Инжекторные двигатели завоевали популярность благодаря экономичности, надежности и экологичности. Но мало кто знает, как устроен этот сложный механизм и почему он вытеснил простые карбюраторные моторы. Давайте разберемся!
Краткая история создания инжектора
Первые опыты по впрыску топлива в двигатели внутреннего сгорания проводились еще в XIX веке. Однако широкое применение такая система питания получила только в 1930-х годах на самолетах, в частности на немецких истребителях Мессершмитт.
Именно этими моторами объемом 33,9 л оснащались основные истребители Люфтваффе Messerschmitt Bf 109.
В автомобилестроении первопроходцем стала немецкая фирма Goliath, которая в 1951 году установила инжекторную систему Bosch на свой микролитражный спорткар GP700.
Однако по-настоящему массовое распространение технология впрыска получила только в 1980-х годах, когда появились недорогие микроконтроллеры и жесткие экологические нормы. Сейчас практически все бензиновые двигатели оснащаются именно инжекторной системой питания.
Принцип работы инжектора
В отличие от карбюратора, где воздух и топливо смешиваются в одном устройстве, в инжекторной системе эти процессы разделены.
Основные компоненты современного инжектора:
- Форсунки - распылители топлива во впускной коллектор или непосредственно в цилиндры.
- Топливный насос высокого давления для подачи топлива к форсункам.
- Топливные рампы - магистрали высокого давления.
- Датчики - "глаза и уши" системы, отправляющие сигналы о работе двигателя.
- Электронный блок управления (ЭБУ), обрабатывающий сигналы датчиков.
Основная задача ЭБУ - рассчитать необходимое количество топлива исходя из данных датчиков о нагрузке, оборотах двигателя, температуре и т.д. Эти параметры постоянно меняются, поэтому система работает в режиме реального времени.
На основании вычислений ЭБУ посылает команды на топливные форсунки, которые распыляют строго отмеренную порцию бензина, оптимальную для данных условий работы мотора.
Таким образом достигается наиболее эффективное сгорание топлива для получения максимума мощности при минимальном расходе.
Типы систем впрыска топлива
Существует несколько разновидностей инжекторных систем в зависимости от расположения форсунок:
- Моновпрыск (центральный впрыск)
- Распределенный (многоточечный) впрыск
- Прямой впрыск в цилиндры
При моновпрыске одна форсунка расположена во впускном коллекторе и подает топливо сразу во все цилиндры. Такая схема использовалась на первых инжекторных двигателях, сейчас практически не применяется.
Более совершенный распределенный впрыск подразумевает наличие отдельной форсунки для каждого цилиндра. Это позволяет точно дозировать топливо исходя из фазы работы конкретного цилиндра.
При прямом впрыске бензин под давлением до 200 атм впрыскивается непосредственно в камеру сгорания. Такая система наиболее технологична, но и наиболее дорога в производстве.
Преимущества инжектора перед карбюратором
По сравнению с карбюраторными двигателями инжекторные моторы имеют ряд важных преимуществ:
- Более точное дозирование топлива, что экономит его расход на 10-20%.
- Возможность оперативно регулировать впрыск топлива "на лету" по данным датчиков.
- Увеличение мощности двигателя на 5-10% при том же рабочем объеме.
- Снижение вредных выбросов в атмосферу для соответствия экологическим нормам.
Кроме того, инжекторные системы:
- Менее подвержены перепадам температуры и не замерзают зимой.
- Могут работать в любом положении, что важно для спорткаров и внедорожников.
- Позволяют реализовать сложные алгоритмы работы двигателя, заданные программно.
По этим причинам инжектор вытеснил устаревший карбюратор практически на всех современных автомобилях.
Недостатки и типичные неисправности инжекторных систем
Несмотря на множество достоинств, у инжекторных двигателей есть и некоторые недостатки:
- Высокая стоимость комплектующих и ремонта.
- Повышенная требовательность к качеству топлива.
- Необходимость в диагностике с помощью специализированного оборудования.
К типичным неисправностям инжекторной системы относятся:
- Засорение форсунок из-за использования некачественного топлива.
- Выход из строя датчиков расхода воздуха, положения дросселя, температуры.
- Поломки топливного насоса высокого давления.
- Сбои в работе электронного блока управления.
Диагностика неисправностей
Диагностировать неполадки инжекторной системы можно по таким признакам:
- Неровная работа двигателя, провалы в разгоне.
- Повышенный расход топлива.
- Трудности с запуском горячего двигателя.
- Включение сигнальных ламп ошибок на приборной панели.
Для выявления конкретной причины используют:
- Подключение диагностического сканера, считывающего коды ошибок.
- Поочередное отключение датчиков для определения неисправного.
- Тестовую замену подозрительных узлов на исправные.
- Визуальный осмотр и проверку состояния разъемов, проводки.
Техническое обслуживание инжекторной системы
Чтобы минимизировать возможные проблемы, важно:
- Использовать только качественный бензин без примесей.
- Регулярно менять топливные фильтры.
- Проводить очистку инжекторов специальными промывочными жидкостями.
- Соблюдать периодичность и объем техобслуживания, рекомендованные автопроизводителем.
Своевременное и правильное ТО - залог долгой безотказной работы инжектора.
Перспективы развития технологии
В ближайшем будущем основные тренды развития инжекторных систем:
- Дальнейшее повышение давления впрыска и увеличение количества форсунок.
- Адаптация для работы на альтернативных видах топлива - газе, водороде.
- Интеграция с гибридными и полностью электрическими силовыми установками.
Совершенствование инжекторных технологий будет продолжаться в поисках наибольшей эффективности, мощности и экологичности двигателей.
Особенности диагностики инжектора в зависимости от типа двигателя
Диагностика инжекторной системы имеет свои нюансы для бензиновых и дизельных двигателей.
У бензиновых двигателей основными признаками неисправностей являются:
- Перебои в работе, неустойчивый холостой ход.
- Пропуски зажигания.
- Повышенный расход топлива.
- Трудности с запуском.
Причины могут быть связаны с засорением форсунок, выходом из строя компонентов системы зажигания или неполадками в цепи датчиков.
У дизельных двигателей основные неисправности проявляются в виде:
- Повышенного дымления.
- Неровной работы на холостом ходу.
- Потери мощности и "трудного" запуска.
Вероятные причины - засорение или износ форсунок, неполадки топливоподкачивающего насоса, проблемы с датчиками давления.
Основные отличия инжектора бензиновых и дизельных двигателей
Конструктивно инжекторы для бензиновых и дизельных двигателей отличаются:
- Давлением впрыска топлива: у дизельных оно выше - порядка 2000 бар.
- Диаметром распылителей: у дизельных форсунок он больше.
- Материалом форсунок: дизельные - из более прочных сплавов.
Также различаются требования к фильтрации и смазывающим свойствам топлива.
Ремонт инжекторной системы в зависимости от типа двигателя
Ремонт инжектора бензинового двигателя в большинстве случаев сводится к:
- Промывке форсунок в специальной жидкости или ультразвуковой ванне.
- Замене фильтрующих элементов системы.
- Устранению неисправностей в цепях датчиков и проводке.
Ремонт инжектора дизельного двигателя может потребовать:
- Замены вышедших из строя форсунок.
- Ремонта или замены топливного насоса высокого давления.
- Регулировки установочных параметров форсунок.
Таким образом, ремонт инжекторной системы дизельного двигателя - более трудоемкий и дорогой процесс.
Перспективы развития систем впрыска топлива
В перспективе ожидается:
- Дальнейшее увеличение рабочего давления в системах.
- Рост числа форсунок для повышения точности впрыска.
- Использование нанотехнологий для миниатюризации форсунок.
- Применение "умных" адаптивных алгоритмов впрыска топлива.
Это позволит еще больше повысить топливную эффективность, динамику и ресурс двигателей при снижении вредных выбросов.
