Система паливного вприскування: Як цей геній утримує ваш автомобіль у русі?

Принцип роботи будь-якого внутрішнього згоряння двигуна (ДВС) базується на спалюванні бензину, дизельного пального або іншого виду пального. Важливою умовою є якісне змішування цього пального з повітрям. Лише в такому випадку можна отримати максимальну продуктивність від мотора.

Двигуни з карбюратором, на відміну від сучасних інжекторних аналогів, зазвичай не досягають такої ефективності. Часто двигун, обладнаний карбюратором, може мати меншу потужність, навіть при більшому об'ємі. Причина цьому полягає в якості змішування бензину та повітря. Якщо ці компоненти не перемішуються належним чином, частина пального може потрапити в вихлопну систему, де воно буде догоряти.

Поміж інших можливих неполадок в вихлопній системі, таких як пошкодження каталізатора або клапани, мотор не зможе використовувати свій повний потенціал. Тому сучасні двигуни оснащуються системами примусового впорскування пального. Давайте розглянемо різні варіації цієї системи та їхні принципи роботи.

Поняття системи впорскування палива відноситься до механізму примусового і точного подачі палива в циліндри двигуна. Це важливо з огляду на те, що неефективне згоряння пального призводить до виділення відпрацьованих газів, які завдяки точному уприскуванню можна значно зменшити, зробивши двигун більш екологічно чистим.

Для досягнення кращого змішування пального та повітря системи уприскування використовують електронний контроль. Електроніка надійніше та точніше регулює кількість пального і розподіляє його на дрібні порції. Подальше ми розглянемо різні варіації систем уприскування, проте вони всі спираються на однаковий принцип роботи.

Принцип роботи та компоненти

Якщо раніше система примусового впорскування була характерною тільки для дизельних двигунів, то сучасні бензинові мотори також оснащують подібними системами. Принцип їхньої роботи залежить від типу системи та включає наступні компоненти:

Блок управління обробляє сигнали від різноманітних датчиків і базуючись на цій інформації, видає команди виконавчим пристроям щодо моменту розпилення пального, обсягу пального і кількості подаваного повітря.

Датчики, розташовані навколо двигуна, включаючи датчики в районі дросельної заслінки, каталізатора, на колінвалі, розподільного вала і т.д. Вони вимірюють кількість та температуру впускного повітря, його кількість у вихлопних газах і різні інші параметри роботи двигуна. Сигнали, які отримані від цих датчиків, допомагають блоку управління налаштовувати уприскування пального та подачу повітря в кожен конкретний циліндр.

Форсунки розпилюють бензин або в впускний колектор або безпосередньо в камеру циліндра, подібно до системи дизельного двигуна. Ці компоненти розташовані в голівці блоку циліндрів, поруч із свічками запалювання або на впускному колекторі.

Паливний насос високого тиску, який створює необхідний напір в паливній магістралі. У деяких модифікаціях системи цей параметр повинен бути значно вищим, ніж компресія в циліндрах.

Робота системи ґрунтується на схожому принципі, що був характерним для карбюраторів. Коли у впускний колектор потрапляє потік повітря, форсунка (в більшості випадків їх кількість відповідає числу циліндрів у блоці двигуна), спрацьовує. Перші версії цих систем використовували механічний принцип, при якому одна форсунка розпилювала бензин в впускний колектор, що призвело до якіснішого горіння палива.

Цей компонент був єдиним, який підкорювався електронному керуванню. У всіх інших випадках, виконавчі механізми були механічними. Сучасні системи впорскування використовують аналогічний принцип, але відрізняються кількістю виконавчих елементів і їх розташуванням.

Типи та види систем впорскування пального

Сучасні електронні системи примусового впорскування пального можна розділити на три основні категорії:

• Наддросельне розпилення (або центральне впорскування);
• Колекторне розпилення (або розподілене впорскування);
• Безпосереднє розпилення (форсунка встановлена безпосередньо в головці блоку циліндрів, пальне змішується з повітрям безпосередньо в циліндрі).

Схема роботи цих видів впорскування практично однакова. Вони постачають пальне в порожнину, використовуючи високий тиск в паливній системі. Цей тиск може забезпечуватися окремим резервуаром, розташованим між впускним колектором та насосом, або ж самою магістраллю високого тиску.

Центральне впорскування (однофорсункове)

Система однофорсункового впорскування була першою реалізацією електронних систем та ідентична своєму карбюраторному аналогу. Її головна особливість полягає в тому, що впускний колектор оснащений лише однією форсункою, замість механічного пристрою.

Бензин надходить в колектор і змішується з впускним повітрям, після чого потрапляє в відповідний рукав, де створюється розрідження. Ця інновація відчутно підвищила ефективність стандартних двигунів, адже систему можна налаштовувати під різні режими роботи мотора.

Основною перевагою однофорсункового впорскування є його простота. Цю систему можна встановити на будь-який двигун як заміну карбюратора. Електронний блок управління керує лише однією форсункою, тому не потрібна складна прошивка мікропроцесора.

В такій системі присутні такі компоненти:

• Регулятор тиску, щоб забезпечити постійний тиск пального в магістралі. Цей регулятор дозволяє зберігати тиск у системі, коли двигун вимикається, що спрощує роботу насоса під час повторного запуску двигуна.
• Форсунка, яка працює за сигналами від електронного блоку управління. Форсунка оснащена електромагнітним клапаном, який забезпечує імпульсний розпилення пального.
• Електропривід дросельної заслінки, який регулює кількість впускного повітря.
• Датчики, які збирають інформацію, необхідну для визначення кількості пального та моменту його розпилення.
• Мікропроцесорний блок управління, який обробляє сигнали від датчиків та відповідно до них відправляє команди для активування форсунки, руху дросельної заслінки і паливного насоса.

Незважаючи на деякі переваги, ця система має кілька серйозних недоліків:

1. У разі поломки форсунки, весь двигун може припинити роботу.
2. Розпилення пального відбувається в головній частині колектора, що призводить до накопичення палива на стінках труб. Це вимагає більше пального для досягнення максимальної потужності, порівняно з карбюратором.
3. Однофорсункове впорскування не підтримує многоточковий режим розпилення, який доступний лише в системі безпосереднього впорскування. Це може призвести до неповного згоряння пального та погіршення екологічних показників автомобіля.

Система розподіленого уприскування

Однією з більш продуктивних модифікацій системи упорскування є використання індивідуальних форсунок для кожного окремого циліндра. Ця інновація дозволила розташувати розпилювачі ближче до впускних клапанів, що призвело до зменшення втрати палива (менше пального залишається на стінках колектора).

Цей вид вприскування зазвичай супроводжується додатковим компонентом - рампою або резервуаром, де пальне зберігається під високим тиском. Такий дизайн дозволяє надавати кожній форсунці відповідний тиск палива без використання складних регуляторів.

Сучасні автомобілі в основному обладнані саме цим типом уприскування через його високу ефективність. Проте на сьогодні існують кілька різновидів цієї системи:

Перша модифікація схожа на роботу моновприску, де ЕБУ відправляє сигнал на всі форсунки одночасно, і кожна з них спрацьовує незалежно, незалежно від потреби конкретного циліндра в пальній суміші. Це дозволяє індивідуально налаштовувати подачу пального для кожного циліндра, але вимагає більше пального порівняно з більш сучасними аналогами.

Паралельне попарне уприскування - працює подібно до першої модифікації, але форсунки з'єднані парами. Кожна пара розпилює паливо відразу перед відкриттям впускних клапанів двох різних циліндрів. Цей метод, хоч і рідко використовується на автомобілях, активується в аварійному режимі у більшості електронних систем уприскування. Він активується, наприклад, при виході з ладу датчика розподільного вала.

Фазована модифікація розподіленого уприскування - це найновіший розвиток таких систем, який має найкращі показники ефективності в цій категорії. Він використовує ту саму кількість форсунок, що і циліндрів в двигуні, але розпилювання відбувається безпосередньо перед відкриттям впускних клапанів. Такий тип уприскування має найвищий коефіцієнт корисної дії в даній категорії. Паливо розпилюється не в усьому колекторі, а лише в тій частині, звідки забирається повітряно-паливна суміш. Це дозволяє двигуну працювати більш економічно.

Пряме впорскування

Система прямого впорскування є однією з форм розподіленого впорскування. Її основна відмінність полягає у розташуванні форсунок. Вони розташовані аналогічно до свічок запалювання, в верхній частині двигуна, щоб надавати пальну суміш безпосередньо в камеру циліндра.

Систему прямого впорскування в основному використовують у преміум-сегменті автомобілів, оскільки вона є найбільш вартісною, але в той же час на сьогоднішній день найбільш ефективною. Ці системи забезпечують максимально точне змішування пального і повітря, використовуючи кожну мікрокраплину бензину під час роботи двигуна.

Пряме впорскування дозволяє точно регулювати роботу двигуна на різних режимах. Завдяки особливостям конструкції (окрім клапанів і свічок запалювання в голівці блоку циліндрів потрібно також встановлювати форсунку), вони не використовуються у малолітражних ДВС, але зазвичай встановлюються в потужних аналогах з великим об'ємом.

Іншою причиною використання такої системи лише в дорогих автомобілях є те, що для переходу серійного двигуна на пряме впорскування потрібно серйозно модернізувати, включаючи переделку ГБЦ, встановлення відповідного блоку управління і необхідних датчиків. У бюджетних силових агрегатах така модернізація неможлива.

Система прямого впорскування вимагає високоякісного пального через велику чутливість плунжерних пар до будь-яких дрібних абразивів і потребує постійного змащення. Паливо повинно відповідати вимогам виробника, тому автомобілі з такими паливними системами не можна заправляти на ненадійних або невідомих заправних станціях.

З появою більш сучасних модифікацій прямого впорскування існує велика ймовірність, що вони в недалекому майбутньому витіснять інші види впорскування. До більш передових систем впорскування відносять многоточкове і шарове впорскування. Обидва ці варіанти націлені на досягнення максимально повного згорання пального і максимального ККД.

Многоточкове впорскування досягається за допомогою спеціального розпилювача, що допомагає рівномірно розподіляти мікроскопічні крапельки пального в різних частинах камери. Пошарове впорскування розбиває одну порцію пального на дві частини, спочатку здійснюючи попередню ін'єкцію. Цей підхід полегшує процес згорання і зберігає крутний момент двигуна, роблячи його більш плавним.

Яке впорскування краще?

Ця дилема часто турбує власників автомобілів з вищезгаданими паливними системами. Відповідь на це запитання залежить від ряду факторів. Наприклад, якщо важливі параметри включають в себе економічність автомобіля, дотримання високих екологічних стандартів і максимальну ефективність згоряння пального, то відповідь є однозначною: пряме впорскування, оскільки воно найближче до ідеалу. Але, слід відзначити, що автомобіль з такою системою буде коштувати відносно дорого і матиме великий об'єм двигуна.

Проте, якщо водій планує модернізувати свій транспорт, замінивши карбюратор на форсунки для поліпшення продуктивності ДВС, йому потрібно буде звернутися до одного з варіантів розподіленого впорскування (однак моновприск вже не вважається досить ефективним, оскільки це застаріла технологія, яка не набагато краща за карбюратор). Така система впорскування має більш доступну ціну і менш вибаглива до якості пального.

Порівнюючи інжектор і карбюратор, існують деякі переваги інжектора:

• Підвищена економічність автомобіля. Навіть перші моделі інжекторів показують зниження витрати на приблизно 40%.
• Підвищення потужності двигуна, особливо на низьких оборотах, що полегшує водіння, особливо для новачків на автомобілях з інжекторами.
• Запуск двигуна вимагає менше дій від водія, оскільки цей процес повністю автоматизований.
• На непрогрітому двигуні водій може не контролювати оберти, щоб уникнути заглохання під час прогріву.
• Підвищена динаміка двигуна.
• Система подачі пального автоматично регулюється електронікою в залежності від режиму роботи двигуна.
• Контроль складу пального суміші підвищує екологічні показники викидів.
• Паливна система не потребує планового обслуговування до рівня Євро-3, інакше кажучи, тільки випадкові ремонти в разі виходу з ладу окремих деталей.
• Іммобілайзер може бути встановлений на автомобілі з інжекторною системою.
• У деяких моделях автомобілів з інжекторами збільшується підкапотний простір, так як не потрібна "каструля".
• Викиди парів бензину з карбюратора при низьких оборотах або тривалій зупинці практично відсутні, що знижує ризик їх вибуху поза циліндрами.
• У деяких автомобілях з карбюраторами навіть невеликий нахил (іноді 15% або більше) може призвести до зупинки двигуна або нестабільної роботи карбюратора.
• Карбюратор дуже чутливий до змін атмосферного тиску, що може вплинути на роботу двигуна в гірських регіонах.

Незважаючи на очевидні переваги над карбюраторами, система інжектора також має деякі недоліки:

• У деяких випадках вартість обслуговування системи є дуже високою.
• Система інжектора складається з додаткових механізмів, які можуть вийти з ладу.
• Для діагностики потрібне спеціалізоване обладнання, хоча для налаштування карбюратора також потрібні певні навички.
• Система інжектора повністю залежить від електрики, тому при модернізації двигуна потрібно буде замінити генератор.
• Помилки можуть виникати через несумісність обладнання і програмного забезпечення.

З часом стандарти екології стають все більш високими, а вартість пального зростає, що змушує багатьох автомобілістів переходити на транспорт з інжекторними двигунами.

Якщо вам потрібна консультация щодо подбору необхiдних деталей для ремонту системи паливного вприску, або інших систем вашого авто. То звертайтесь до спеціалістів на нашому сайті АвтоТО. Ми гарантуємо якісний сервіс у підборі та замовленні усіх деталей для вашого авто.