Инжекторная система подачи топлива

Инжекторная система подачи топлива — комплекс электронных и механических устройств, обеспечивающих подачи нужного объема топливной смеси непосредственно в коллектор впуска или цилиндр (для систем непосредственного впрыска).

Такое исполнение предусмотрено на всех современных авто с бензиновыми двигателями и пользуется спросом из-за большей эффективности. Ниже рассмотрим, что это за система, как она работает и из каких элементов состоит. Отдельно разберем преимущества и недостатки, о которых должны знать автовладельцы.

Что такое инжекторная система

Инжектор— форсунка или распылитель топлива, которое подается в двигатель для дальнейшего воспламенения и обеспечения движения транспортного средства.

Важно

Инжекторная система —это комплекс узлов, отвечающих за весь процесс подготовки и подачи горючего путем впрыска горючего в цилиндр / коллектор. Машины, которые оборудованы такими устройствами, называются инжекторными.

Первые комплекты такой аппаратуры были разработаны в 1936-м в компании Robert Bosch. Сотрудникам компании удалось добиться непосредственного впрыска горючего в цилиндры. Именно такие двигатели использовались на истребителях и позволяли развивать мощность до 1100 лошадиных сил. Подобную систему использовали на БВМ с 1928 года, но в более упрощенной форме. В СССР технология дошла только к 1942 году и сначала применялась в авиационной сфере.
Сегодня все современные ДВС оснащены форсунками.

Это обусловлено более высокой точностью дозировки и экономичностью. Весь процесс контролируется электронным блоком управления (ЭБУ) или специальным контроллером. Они получают данные от разных узлов и регулируют непосредственную подачу горючего с помощью форсунок.

Виды инжекторных систем и распределение впрыска

Сегодня выделяется два типа инжекторных систем двигателя по типу впрыска. Кратко рассмотрим их особенности.

Моно, центральный, одноточечный

Отличие конструкции состоит в наличии только одной форсунки, распределяющей топливо одновременно во все цилиндры. Инжектор устанавливается на месте карбюратора (на коллекторе впуска). Система активно применялась в 80-х годах прошлого века и была механической без управления с помощью ЭБУ. 

Сегодня система не пользуется спросом из-за низкой экологичности и иных недостатков. В частности, в авто с Euro 3 и выше обязательно применение индивидуальной форсунки для цилиндра. Но одноточечная схема не лишена плюсов. Она отличается простотой исполнения и, соответственно, надежностью. Одной из причин явления является правильное расположение инжекторы в зоне холодного потока. Из минусов — высокое сопротивление воздуху и неточное распределение топлива.

Распределенный, многоточечный

Наиболее распространенный вариант, подразумевающий схему «один цилиндр — одна форсунка». Инжектор смонтирован в коллекторе впуска возле клапана. В определенный момент он подает определенный объем подготовленного горючего на впускные клапаны.

Условно такой тип впрыска делится на несколько видов:

• Одновременный. Команда от электронного блока управления направляется сразу на все инжекторы, после чего они открываются.
• Парный. Открытие форсунок происходит парами. При этом один инжектор работает перед впускным тактом, а второй — перед выпускным. С учетом того, что за подачу топливной смеси отвечают клапаны, такая особенность не сильно влияет на общий принцип работы. Система работает только в момент пуска ДВС и в случае аварии (к примеру, при поломке ДПРВ).
• Фазированный. Наиболее современный вариант, который применяется почти во всех двигателях. Управление каждой форсунки происходит индивидуально, что положительно сказывается на расходе, повышает эффективность работы и улучшает экологичность.

Распределенная система обеспечивает точность формирования нужного объема топлива по цилиндрам и имеет минимальное сопротивление воздуху. Из минусов выделяется сложность исполнения и более высокая цена.

В отдельную группу входит непосредственный впрыск, когда горючее подается сразу в цилиндры, а не в коллектор впуска. Аналогичная система работает у дизельных ДВС. В таких двигателях головка блока имеет сложную конструкцию, которая очень дорога в производстве.

Применение этой схемы дает ряд плюсов с позиции мощности, экологичности и экономичности. Минус в том, что двигатель с прямым впрыском работает громче и сильней вибрирует, поэтому производители вынуждены дорабатывать шумоизоляцию и усиливать некоторые элементы.

Составные части систем

Рассматриваемая система состоит из электроники и механики. В функции первой входит контроль характеристик двигателя и подача импульса ко второй части (механической) с последующим исполнением команды.
Конструктивно электронная часть состоит из ЭБУ и множества датчиков инжектора. Они контролируют:

• детонацию;
• температуру антифриза;
• позицию коленчатого вала;
• расход воздуха;
• лямбда-зонд;
• детонацию;
• давление воздуха в коллекторе впуска и т. д.

В зависимости от марки / модели авто могут устанавливаться и другие датчики. Вне зависимости от типа в их задачу входит определение характеристик мотора и их передача на электронный блок. 
К категории механических устройств относится:

• емкость для топлива;
• магистрали, по которым подается горючее;
• насос;
• фильтр;
• инжектор;
• топливная рампа;
• устройство-регулятор давления.

Все упомянутые элементы находятся во взаимодействии и выполняют одну задачу — подвод, формирование и подачу нужно топливной смеси для обеспечения нормальной работы двигателя.

Принцип работы инжекторной подачи топлива

Для лучшего понимания системы нужно знать, как работает инжекторный двигатель. Общий алгоритм такой:

• Упомянутые выше датчики получают сведения о работе системы. К ним приходят данные о скорости коленвала, содержании воздуха в горючем, позиции дросселя, температурных параметрах охлаждающей жидкости и т. д.
• Собранная информация передается в ЭБУ, который анализирует поступившие параметры и сравнивает их с данными в карте. 
• Блок управления с учетом проанализированных сведений дает команду к исполнительным (механическим) элементам системы.
• Одним из главных элементов ЭБУ являются карты, в которых внесены оптимальные характеристики работы силового узла. С учетом того, что сведения поступают на блок управления в непрерывном режиме, система мгновенно принимает решения, раздает команды и обеспечивает нормальное образование смеси.Отметим, что контроль подачи топлива — только одна из опций ЭБУ. Также в его функции входит зажигание и решение иных вопросов.

Что касается механической составляющей, здесь принцип работы еще проще. Он имеет следующий вид:

• Топливный насос качает бензин из бака и подает его под определенным давлением.
• Регулятор контролирует параметр давления и регулирует его по мере необходимости.
• Горючее подходит к рампе с инжекторами.
• Форсунки при получении команды от ЭБУ открываются.
• Топливо в нужном объеме впрыскивается к клапанам инжектора, а после поступает к камерам сгорания.

Положительные и отрицательные стороны

Большой опыт применения таких систем позволяет выделить слабые и сильные места.
Преимущества инжекторного двигателя:

• Повышение экономичности даже на первых системах. Так, снижения расхода удалось добиться уже на «Ниве» от Ваз, где расход снизился сразу на 40%. Сегодня потребление топлива в инжекторном двигателе вдвое меньше, чем в карбюраторном.
• Расширенные возможности управления ДВС.
• Улучшение динамических параметров и рост мощности (в среднем на 10-15%).
• Упрощенный и полностью автоматизированный пуск мотора.
• Поддержание оборотов ХХ.
• Возможность обойтись без ручного регулирования системы подачи топлива. Это обусловлено тем, что информацию передают соответствующие датчики (кислорода и позиции коленчатого вала).
• Проведение самостоятельной диагностики, что упрощает ТО автомобиля. По сути, системы с форсунками от Euro 3 и выше не требуют периодического обслуживания.
• Поддержание топливного состава, который максимально приближен к стехиометрическому показателю. Как результат, уменьшается выброс опасных веществ, повышается экологичность. К примеру, у первых поколений объем выброса окиси углерода находился на уровне 20-30 грамм /кВт*ч, а на Евро 5 — 1,5 грамма / кВт*ч.
• Снижение высоты капота, благодаря более удобному расположению рабочих механизмов сбоку мотора, а не над ним.
• Дополнительная защита машины от злоумышленников. Без получения команды от иммобилайзера ЭБУ запрещает подачу горючего к ДВС.
• Отсутствие зависимости от положения авто в пространстве. К примеру, в авто с карбюратором возникали трудности с подачей горючего уже при подъеме на 15-градусный уклон.
• Горючая смесь не накапливается в системе впуска, что исключает воспламенение в случае повреждения системы.
• Нет зависимости от давления в атмосфере, что позволяет эксплуатировать авто даже в горах и не переживать за возможные сбои.
• Автоматизация системы подачи топлива. Выполнение всей работы по подготовке горючего берет на себя ЭБУ. Для сравнения в двигателях на карбюраторах многие настройки автовладельцу приходилось делать самостоятельно.

Несмотря на ряд положительных качеств, нельзя не отметить и недостатки инжекторной системы питания. К основным стоит отнести:

• Повышенные расходы на производство (было актуально до 2005-го).
• Более строгие требования к составу горючего.
• Слабая ремонтопригодность узлов из-за полной автоматизации.
• Подача топлива под высоким давлением, что при аварии может привести к воспламенению. Для защиты применяется контроллер, который при аварии останавливает подачу горючего.
• Необходимость обслуживания на специальном СТО, где имеется диагностическое оборудование. Соответственно, возрастает и стоимость ремонта. На современном этапе это не так актуально, ведь на сервисах нет дефицита в необходимой аппаратуре и ПО.
• Зависимость от АКБ и уровня питания.
• Необходимость периодической очистки форсунок и впускных клапанов. 

Заключение

Инжекторная система обеспечивает своевременную подачу заранее подготовленного топлива в двигатель. Благодаря большому количеству датчиков и точному электронному управлению, владельцу автомобиля не нужно проводить дополнительных настроек. Весь процесс проводится автоматически, а в роли «дирижера» выступает ЭБУ.

Процесс эксплуатации упрощается и тем, что система сама проходит диагностику и выдает ошибки в случае любых сбоев в работе. Это позволяет вовремя принять шаги по устранению неисправности или обратиться на СТО. Сама система почти не имеет конкурентов, кроме непосредственного впрыска, но последний пока не получил широкого применения из-за высокой стоимости и повышенных требований к качеству горючего.