Что такое инжекторный двигатель

Выбираем между двумя типами

Как ни странно, но сказать точно, что лучше: инжектор или карбюратор однозначно нельзя. В этом вопросе нужно ориентироваться на свои предпочтения и на то, что конкретно вы хотите получить от машины. Если вы живете далеко от города и СТО, то гораздо практичней отдать предпочтение подержанной машине с классической системой питания. В случае поломки, используя простейший инструмент и опыт, вы быстро исправите поломку и поедете дальше. А если навыков в подобном ремонте нет, то они быстро появятся, так как ничего сверхсложного в этом нет.

Как правило, такие станции присутствуют в достаточно больших городах, при этом если поломка серьезная, то есть вероятность, что своим ходом машина не доберется до места назначения. В этом плане преимущество карбюратора очевидно, но этот нюанс актуален лишь для тех, кто часто ездит далеко от города или вовсе живет в глуши.

Если вы среднестатистический городской житель, то сверх надежности и ремонтопригодности вам не требуется. Здесь автосервисы располагаются на каждом шагу и переживать особого повода нет. Поэтому покупать классический автомобиль и мучаться по утрам запуская и прогревая мотор точно не стоит. Учитывая современный ритм жизни – на утреннюю поездку на работу у вас будет уходить слишком много времени.

Подводим итоги

Еще один немаловажный фактор, который оказывает влияние на выбор – экономичность автомобиля. В большинстве своем инжекторные системы намного экономичнее, чем карбюраторные и именно этот факт зачастую определяет решение автолюбителя. Чтобы настроить карбюратор на такую же экономичную работу, потребуются услуги крайне умелого мастера, а работать с этой старой техникой могут далеко не все. Если говорить в целом, то многое зависит еще и не от машины, а от того как следит за машиной и как водит авто его хозяин.

Подводя итоги стоит сказать, что выбор следует делать осознанно: нужно выбрать, какие положительные черты вам подходят больше и с какими недостатками вы готовы смириться. В этом случае выбор действительно зависит от конкретной ситуации и целей, для которых выбирается машина.

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Впрыск может быть:

• центральным (ДВС с карбюраторами, наддроссельный впрыск),
• распределённый или коллекторный (осуществляется отдельной форсункой в каждый цилиндр двигателя),
• непосредственный (осуществляется напрямую в камеры сгорания, отдельными форсунками), встречается в разных вариациях, характерен для современных автомобилей.

Варианты топливных систем бензиновых двигателей (R R. Bosch)

Решения с карбюраторами

Дольше всего человечество знакомо с подачей топлива посредством карбюратора. И не потому, что такие решения лучшие, а потому что они – первые. И множество лет – единственно доступные. Карбюратор был неотъемлемой частью топливной системы на около сотни лет. Нельзя сказать, что сейчас карбюраторы полностью исчезли из жизни, но на легковой и коммерческий транспорт карбюраторы ставить перестали. Их можно увидеть только на средствах механизации, которые применяются для садовых, строительных работ.
Автопром же перестал выпускать машины с карбюраторной системой еще в 90-е годы прошлого века.

Принцип их действия основан на принципе втягивания топлива в поток воздуха, проходящего через карбюратор. Всё это возможно за счет сужения воздушного канала и разрежения воздуха.

Объём воздуха, который проходит через сужение воздушного канала, пропорционален объёму топлива, поступающего через распылитель карбюратора. Благодаря этому несложно в автоматическом режиме поддерживать требуемое соотношение топлива к воздуху.

Как работает устройство?

1. Топливо из бака забирает насос (управляемый механически или электрически – в зависимости от модели).
2. ДВС запускается, и поток воздуха, проходящий через сужение воздушного канала карбюратора, создает разрежение.
3. В смесительную камеру карбюратора поступает топливо.
4. Жиклер (калиброванное отверстие) дозирует топливо.

С точки зрения работы всё достаточно просто. Так почему же карбюраторы уходят в историю?
Здесь достаточно много причин:

• Низкая экономичность, а соответственно, и низкий уровень топливной эффективности.
• Проблемы при переменных режимах работы, обусловленные низкими динамическими качествами.
• Прямая зависимость от положения двигателя.
• Выброс в окружающую среду большого количества вредных веществ (несоответствие нормативам эмиссии газообразных вредных выбросов в атмосферу).

Особенности системы впрыска

Основным преимуществом системы впрыска считают точную дозировку топлива, необходимую для оптимальной работы двигателя в определенный момент и под определенной нагрузкой. Этого позволила добиться только электронная система управления. Старые инжекторные системы имели механическое управление и подавали бензин по средним потребностям мотора. Современный инжектор способен точно вычислить сколько топлива необходимо и в какой момент его нужно подать. Синхронизация системы питания с зажиганием позволяет оперативно менять как угол опережения подачи искры, так и момент подачи бензина, поэтому теоретически, инжекторные системы должны быть эффективнее и экономичнее карбюраторных.

Датчики

Слаженную работу всех механизмов инжекторных двигателей обеспечивают показания мини-приборов, закрепляемых на агрегатных исполнителях. Каждое устройство замеряет параметры контролируемого участка и передает их в ЭБУ.

Встроенные датчики :

1. ДМРВ (R массового расхода воздуха) — крепится на входе в воздушный фильтр. Функционирует по принципу сравнения показаний. Через 2 нити платины поступает ток. Меняется сопротивление (зависит от температуры). При этом одна нить свободно обдувается, вторая — герметично укрыта. За счет появившейся разницы ЭБУ производит подсчет.
2. ДАД (R абсолютного давления и температуры в двигателе) — комбинируется или ставится отдельно от предыдущего. Состоит из 2 камер: одна герметична (внутри вакуум), вторая подводится напрямую к камере коллекторного впуска. Промеж камер проходит диафрагма, закреплены пьезоэлементы, которые создают напряжение при ее движении.
3. ДПКВ (R положения коленчатого вала) — устанавливается в виде магнитной гребенки на шкиве коленвала. Он обустроен 58 зубцами и 2 зазорами, равными шагу зуба. Зубцы движутся в медной обмотке, что при взаимодействии с намагниченным сердечником образует индукционное напряжение — оно зависит от скорости оборотов шкива.
4. ДФ (R фаз) — содержит диск с катушкой и прорезь. Прорезь обращается к прибору — выходное напряжение уравнивается с нулем. Одновременно достигается верхняя мертвая точка сжатия в первом цилиндре. Благодаря этому, центральный блок выдает напряжение в нужный цилиндр для зажигания, управляет тактами.
5. ДД (R детонации) — им обустроен блок цилиндров. В момент детонации по нему проходит вибрация. В основе передачи информации лежит генерация напряжения свободного тока — оно увеличивается при большей вибрации.
6. ДПДЗ (R положения дроссельной заслонки) — при опорном напряжении в 5 V происходит его увеличение или падение, за счет изменения поворотного угла заслонки.
7. ДТОЖ (R температуры охлаждающей жидкости).
8. Датчик кислорода — для разных конструкций внедряется единично или парой. Снимает замеры свободного кислорода в продуктах выхлопа. Его функция позволяет ЭБУ определить: обогатить или обеднить топливную смесь.

Инжектор значительно лучше карбюратора. Чтобы в этом убедиться, рассмотрим сравнение схожих моторных конструкций в таблице:

Параметры агрегата	Значение для карбюратора	Значение для инжектора
наименование	ВАЗ 21083
Объем (л)	1.5	1.5
Мощность (л. с./кВт)	69/51.5	78/56.2
Частота вращения вала (об/мин)	750-800	800-900
Бензин (октановое число)	92-95

Инжекторные системы

Разбирая особенности, чем отличается инжектор от карбюратора, стоит знать, что образование топливной смеси без карбюратора осуществляется во впускном коллекторе или непосредственно в камере сгорания. Процедуру впрыска и распыления проводят специальные форсунки (injector), благодаря которым система и получила свое название. Наиболее популярными являются непосредственный впрыск и распределенный.

Работа в системе зависит от взаимодействия со специальными датчиками, определяющими несколько важных параметров:

• массовую долю кислорода в выхлопных газах;
• степень детонации;
• положение, в котором находится коленвал;
• открытие дроссельной заслонки;
• температурные показатели окружающей среды;
• напряжение сети в автомобиле и т.д.

Более ранние системы использовали моновпрыск, при котором смесь формировалась во впускном коллекторе. Современные силовые установки оснащаются индивидуальными форсунками для каждого цилиндра, чтобы обеспечить распределенный впрыск топлива.

Современные инжекторы принято считать более надежными устройствами, чем устаревшие карбюраторы, при заправке автомобиля качественным топливом.

Хотя некоторые специалисты при разговоре про инжектор и карбюратор, в чем разница между ними отмечают, что в современных системах большее количество звеньев влечет немного большие риски отказа отдельных элементов. При этом практика использования чаще не подтверждает такое правило, особенно если придерживаться разумной эксплуатации и своевременно проходить техническое обслуживание.

За моментом искрообразования следит «электроника» (Электронный блок управления), что обеспечивает долговременную работу клапанов без прогорания при использовании высокооктанового топлива или при установленном позднем зажигании. Контроль состава смеси осуществляется с помощью Лямбда датчика, и в цилиндрах собирается меньшее количество нагара. Датчики, отвечающие за детонацию, помогают ее устранить, а это сохраняет поршни и кольца от разрушения.

Нужно знать, что отличие инжектора от карбюратора заключается в том, что последний хуже реагирует на изменяющуюся нагрузку на колеса, а соответственно происходит больший расход топлива. Из-за более простой конструкции карбюраторы имеют меньше возможностей подстраиваться под внешние факторы, готовят смесь с большей долей погрешности в пропорциях, а также обладают менее гибким алгоритмом мгновенной настройки.

В качестве позитивного фактора карбюратор обладает большей вариативностью к тюнингу. Этим и пользуются автовладельцы, настраивая свои машины под более комфортные условия эксплуатации.

Инжекторные системы также поддаются перенастройкам, но для этого применяются перепрошивки ЭБУ. Во входных данных специалисты способны сделать больший акцент, например, на динамику.

Нужно знать, что основной причиной вытеснения инжекторами карбюраторов стали более качественные показатели по выхлопным газам.

Строгие экологические нормы выдерживаются с помощью систем непосредственного впрыска на протяжении многих тысяч километров пробега. Редкие карбюраторы способны жестко придерживаться норм выше, чем указанные по Евро-1.

Плюсы и минусы инжектора

Одно из основных достоинств – более низкий по сравнению с карбюраторным двигателем расход топлива, обусловленный точечным впрыском. Также точное дозирование обеспечивает практически полное сгорание топлива в цилиндрах, что уменьшает токсичность выхлопных газов. В результате работы инжектора мотор работает в наиболее оптимальном режиме, что увеличивает его мощность (примерно на 5-10%) и продлевает срок службы.

К другим плюсам относится облегченный запуск в зимнее время (подогрев не требуется) и быстрое реагирование на изменение нагрузки, что улучшает динамические свойства авто. Но не обошлось и без минусов: инжектор обходится дороже карбюраторной системы, а его ремонт достаточно сложен и дорог. Если обслуживание карбюратора нередко сводится к промывке, продувке, то для одной только качественной диагностики инжектора требуется специальное оборудование, которое, учитывая российскую специфику, имеется далеко не в каждом автосервисе.

Принцип действия системы непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска в результате работы обеспечивает несколько видов смесеобразования:

• послойное ;
• стехиометрическое гомогенное ;
• гомогенное.

Многообразие в смесеобразовании определяет высокую эффективность использования топлива (экономия, качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов) на всех режимах работы двигателя.

Послойное смесеобразование используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и нагрузках. Стехиометрическое (другое наименование – легковоспламеняемое) гомогенное (другое наименование – однородное) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. На бедной гомогенной смеси двигатель работает в промежуточных режимах.

При послойном смесеобразовании дроссельная заслонка почти полностью открыта, впускные заслонки закрыты. Воздух поступает в камеры сгорания с большой скоростью, с образованием воздушного вихря. Впрыск топлива производится в зону свечи зажигания в конце такта сжатия. За непродолжительное время до воспламенения в районе свечи зажигания образуется топливно-воздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха от 1,5 до 3. При воспламенении смеси вокруг нее остается достаточно много чистого воздуха, выступающего в роли теплоизолятора.

Рабочий процесс поддерживается движением воздуха в цилиндрах. В зависимости от нагрузочного и скоростного режимов регулируется интенсивность движения воздуха, при этом, обеспечивается создание гомогенной или послойной смеси.

Гомогенное стехиометрическое смесеобразование происходит при открытых впускных заслонках, дроссельная заслонка при этом открывается в соответствии с положением педали газа. Впрыск топлива производится на такте впуска, что способствует образованию однородной смеси. Коэффициент избытка воздуха составляет 1. Смесь воспламеняется и эффективно сгорает во всем объеме камеры сгорания.

Бедная гомогенная смесь образуется при максимально открытой дроссельной заслонке и закрытыми впускными заслонками. При этом создается интенсивное движение воздуха в цилиндрах. Впрыск топлива производится на такте впуска. Коэффициент избытка воздуха поддерживается системой управления двигателем на уровне 1,5. При необходимости в состав смеси добавляются отработавшие газы из выпускной системы, содержание которых может доходить до 25%.

Как все работает

Теперь рассмотрим принцип работы инжекторного двигателя отдельно по каждой составляющей. С электронной частью, в целом, все просто. Датчики собирают информацию о скорости вращения коленчатого вала, воздуха (поступившего в цилиндры, а также остаточной его части в отработанных газах), положения дросселя (связанного с педалью акселератора), температуры ОЖ. Эти данные датчики передают постоянно на электронный блок, благодаря чему и достигается высокая точность дозировки бензина.

Поступающую с датчиков информацию ЭБУ сравнивает с данными, внесенными в картах, и уже на основе этого сравнения и ряда расчетов осуществляет управление исполнительной частью.В электронный блок внесены так называемые карты с оптимальными параметрами работы силовой установки (к примеру, на такие условия нужно подать столько-то бензина, на другие – столько-то).

Первый инжекторный двигатель Toyota 1973 года

Чтобы было понятнее, рассмотрим более подробно алгоритм работы электронного блока, но по упрощенной схеме, поскольку в действительности при расчете используется очень большое количество данных. В целом, все это направлено на высчитывание временной длины электрического импульса, который подается на форсунки.

Поскольку схема – упрощенная, то предположим, что электронный блок ведет расчеты только по нескольким параметрам, а именно базовой временной длине импульса и двум коэффициентам – температуры ОЖ и уровне кислорода в выхлопных газах. Для получения результата ЭБУ использует формулу, в которой все имеющиеся данные перемножаются.

Для получения базовой длины импульса, микроконтроллер берет два параметра – скорость вращения коленчатого вала и нагрузку, которая может высчитываться по давлению в коллекторе.

К примеру, обороты двигателя составляют 3000, а нагрузка 4. Микроконтроллер берет эти данные и сравнивает с таблицей, внесенной в карту. В данном случае получаем базовую временную длину импульса 12 миллисекунд.

Но для расчетов нужно также учесть коэффициенты, для чего берутся показания с датчиков температуры ОЖ и лямбда-зонда. К примеру, температура составляется 100 град, а уровень кислорода в отработанных газах составляет 3. ЭБУ берет эти данные и сравнивает с еще несколькими таблицами. Предположим, что температурный коэффициент составляет 0,8, а кислородный – 1,0.

Получив все необходимые данные электронный блок проводит расчет. В нашем случае 12 множиться на 0,8 и на 1,0. В результате получаем, что импульс должен составлять 9,6 миллисекунды.

Описанный алгоритм – очень упрощенный, на деле же при расчетах может учитываться не один десяток параметров и показателей.

Поскольку данные поступают на электронный блок постоянно, то система практически мгновенно реагирует на изменение параметров работы мотора и подстраивается под них, обеспечивая оптимальное смесеобразование.

Стоит отметить, что электронный блок управляет не только подачей топлива, в его задачу входит также регулировка угла зажигания для обеспечения оптимальной работы мотора.

Теперь о механической части. Здесь все очень просто: насос, установленный в баке, закачивает в систему бензин, причем под давлением, чтобы обеспечить принудительную подачу. Давление должно быть определенным, поэтому в схему включен регулятор.

По магистралям бензин подается на рампу, которая соединяет между собой все форсунки. Подающийся от ЭБУ электрический импульс приводит к открытию форсунок, а поскольку бензин находится под давлением, то он через открывшийся канал просто впрыскивается.

Лада 2106 «Red-Six» › Бортжурнал › Чем отличается инжектор от карбюратора? Основные различия в принципах работы.

Некоторые автомобилисты, особенно новички, не очень хорошо разбираются в устройстве своего транспортного средства. В частности, такие слова как карбюратор и инжектор ни о чём им не говорят. Неопытные владельцы машин не понимают предназначения этих устройств и разницы между ними. Впрочем, тем, кто приобретает новое транспортное средство, нет необходимости выбирать между инжектором и карбюратором, поскольку последние уже сняты с производства из-за не прохождения стандарта ЕВРО 3.

Но всё-таки знать, для чего нужны эти агрегаты, и чем отличается инжектор от карбюратора, будет совсем не лишним.

Начнём с карбюратора. В двигателе внутреннего сгорания он управляет подачей бензина. Это устройство осуществляет смешивание топлива с воздухом и контролирует потребление данной смеси. Осуществляется данный процесс механическим способом, с помощью поплавка и иголки.

На сегодняшний день эта технология уже устарела и на смену карбюраторам пришли инжекторы. Однако использование карбюратора тоже имеет свои плюсы. К примеру, ремонт этого устройства не требует больших затрат и достаточно прост для того, чтобы многие автомобилисты могли сделать его самостоятельно. Запчасти для карбюратора также не сильно напрягают бюджет и, помимо этого, он не требователен к качеству бензина.

По всем остальным показателям этот агрегат сильно уступает инжектору. Функционирует карбюратор крайне не стабильно и ломается довольно часто. Он постоянно замерзает в мороз и перегревается в жару. Потребление бензина и количество выбросов CO данного устройства также очень высоко.

Теперь перейдём к инжектору – более современному устройству подачи горючего, которое заменило карбюраторы практически везде. Здесь все процессы осуществляются с помощью форсунок, называемых также инжекторами.

Отличие инжектора от карбюратора, механически управляющего подачей бензина, состоит в том, что в инжекторе всё делает электроника. Внутри автомобиля находится огромное количество датчиков, которые следят за его работой. Данные от них передаются на микроконтроллер, именно он и осуществляет контроль над инжектором.

Новые технологии дают множество преимуществ. При использовании инжектора двигатель гораздо реже ломается и стабильнее работает в сравнении с карбюратором. Расход горючего и выбросы CO также существенно меньше. Инжектор абсолютно не чувствителен к изменениям температуры воздуха и прекрасно функционирует как в жару, так и в холод.

Большое количество датчиков позволяет следить за состоянием машины при помощи бортового компьютера, но это имеет и свои недостатки. В случае поломки датчики уже не подлежат ремонту, а покупка новых стоит очень не дёшево. Устранение неисправностей, связанных с инжектором, требует дорогостоящего оборудования, что тоже сильно бьёт по карману. Если к этому прибавить ещё требовательность к качеству топлива, то можно сделать вывод, что инжектор обходится ощутимо дороже, чем карбюратор.

Однако на практике этот недостаток может оказаться не таким уж большим. Да, стоимость починки инжектора гораздо выше, но ломается он, в отличие от карбюратора, очень редко. Поэтому, по совокупности, инжектор, безусловно, лучше. Использование карбюратора обходится не на много дешевле, а вот проблем с ним гораздо больше, и попытка сэкономить, приобретая авто с этой устаревшей системой не имеет никакого смысла.

Частые неисправности инжектора

Так как инжектор является сложной многокомпонентной системой, со временем отдельные элементы могут выходить из строя. Главной задачей инжектора является максимально возможная эффективность сгорания топлива, которая достигается благодаря поддержанию строго определенного состава рабочей смеси топлива и воздуха.

В результате любой сбой в работе электронных датчиков приводит к дисбалансу в работе всей инжекторной системы, могут плавать обороты на холостом ходу или в движении, двигатель может троить или не заводиться, отмечается изменение цвета выхлопа и т.д. В отдельных случаях ЭБУ может перевести мотор в аварийный режим. Силовой агрегат в такой ситуации не набирает обороты, на приборной панели горит «check» и т.п.
Еще одной причиной неисправностей инжектора является загрязнение фильтрующих элементов в системе топливоподачи или самих инжекторных форсунок в результате использования бензина низкого качества. Для поддержания работоспособности топливный фильтр нужно своевременно менять. Не меньше внимания, особенно на автомобилях с пробегом более 50-70 тыс. км, заслуживает сетка-фильтр бензонасоса. Указанную сеточку бензонасоса рекомендуется менять или чистить. Также желательно один раз в несколько лет мыть топливный бак параллельно замене или очистке указанной сетки-фильтра грубой очистки топливного насоса

Отметим, что важно определять и устранять неисправность инжектора своевременно, так как сбои в его работе могут существенно ухудшить общее состояние ДВС и привести к другим поломкам. Что касается засорения топливных форсунок, в этом случае двигатель хуже заводится, теряет мощность и начинает расходовать больше топлива

Нарушение формы факела распыла топлива (особенно в моторах с прямым впрыском) приводит к локальным перегревам, детонации двигателя, прогарам клапанов и т.д.
Также форсунки могут «лить» топливо, то есть не закрываться после прекращения импульса от ЭБУ. В этом случае избытки топлива попадают в камеру сгорания, затем могут проникать в выпускную систему и в систему смазки двигателя через неплотности в местах установки поршневых колец. В таких ситуациях сильно страдает весь двигатель, так как бензин разжижает масло и смазка нагруженных деталей ухудшается. Наличие топлива в выхлопной системе выводит из строя каталитический нейтрализатор (катализатор), который очищает отработавшие газы от вредных соединений.

Для предотвращения неисправностей инжектора форсунки необходимо периодически очищать. Дело в том, что наличие фракций и примесей в бензине постепенно загрязняет инжекторы, что и снижает их производительность, а также нарушает качество распыла топлива. Почистить форсунки можно двумя способами: со снятием или прямо на машине. Процедура очистки инжекторных форсунок на автомобиле предполагает то, что через инжекторы пропускается специальная промывочная жидкость для чистки инжектора. Способ заключается в том, что от топливной рампы отсоединяется топливная магистраль, после чего вместо бензонасоса в систему начинает качать промывочную жидкость специальный компрессор вместо бензонасоса.

Еще одним вариантом чистки инжектора является очистка со снятием форсунок в ультразвуковой ванне или на специальном промывочном стенде. Что касается ультразвука, форсунки помещаются в специальный аппарат или ванну, где волновые колебания «разбивают» отложения. Промывка форсунок со снятием на стенде представляет собой процедуру, когда имитируется работа форсунок в двигателе, при этом вместо бензина через них пропускается промывочная жидкость. Отметим, что каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки, о которых можно прочитать в нашей отдельной статье о промывке форсунок.