять змішування палива і повітря практично до ідеалу, а в процесі роботи силового агрегату використовується кожна мікрокраплі бензину.

Безпосередній впорскування дозволяє більш точно регулювати роботу мотора на різних режимах. Через особливості конструкції (крім клапанів і свічок в голівці блоку циліндрів повинна ще і встановлюватися форсунка) їх не використовують у малолітражних ДВС, а тільки в потужних аналогах з великим об’ємом.

Ще одна причина використання такої системи тільки в дорогих машинах полягає в тому, що серійний двигун потрібно серйозно модернізувати, щоб встановити на нього безпосереднє уприскування. Якщо в разі інших аналогів така модернізація можлива (потрібно доопрацювати тільки впускний колектор і встановити необхідну електроніку), то в цьому випадку крім установки відповідного блоку управління і необхідних датчиків потрібно ще переробляти і ГБЦ. У бюджетних серійних силових агрегатах це неможливо зробити.

Розглянутий тип розпилення дуже вибагливий до якості бензину, тому що плунжерні пара сильно чутлива до найдрібніших абразивам і потребує постійної мастилі. Він повинен відповідати вимогам виробника, тому автомобілі з подібними паливними системами не можна заправляти на сумнівних або незнайомих АЗС.

З появою більш вдосконалених модифікацій безпосереднього типу розпилення є велика ймовірність, що такі двигуни в недалекому майбутньому витіснять аналоги з моно- і розподіленим уприскуванням. До більш сучасним різновидам систем відносяться розробки, в яких виконується многоточечний або пошарове уприскування. Обидва варіанти націлені на те, щоб згоряння бензину було максимально повним, а ефект від цього процесу досягав найвищого ККД.

Багатоточкове уприскування забезпечується особливістю розпилювача. У цьому випадку камера заповнюється мікроскопічними крапельками палива в різних частинах, що покращує рівномірне змішування з повітрям. Пошарове уприскування ділить одну порцію ВТС на дві частини. Спочатку проводиться предвприск. Ця частина палива запалюється швидше, так як повітря більше. Після займання подається основна частина бензину, яка спалахує вже не від іскри, а від існуючого факела. Така розробка робить роботу двигуна більш м’якою без втрати крутного моменту.

Є незамінним механізмом, який присутній у всіх паливних системах даного типу, це паливний насос високого тиску. Щоб пристрій не виходило з ладу в процесі створення потрібного напору, воно оснащується плунжерній парою (про те, що це таке і як вона працює, розповідається окремо). Необхідність в такому механізмі обумовлена ​​тим, що тиск в рампі має в кілька разів перевищувати компресію двигуна, тому що часто бензин повинен розпорошуватися в уже стиснене повітря.

Датчики системи упорскування палива

Крім ключових елементів паливної системи (дросель, блок живлення, паливний насос і розпилювачі) її робота нерозривно пов’язана з наявністю різних датчиків. Залежно від типу уприскування ці пристрої встановлюються для:

• Визначення кількості кисню у вихлопі. Для цього використовується лямбда-зонд (про те, як він працює, можна прочитати тут). В автомобілях може використовуватися один або два датчика кисню (встановлюються або до, або до і після каталізатора);
• Визначення фаз газорозподілу (що це таке, дізнайтеся з іншого огляду), Щоб блок управління зміг подати сигнал на відкриття розпилювача саме в момент перед тактом впуску. Датчик фаз встановлюється на розподільний вал, і використовується в системах фазованих розподільних систем уприскування. Поломка цього сенсора переводить блок управління на попарно-паралельний режим уприскування;
• Визначення частоти обертів колінчастого вала. Від ДПКВ залежить робота моменту запалювання, а також інших систем авто. Це найважливіший датчик в машині. Якщо він вийде з ладу, мотор неможливо буде запустити або він затихне;
• Обчислення, в якому обсязі двигун витрачає повітря. ДМРВ допомагає блоку управління визначити, за яким алгоритмом вираховувати кількість бензину (час відкриття розпилювача). У разі поломки датчика масової витрати повітря ЕБУ має аварійний режим, який орієнтується на показники інших датчиків, наприклад, ДПКВ або на аварійні калібрувальні алгоритми (виробник встановлює середні параметри);
• Визначення температурного режиму двигуна. Датчик температури в системі охолодження дозволяє коригувати топливоподачу, а також момент запалювання (щоб уникнути детонації через перегрів мотора);
• Обчислення передбачуваної або реального навантаження на силовий агрегат. Для цього використовується датчик дроселя. Він визначає, до якої міри водій натискає на педаль газу;
• Запобігання детонації в двигуні. Для цього використовується датчик детонації. Коли цей пристрій фіксує різкі і передчасні поштовхи в циліндрах, мікропроцесор коригує кут випередження запалювання;
• Обчислення швидкості руху машини. Коли мікропроцесор фіксує, що швидкість машини перевищує необхідний показник оборотів мотора, «мізки» відключають подачу палива в циліндри. Таке відбувається, наприклад, коли водій використовує гальмування двигуном. Даний режим дозволяє заощадити паливо на спусках або під час наближення до повороту;
• Оцінки кількості вібрацій, що впливають на мотор. Таке відбувається, коли транспорт рухається по нерівних дорогах. Вібрації можуть призводити до пропусків займання. Такі датчики використовуються в моторах, які відповідають стандартам Євро-3 і вище.

Жоден блок управління не працює виключно на підставі даних, що надходять від одного датчика. Чим більше цих сенсорів в системі, тим ефективніше ЕБУ буде вираховувати паливні характеристики двигуна.

Поломка деяких датчиків переводить ЕБУ в аварійний режим (на панелі приладів загоряється іконка мотора), але двигун продовжує працювати по заздалегідь запрограмованим алгоритмам. Блок управління може спиратися на показники часу роботи ДВС, його температури, положення колінчастого вала і т. Д. Або просто по запрограмованої таблиці з різними змінними.

виконавчі механізми

Коли електронний блок управління отримав дані від всіх датчиків (їх кількість прошивається в програмний код пристрою), він посилає відповідну команду на виконавчі механізми системи. Залежно від модифікації системи ці пристрої можуть мати свою конструкцію.

До таких механізмів відносяться:

• Розпилювачі (або форсунки). В основному вони оснащені електромагнітним клапаном, який контролюється алгоритмом ЕБУ;
• Паливний насос. У деяких моделях автомобілів їх два. Один подає паливо з бака до ТНВД, який невеликими порціями закачує бензин в рампу. Завдяки цьому в магістралі високого тиску створюється достатній напір. Такі модифікації насосів потрібні тільки в системах безпосереднього вприскування, так як в деяких моделях форсунка має розпорошити паливо в стислому повітрі;
• Електронний модуль системи запалювання – отримує сигнал на утворення іскри в потрібний момент. Цей елемент в останніх модифікаціях бортових систем є частиною блоку управління (його низьковольтна частина, а високовольтна – це двоконтурна котушка запалювання, яка створює заряд для конкретної свічки, а в більш дорогих варіантах на кожній свічці встановлюється індивідуальна котушка).
• Регулятор холостих обертів. Він представлений у вигляді крокової двигуна, який регулює кількість повітряного каналу в області дросельної заслінки. Цей механізм необхідний для підтримки холостих обертів мотора, коли дросель закритий (водій не натискає педаль газу). Це полегшує процес прогріву остиглого мотора – не потрібно сидіти в холодному салоні взимку і подгазовивать, щоб мотор не заглох;
• Для регулювання температурного режиму (цей параметр також впливає на подачу бензину в циліндри) блок управління періодично задіює вентилятор охолодження, встановлений біля основного радіатора. Останні покоління моделей BMW для підтримки температури в процесі руху в холодну погоду і прискореного прогріву мотора оснащуються радіаторної гратами з регульованими ребрами (Щоб ДВС не переохолоджуватися, вертикальні ребра повертаються, перекриваючи доступ холодного потоку повітря в моторний відсік). Ці елементи також управляються мікропроцесором на підставі даних від датчика температури охолоджуючої рідини.

Електронний блок управління також фіксує, скільки автомобіль витратив палива. Ця інформація дозволяє програмі регулювати режими двигуна так, щоб він видавав максимальну потужність для конкретної ситуації, але при цьому задіяв мінімальну кількість бензину. Хоча більшість автомобілістів розцінюють це як турботу про їхніх гаманцях, насправді від неякісного згоряння палива підвищується рівень забруднення вихлопу. Всі виробники в першу чергу спираються саме на цей показник.

Для визначення витрати палива мікропроцесор вираховує кількість відкриття розпилювачів. Звичайно, цей показник відносний, так як електроніка не може ідеально підрахувати, яка кількість палива пройшло через розтруби форсунок за ті частки секунди, поки вони були відкриті.

Додатково сучасні автомобілі оснащуються адсорбером. Це пристрій встановлюється на замкнуту систему циркуляції парів бензину паливного бака. Всім відомо, що бензину властиво випаровуватися. Щоб пари бензину не потрапляли в атмосферу, адсорбер пропускає через себе ці гази, відфільтровує їх і посилає на дожіг в циліндри.

Електронний блок управління

Жодна система примусової подачі бензину не працює без електронного блоку управління. Це мікропроцесор, в який прошивається програма. ПО розробляється автовиробником для конкретної моделі авто. Мікрокомп’ютер налаштовується на певну кількість датчиків, а також на конкретний алгоритм роботи на випадок, коли якийсь датчик вийде з ладу.

Сам мікропроцесор складається з двох елементів. У першому зберігається основна прошивка – настройка виробника або ПО, яке встановлюється майстром при чіп-тюнінгу (про те, навіщо він потрібен, розказано в іншій статті).

Друга частина ЕБУ – блок калібровок. Це аварійна схема, яка налаштовується виробником мотора на випадок, коли пристрій не зафіксує сигнал від певного датчика. Даний елемент програмується на велику кількість змінних, які активуються при збігу конкретних умов.

З огляду на складність зв’язку між блоком управління, його налаштувань і датчиками, слід бути уважним до сигналів, які з’являються на панелі приладів. У бюджетних автомобілях при виникненні неполадок просто спалахує значок мотора. Щоб виявити несправність в системі уприскування, потрібно буде підключити комп’ютер до сервісного роз’єму ЕБУ і провести діагностику.

Для полегшення цієї процедури в більш дорогих автомобілях встановлюється бортовий комп’ютер, який самостійно проводить діагностику і видає конкретний код помилки. Розшифровку таких сервісних повідомлень можна знайти в сервісній книжці транспорту або на офіційному сайті виробника.

Який уприскування краще?

Таке питання виникає серед власників автомобілів з розглянутими паливними системами. Відповідь на нього залежить від різних факторів. Наприклад, якщо ціна питання – економічність машини, відповідність високим екологічним стандартам і максимальна ефективність від згоряння ВТС, то відповідь однозначна: краще безпосереднє уприскування, так як він ближче всіх до ідеалу. Зате такий автомобіль не буде коштувати дешево, а через конструктивних особливостей системи мотор буде мати великий об’єм.

Але якщо автомобіліст хоче модернізувати свій транспорт, щоб підвищити продуктивність ДВС шляхом демонтажу карбюратора і установки форсунок, то доведеться зупинитися на одному з варіантів розподіленого уприскування (моновприск не котується, так як це стара технологія, яка не набагато ефективніше карбюратора). Така паливна система буде мати невелику ціну, а також вона не так примхлива до якості бензину.

У порівнянні з карбюратором у примусового уприскування є такі переваги:

• Підвищується економічність транспорту. Навіть перші розробки інжекторів демонструють зниження витрати приблизно на 40 відсотків;
• Підвищується потужність агрегату, особливо на низьких оборотах, завдяки чому новачкам на інжекторі легше вчитися водити транспорт;
• Для запуску двигуна потрібно менше дій з боку водія (процес повністю автоматизований);
• На непрогрітому двигуні водієві не потрібно контролювати обороти, щоб ДВС не заглох, поки прогрівається;
• Підвищується динаміка мотора;
• Систему подачі палива не потрібно регулювати, так як це робить електроніка в залежності від режиму роботи двигуна;
• Здійснюється контроль складу суміші, що підвищує екологічність викидів;
• До рівня Євро-3 паливна система не потребує плановому обслуговуванні (досить тільки міняти вийшли з ладу деталі);
• З’являється можливість встановити в машину іммобілайзер (про це протиугінної пристрої докладно розповідається окремо);
• У деяких моделях авто збільшується підкапотний простір за рахунок видалення «каструлі»;
• Виключений викид парів бензину з карбюратора на невисоких оборотах мотора або при тривалій зупинці, завдяки чому знижується ризик їх займання поза циліндрів;
• У деяких карбюраторних машинах навіть невеликий крен (іноді досить 15-процентного нахилу) може заподіяти зупинку мотора або неадекватну роботу карбюратора;
• Карбюратор також сильно залежить від атмосферного тиску, що сильно відбивається на роботі мотора, коли машина експлуатується в гірських районах.

Незважаючи на явні переваги перед карбюраторами, у інжекторів все ж є і деякі мінуси:

• У деяких випадках вартість обслуговування системи дуже висока;
• Сама система складається з додаткових механізмів, які можуть вийти з ладу;
• Для проведення діагностики потрібно електронне обладнання, хоча щоб правильно налаштувати карбюратор, теж потрібні певні знання;
• Система повністю залежить від електрики, тому при модернізації мотора потрібно також замінити і генератор;
• Часом в електронній системі через несумісність обладнання і програмного забезпечення можуть утворюватися помилки.

Поступово посилюються екологічні норми, а також поступове подорожчання бензину змушує багатьох автомобілістів пересідати на транспорт з інжекторними двигунами.

На додаток пропонуємо подивитися коротке відео про те, що таке паливна система і як працює кожен її елемент: