Что такое инжектор в автомобиле: виды инжекторных систем и их отличие от карбюратора

Ужесточение требований к токсичности выхлопа в 80-х гг. прошлого века привело к внедрению систем впрыска топлива. Многие владельцы машин имеют смутное представление о том, что такое инжектор и как он работает. Существует несколько разновидностей систем, различающихся количеством и расположением форсунок, а также давлением горючего.

Содержание

Инжекторная система – это что

Под термином «инжектор» подразумевается комплекс элементов с электронным контроллером, обеспечивающий подачу топлива с учетом условий работы мотора. На силовом агрегате стоят датчики, определяющие положение коленчатого вала, температуру антифриза, расход воздуха и ряд других параметров. Блок управления получает сведения от сенсоров и изменяет алгоритм действия двигателя в соответствии с заложенными данными. Перепрограммирование контроллера позволяет улучшить одни характеристики в ущерб другим.

Принцип работы системы

Топливо забирается из бака электрическим насосом с фильтром тонкой очистки, а затем подается в рампу или к дополнительной механической помпе, повышающей давление до 200 бар. Бензин распыляется форсунками в коллектор или в камеру сгорания, интенсивность подачи определяется электронным блоком управления. Доза топлива зависит от множества внешних факторов (например, нагрузки, частоты вращения коленчатого вала, температуры воздуха и охлаждающей жидкости).

Значение в автомобиле

Инжектор является одной из основных систем двигателя автомобиля. В случае поломки компонентов запуск становится невозможным либо силовой агрегат работает в аварийном режиме с высоким расходом топлива и ограничением мощности или числа оборотов.

Инжекторы поддерживают диагностику при помощи сканера, подключаемого к разъему OBD-II (на машинах старого образца стояли колодки других форматов). Считывание и расшифровка кодов ошибок позволяют быстро идентифицировать неисправность.

Внутреннее устройство

В состав входят:

модуль в топливном баке, включающий в себя насос, фильтр и датчик измерения уровня бензина;
соединительные трубки с коннекторами, обеспечивающими герметичность;
форсунки с тарированными распылителями, расположенные в коллекторе впуска;
блок управления и датчики для определения параметров работы силовой установки;
абсорбер паров топлива или трубка для отвода избытка бензина в бак;
жгуты проводки с разъемами.

Устроенная подобным образом система впрыска широко используется на легковых и коммерческих автомобилях. Сечение и количество каналов в распылителе зависит от модели и производителя двигателя. Количество, расположение датчиков и алгоритм работы сенсоров определяются изготовителем силового агрегата. В систему прямого впрыска входит дополнительный насос высокого давления, чаще всего имеющий привод от газораспределительного механизма мотора.

Чем отличается инжекторный двигатель от карбюратора

Карбюратор обеспечивает формирование рабочей смеси за счет распыления бензина через калиброванный жиклер, расположенный в диффузоре. В конструкции предусмотрены винты количества и качества, не позволяющие корректировать параметры смеси при работе двигателя. На автомобилях иностранного производства ставились карбюраторы с электронными блоками управления, которые позволяли немного менять состав смеси. Для пуска мотора имеется воздушная заслонка с ручным или автоматическим управлением.

Классический инжектор отличается наличием форсунок, установленных в трубопроводе подвода воздуха в цилиндры и соединенных рампой для подачи топлива. Формирование смеси происходит вблизи впускных клапанов, наличие нескольких распылителей обеспечивает равномерное качество топливовоздушной композиции. Обогащение смеси в момент запуска осуществляется без участия водителя, которому потребуется только включить зажигание и прокрутить вал стартером (либо нажать на кнопку старта силового агрегата).

Типы инжекторных систем

Первые серийные системы впрыска горючего, появившиеся в 30-х гг. прошлого века, имели механический привод и использовались в авиации (например, на моторах Daimler Benz DB-601 или отечественном АШ-82ФН). Параллельно шли работы над карбюраторами высокого давления, которые являлись разновидностью механического впрыска. Например, подобные конструкции разработки компании Bendix Stromberg широко использовались в армейской и гражданской авиации США вплоть до перехода на реактивную тягу.

Центральная (моновпрыск)

Упрощенная инжекторная подача топлива отличается установкой единого распылителя вместо карбюратора. Она использовалась в 80-х гг. прошлого века, из-за неудовлетворительных параметров была вытеснена многоточечными конструкциями. Интенсивность подачи регулировалась электроникой, автомобиль мог оснащаться каталитическим нейтрализатором и датчиками концентрации кислорода в выхлопе. Отличается простотой конструкции и надежностью. Недостатком является невозможность снижения токсичности отработавших газов выше норм Евро-3.

Распределенная (мультивпрыск)

В конструкции предусматривается несколько распылителей (количество соответствует числу цилиндров), возможно несколько схем работы:

с одновременной подачей бензина на каждый оборот, технология использовалась редко в 90-х гг. прошлого века;
с попарной параллельной активацией, распыление осуществляется парами форсунок перед тактами впуска и выпуска (технология устарела, используется только для пуска двигателя или при аварийном режиме работы);
с последовательной или фазированной подачей, впрыск выполняется в соответствии с последовательностью работы цилиндров мотора.

Система непосредственного впрыска

Существуют двигатели с непосредственной последовательной подачей бензина в цилиндры. Отличается повышенным до 150-200 бар рабочим давлением, поддерживает изменение момента начала и продолжительности подачи горючего. Примеры таких агрегатов – FSI от Volkswagen и GDI от Mitsubishi или Hyundai-KIA. Непосредственный впрыск иногда дополняют регулируемым наддувом, повышающим характеристики двигателя при одновременном снижении расхода бензина.

Преимущества и недостатки инжектора

Преимущества инжекторной системы подачи топлива для силовых установок машин:

поддержание стабильного состава смеси, способствующее снижению расхода топлива;
возможность совместной работы с компонентами снижения токсичности отработавших газов;
повышение мощности двигателя и расширение рабочего диапазона частот вращения за счет электронного управления;
возможность дозирования подачи в зависимости от внешних условий;
упрощение запуска (состав смеси автоматически выставляется контроллером в зависимости от внешних условий);
возможность перепрограммирования контроллера для форсажа ДВС;
быстрота поиска неисправностей путем расшифровки кодов ошибок, фиксируемых контроллером.

Основным недостатком инжектора является сложность производства, нельзя забывать и о высокой стоимости ряда деталей. Распылители чувствительны к качеству бензина и легко засоряются механическими частицами. Форсунки требуют периодической мойки на ультразвуковом стенде с проверкой производительности (доза должна быть одинаковой для всех цилиндров).

Наличие большого количества электроники повышает нагрузку на аккумулятор, запустить двигатель с инжекторной системой питания от сильно разряженной батареи затруднительно.

Дополнительной проблемой является повышенное давление топлива. В случае аварии и обрыва трубок возможна неконтролируемая подача бензина. Для предотвращения опасной ситуации на машине с инжектором имеется модуль автоматического отключения насоса (по сигналу от датчика удара или блока управления, подключенного к цифровой шине автомобиля).

Режимы работы инжекторной системы

Общие характеристики основных рабочих режимов:

Пусковой с обогащением смеси, доза топлива рассчитывается электроникой в зависимости от температуры окружающей среды. После старта поддерживаются повышенные обороты коленчатого вала, по мере прогрева частота плавно снижается.
Рабочий, соответствующий движению автомобиля с открытой дроссельной заслонкой. Подача топлива рассчитывается в зависимости от скорости, включенной передачи и угла открытия дросселя.
Торможения двигателем, при котором отключается подача бензина.

Агрегаты с прямым впрыском работают сложнее. Помимо гомогенного формирования смеси (соотношение воздуха и топлива соответствует стехиометрической пропорции), реализованы режимы послойного образования или двойной подачи на стадии резкого ускорения.

Усложнение рабочих циклов направлено на снижение расхода бензина, сокращение выбросов вредных веществ, а также уменьшение износа деталей мотора на стадии холодного старта и прогрева.

Виды электронных форсунок

Бензиновые двигатели оснащаются только электромагнитным распылителем, подача топлива регулируется движением иглы. На корпусе имеется разъем для сигнального кабеля и штуцер трубки для подачи топлива. Предусмотрен сетчатый фильтр для улавливания мелкодисперсной взвеси, способной забить сопло. Плунжер с пружиной меняет свое положение под воздействием магнитного поля, распыление производится через перфорированную насадку. Форсунки с пьезоэлектрическим или электромагнитным принципом работы используются только на дизелях.

Признаки поломки инжекторного двигателя

Основным признаком неисправности инжектора является включение лампы Check Engine, расположенной в комбинации приборов. Блок управления связан с датчиками, при отсутствии сигнала или выходе импульсов за пороговые значения в памяти контроллера фиксируется ошибка. Одновременно включается сигнальный индикатор, указывающий водителю на необходимость проверки электроники. Возможен перевод двигателя в режим аварийной работы со снижением мощности либо частоты вращения коленчатого вала.

Дополнительные симптомы неисправности компонентов:

затрудненный пуск силового агрегата (вне зависимости от температуры двигателя) указывает на поломку измерителя расхода воздуха;
отсутствие вспышек при старте возможно при неисправности катушек системы зажигания или отказе топливного насоса;
провалы мощности и некорректная реакция на нажатие педали газа указывают на поломку датчика положения дроссельной заслонки;
затрудненный пуск при отрицательной температуре воздуха является следствием выхода из строя датчика температуры;
плавающие обороты в холостом режиме возможны при загрязнении дросселя или неисправности регулятора холостого хода.

Перечисленные признаки и причины являются примерными. Точно определить неисправный элемент инжектора позволит компьютерная диагностика. Владелец может выполнить проверку своими силами, используя адаптер для разъема OBD-II и смартфон с установленной программой.

Сложности ремонта инжектора

Ремонт инжекторов выпуска после 2000 г. в условиях сервиса прост, иногда сложнее определить причину поломки. Например, некорректные показания датчиков возникают из-за обрыва провода в глубине жгута. Мастеру необходимо расплести косы кабелей, найти дефектные участки, а затем восстановить их целостность. Иногда в разъемы попадает вода, вызывающая окисление контактов.

Другой проблемой может стать поиск запасных частей для систем впрыска ранних образцов. Новые детали уже не производятся, а снятые с разукомплектованных машин компоненты не соответствуют начальным характеристикам. В результате мастер вынужден использовать элементы с разных систем, пытаясь восстановить работоспособность инжектора. В этом случае важно подобрать детали, близкие по характеристикам к исходным компонентам (например, форсунки должны иметь соответствующую двигателю производительность).