Система подачі палива. Інжекторні системи, опис і принцип роботи

Система подачі палива потрібна для вступу пального з бензобака, його подальшої фільтрації, а також освіти киснево-паливної суміші з її передачею в циліндри двигуна. В даний час є кілька видів паливних систем. Найбільш поширеною в 20-му столітті була карбюраторна, але сьогодні все більшою популярністю користується інжекторна система. Існувала ще й третя - моновприск, яка була хороша лише тим, що дозволяла дещо скоротити витрату пального. Давайте більш детально розглянемо інжекторних систему і розберемося з її принципом роботи.

Загальні положення

Більшість сучасних систем живлення двигуна паливом схожі. Відмінність може полягати тільки на етапі сумішоутворення. До складу паливної системи входять наступні вузли:

1. Паливний бак - компактне виріб, що має насос і фільтр для очищення від механічних частинок. Основне призначення - зберігання палива.
2. Топлівопроводи утворюють комплекс шланг і трубок для переміщення пального від бака до системи сумішоутворення.
3. Пристрій сумішоутворення. У нашому випадку йтиметься про інжекторі. Даний вузол призначений для отримання емульсії (повітряно-паливної суміші) і подачі її в циліндри в такт роботи мотора.
4. Блок управління системою сумішоутворення. Встановлюється тільки на інжекторних двигунах, що обумовлено необхідністю контролю датчиків, форсунок і клапанів.
5. Паливний насос. У більшості випадків використовується погружной варіант. Являє собою електродвигун невеликої потужності, який з`єднується з рідинним насосом. Мастило реалізується пальним, а тривале використання ТЗ з кількістю палива менше 5 літрів може привести до виходу електродвигуна з ладу.

Якщо говорити коротко, то інжектор - це точкова подача пального через форсунку. Електронний сигнал приходить з блоку управління. Незважаючи на те, що інжектор має ряд істотних переваг перед карбюратором, він довго не використовувався. Це було обумовлено технічною складністю вироби, а також низькою ремонтопридатністю деталей, що вийшли з ладу. В даний час точкові системи упорскування практично замінили карбюратор. Давайте більш детально розглянемо, чим же такий хороший інжектор і які його особливості.

Особливості паливного обладнання

Автомобіль завжди був об`єктом уваги захисників екології. Відпрацьовані гази випускаються безпосередньо в атмосферу, що загрожує її забрудненням. Діагностика паливної системи показала, що кількість викидів при невірному сумішоутворення збільшується в рази. З цієї простої причини було прийнято рішення встановлювати каталітичний нейтралізатор. Однак цей пристрій показувало гарні результати тільки при якісній емульсії, а в разі будь-яких відхилень його ефективність значно падала. Було прийнято рішення замінити карбюратор на більш точну систему уприскування, якої був інжектор. Перші варіанти включали в себе велику кількість механічних складових і, згідно з дослідженнями, така система ставала все гірше в міру експлуатації ТЗ. Це було цілком закономірно, так як важливі вузли та робочі органи забруднювались і виходили з ладу.

Для того щоб система уприскування змогла сама себе коригувати, був створений електронний блок керування (ЕБУ). Поряд з вмонтованим Лямба-зондом, який розташований перед каталітичним нейтралізатором, це давало хороші показники. Можна з упевненістю говорити про те, що ціни на паливо сьогодні досить високі, а інжектор хороший як раз тим, що дозволяє економити бензин або дизель. Крім цього є наступні плюси:

1. Збільшення експлуатаційних характеристик мотора. Зокрема збільшена потужність на 5-10%.
2. Поліпшення динамічних показників транспортного засобу. Інжектор більш чутливий до зміни навантажень і сам коригує склад емульсії.
3. Оптимальна паливно-повітряна суміш зменшує кількість і токсичність відпрацьованих газів.
4. Інжекторна система легко запускається незалежно від погодних умов, що є істотним гідністю перед карбюраторними двигунами.

Система впорскування палива і її пристрій

Перш за все варто відзначити той факт, що сучасні вприскові двигуни оснащуються форсунками, кількість яких дорівнює кількості циліндрів. Між собою форсунки з`єднуються рампою. Там пальне утримується під невеликим тиском, а створює його електричний прилад - бензонасос. Кількість уприскуваного пального безпосередньо залежить від тривалості відкриття форсунки, що визначається блоком управління. Для цього знімаються показники з різних датчиків, які встановлені по всьому ТЗ. Зараз ми розглянемо основні з них:

1. Датчик витрати повітря. Служить для визначення наповненості циліндрів повітрям. У разі поломки свідчення ігноруються, а в якості основних показників беруться табличні дані.
2. Датчик положення дросельної заслінки відображає навантаження на двигун, яка обумовлена становищем дроселя, циклового наповнення повітрям і оборотів ДВС.
3. Датчик температури хладгена. За допомогою даного контролера реалізується управління електровентилятором і корекція паливоподачі, а також запалювання. У разі несправності миттєва діагностика паливної системи необов`язкова. Температура береться в залежності від тривалості роботи ДВС.
4. Датчик положення колінчастого валу (клонували) потрібен для синхронізації системи в цілому. Контролер розраховує не тільки оберти двигуна, але і його положення в певний момент часу. Так як він є полярним датчиком, то при його несправності подальша експлуатація ТЗ не є можливою.
5. Датчик кисню потрібен для визначення% кисню в викидаються в атмосферу газах. Інформація з цього контролера передається на ЕБУ, який залежно від показань коригує емульсію.

Варто звернути увагу на те, що не всі ТЗ з інжектором комплектуються датчиком кисню. Їх мають тільки ті авто, які оснащуються каталітичним нейтралізатором з нормами токсичності «Євро-2» і «Євро-3».

Типи інжекторних систем: одноточковий впорскування

В даний час активно використовуються всі системи. Вони класифікуються залежно від кількості форсунок і місця подачі пального. Всього є три системи упорскування:

• одноточковий (моновприск) ;
• многоточечний (розподільний) ;
• безпосередній.

Для початку давайте розглянемо системи одноточечного уприскування. Вони були створені відразу після карбюраторних і вважалися більш досконалими, проте в даний час поступово втрачають свою популярність зважаючи на багато причин. Є кілька незаперечних переваг таких систем. Основні полягають в істотній економії палива. Враховуючи, що ціни на паливо сьогодні немаленькі, такий інжектор є актуальним. Цікаво те, що ця система містить дещо менше електроніки, тому є більш надійною і стабільною. Коли інформація з датчиків передається на контрольний елемент, параметри уприскування тут же змінюються. Вельми цікавим є те, що практично будь карбюраторний двигун можна переробити під одноточковий впорскування без істотних конструкційних змін. Основний недолік таких систем полягає в низькій приемистости ДВС, а також осіданні істотної кількості палива на стінках колектора, хоча дана проблема була притаманна і карбюраторним моделями.

Так як форсунка в даному випадку всього одна, то розташовується вона на впускному колекторі на місці карбюратора. Так як форсунка стояла в хорошому місці і постійно перебувала під потоком холодного повітря, то її надійність була на вищому рівні, та й конструкція була гранично простий. Промивка паливної системи з однокрапковим уприскуванням не займала багато часу, так як досить було продути лише одну форсунку, але підвищені екологічні вимоги призвели до того, що почали розробляти інші, більш сучасні системи.

Системи багатоточкового уприскування

Розподілене уприскування вважається більш сучасним, складним і менш надійним. В даному випадку кожен циліндр оснащується ізольованою форсункою, яка розташовується у впускному колекторі в безпосередній близькості від впускного клапана. Отже, подача емульсії здійснюється окремо. Як було зазначено вище, при такому уприскуванні потужність ДВС можна збільшити до 5-10%, що буде помітно при русі на дорозі. Ще один цікавий момент: дана інжекторна система подачі палива хороша тим, що форсунка розташовується дуже близько до впускного клапана. Це мінімізує осідання пального на стінках колектора, завдяки чому можна добитися істотної економії палива.

Існує кілька типів багатоточкового уприскування:

1. Одночасний - відкриття всіх форсунок відбувається в один час.
2. Попарно-паралельний - відкриття форсунок парами. Одна форсунка відкривається в такт впуску, а друга перед тактом випуску. В даний час така система використовується тільки в момент аварійного запуску ДВС у випадку поломки фази (датчика положення коленвала).
3. Фазований - кожна форсунка управляється окремо, а відкривається перед тактом впуску.

В даному випадку система досить складна і повністю покладається на точність роботи електроніки. Наприклад, промивка паливної системи вимагатиме набагато більше часу, так як потрібно промити кожну форсунку. А зараз підемо далі і розглянемо ще один популярний вид уприскування.

Безпосередній впорскування

Інжекторні автомобілі з такими системами можна вважати найбільш екологічними. Основна мета впровадження цього способу вприскування полягає в поліпшенні якості суміші пального та незначному збільшенні ККД двигуна транспортного засобу. Основні переваги такого рішення полягають в наступному:

• ретельне розпилення емульсіі;
• освіту високоякісної суміші;
• ефективне використання емульсії на різних етапах роботи ДВС.

Виходячи з цих переваг, можна говорити про те, що такі системи економлять паливо. Особливо це помітно при спокійній їзді в міських умовах. Якщо порівнювати два автомобіля з однаковим об`ємом двигуна, але різними системами уприскування, наприклад, безпосередній і многоточечний, то помітно кращі динамічні характеристики будуть у безпосередній системи. Відпрацьовані гази менш токсичні, а взята літрова потужність буде дещо вищою за рахунок охолодження повітря і того, що тиск в паливній системі дещо збільшено.

Але варто звернути увагу на чутливість безпосередніх систем упорскування до якості пального. Якщо брати до уваги стандарти Росії та України, то вміст сірки повинно бути не вище 500 мг на 1 літр пального. В цей же час європейські стандарти передбачають вміст цього елементу 150, 50 і навіть 10 мг на літр бензину або дизеля.

Якщо коротко розглядати дану систему, то вона виглядає наступним чином: форсунки розташовуються в голівці блоків циліндра. Виходячи з цього, упорскування здійснюється безпосередньо в циліндри. Варто зауважити, що дана інжекторна система підходить для багатьох бензинових двигунів. Як було зазначено вище, використовується високий тиск у паливній системі, під яким подається емульсія безпосередньо в камеру згоряння, минаючи впускний колектор.

Система вприскування палива: їзда на збідненій суміші

Трохи вище ми з вами розглянули безпосереднє уприскування, який вперше був використаний на автомобілях марки «Мітсубісі», яка мала абревіатуру GDI. Давайте коротко розглянемо один з основних режимів - роботу на збідненій суміші. Суть її полягає в тому, що транспортний засіб у цьому випадку працює при невеликих навантаженнях і помірних швидкостях до 120 кілометрів на годину. Уприскування палива здійснюється факелом у заключному етапі стиснення. Відбиваючись від поршня, пальне змішується з повітрям і потрапляє в зону свічки запалювання. Виходить так, що в камері суміш значно збіднюється, проте її заряд в районі свічки запалювання можна вважати оптимальним. Цього вистачає для його запалення, після цього спалахує і решта емульсія. По суті, така система уприскування палива забезпечує нормальну роботу ДВС навіть при співвідношенні повітря / паливо - 40: 1.

Це дуже ефективний підхід, що дозволяє значно економити пальне. Але варто звернути увагу, що гостро постало питання нейтралізації відпрацьованих газів. Справа в тому, що каталізатор неефективний, так як утворюється оксид азоту. У цьому випадку використовується рециркуляція відпрацьованих газів. Спеціальна система ERG дозволяє розбавити емульсію відпрацьованими газами. Це трохи знижує температуру горіння і нейтралізує утворення оксидів. Проте такий підхід не дозволять збільшувати навантаження на двигун. Для часткового вирішення проблеми використовується накопичувальний каталізатор. Останній вкрай чутливий до пального з високим вмістом сірки. З цієї причини потрібно періодична перевірка паливної системи.

Однорідне смесеобразование і 2-стадійний режим

Режим потужності (однорідне смесеобразование) - ідеальне рішення для агресивної їзди в міських умовах, обгонів, а також руху по швидкісних трасах і шосе. У цьому випадку використовується конічний факел, він менш економічний у порівнянні з попереднім варіантом. Впорскування здійснюється на такті впуску, а освічена емульсія зазвичай має співвідношення 14,7: 1, тобто близьке до стехіометричної. По суті, дана система автоматичної подачі палива точно така ж, як і розподільна.

Двохстадійний режим передбачає впорскування палива на такті стиснення, а також пуску. Основне завдання - різке підвищення двигуна. Яскравим прикладом ефективної роботи такої системи є рух на малих обертах і різке натиснення на акселератор. У такому випадку ймовірність детонації значно зростає. З цієї простої причини замість одного етапу впорскування проходить в два.

На першому етапі впорскується невелика кількість пального на такті впуску. Це дозволяє дещо знизити температуру повітря в циліндрі. Можна говорити про те, що в циліндрі знаходитиметься надбідних суміш у співвідношенні 60: 1, отже, детонація неможлива як така. На заключному етапі такту стиснення здійснюється впорскування струменя пального, яка доводить емульсію до багатої в співвідношенні приблизно 12: 1. Сьогодні можна говорити про те, що така паливна система двигуна введена тільки для транспортних засобів європейського ринку. Обумовлено це тим, що Японії не притаманні великі швидкості, отже, немає високих навантажень на двигун. У Європі ж велика кількість швидкісних шосе і автобанів, тому водії звикли їздити швидко, а це велике навантаження на ДВС.

Ще дещо цікаве

Варто звернути увагу на те, що, на відміну від карбюраторних систем, інжекторна вимагає того, щоб була регулярна перевірка паливної системи. Це обумовлено тим, що велика кількість складної електроніки може дати збій. В результаті це призведе до небажаних наслідків. Наприклад, надлишкове повітря в паливній системі призведе до порушення складу емульсії і невірному співвідношенню суміші. Надалі це позначається на двигуні, з`являється нестабільна робота, виходять з ладу контролери і т. П. По суті, інжектор - це складна система, яка визначає, коли на циліндри потрібно подати іскру, як доставити якісну суміш до блоку циліндрів або впускного колектору, коли відкривати форсунки і яке співвідношення повітря і бензину повинно бути в емульсії. Всі ці фактори впливають на синхронізовану роботу паливної системи. Цікаво те, що без більшості контролерів машина може справно працювати, при цьому не буде суттєвих відхилень, так як є аварійні записи і таблиці, які будуть використовуватися.

Економічність роботи ДВС в нашому випадку визначається тим, наскільки коректними будуть отримані з контролерів дані. Чим вони точніше, тим менш можливі різні несправності паливної системи. Важливу роль відіграє і швидкість спрацьовування системи в цілому. На відміну від карбюраторів тут не потрібно ручне регулювання, а це виключає помилки під час калібрувальних робіт. Отже, ми отримаємо більш повне згоряння суміші і кращу з точки зору екології систему.

Висновок

На закінчення варто розповісти трохи про недоліки, які притаманні інжекторним системам. Головний мінус полягає в дорожнечі ДВС. За великим рахунком, вартість таких агрегатів буде вище приблизно на 15%, що істотно. Але є й інші мінуси. Приміром, вийшов з ладу клапан паливної системи в більшості випадків не підлягає ремонту, що обумовлено порушенням герметичності, тому його потрібно просто змінювати. Це стосується і ремонтопридатності обладнання в цілому. Деякі вузли та деталі набагато простіше купити новими, ніж витратитися на їх ремонт. Це якість не притаманне карбюраторним ТС, де можна перебрати всі важливі вузли і відновити їх працездатність без великих витрат часу і сил. Без всякого сумніву, електронна система подачі палива ремонтується великими силами і засобами. Складна електроніка навряд чи може бути відновлена на першому-ліпшому СТО.

Ну ось ми і поговорили з вами про те, що таке інжекторні системи. Як ви бачите, це вельми цікава тема для розмови. Можна ще багато розповідати про те, чим хороші форсунки і можливість миттєвої коригування роботи двигуна. Але про основні моменти ми вже сказали. Пам`ятайте про те, що паливна система бензинового двигуна повинна регулярно оглядатися на можливі дефекти. Приміром, через низьку якість палива, що власне притаманне нашій країні, часто забиваються форсунки. Через це двигун починає працювати з перебоями, падає потужність, суміш стає занадто збідненій або навпаки. Все це дуже погано позначається на автомобілі в цілому, тому потрібен постійний і регулярний контроль. Крім того, намагайтеся заправлятися тільки тим бензином, який радить виробник вашого ТЗ.