Общее устройство инжекторных систем питания

С середины 80-х годов прошлого века карбюраторы стали вытесняться более эффективными инжекторными (впрысковыми) системами. Главными преимуществами этих систем по сравнению с карбюратора­ми являются лучшие пусковые свойства (они меньше зависят от окружающей тем­пературы), надежность, экономичность, по­вышенные мощностные характеристики, а также меньшая токсичность выхлопа. Однако инжекторные системы более при­вередливы к качеству бензина. Не допус­кается работа двигателей с системой впры­ска топлива на этилированном бензине. Это приводит к выходу из строя нейтрали­затора и датчика концентрации кислорода.

Инжектор в переводе с английско­го – форсунка. Первые системы питания, использовавшие принцип впрыска, появи­лись в конце XIX века, однако из-за слож­ной конструкции и отсутствия должных систем управления не нашли широкого применения. Вновь вспомнили о системе впрыска в 60-х годах XX века. Тогда эти системы были исключительно механичес­кими, затем им на смену пришли совре­менные системы впрыска с электронным управлением.

Эти системы в зависимости от числа форсунок и места впрыска топлива под­разделяют на одноточечные (моновпрысковые, рис. 2.31) и многоточечные (в них каждый цилиндр имеет персональную форсунку, впрыскивающую топливо во впускной коллектор в непосредствен­ной близости от впускного клапана, рис. 2.32). Воздух, который смешивается с бензином, впрыснутым форсункой, предварительно проходит через воздуш­ный фильтр. Моновпрыск направляет подготовленную смесь во впускной коллектор. В этом он сходен с карбюратором.

Схема «Центральный (моно) впрыск»

Рис. 2.31. Схема «Центральный (моно) впрыск»:

1 – датчик температуры; 2 – датчик детонации; 3 – датчик положения коленчатого вала; 4 – топливная форсунка; 5 – датчик положения дроссельной заслонки; 6 – ЭБУ (контроллер); 7 – замок зажигания; 8 – аккумуляторная батарея

Схема «Распределенный впрыск»

Рис. 2.32. Схема «Распределенный впрыск»:

1 – датчик температуры; 2 – датчик детонации; 3 – датчик положения коленчатого вала; 4 – топливная форсунка; 5 – датчик положения дроссельной заслонки; 6 – ЭБУ (контроллер); 7 – замок зажигания; 8 – аккумуляторная батарея

На современных транспортных средст­вах работой инжекторов и моновпрыс­ков управляют электронные процессоры. Они контролируют работу каждого ци­линдра.

Рассмотрим устройство простейшей инжекторной системы (см. рис. 2.24). Она включает в себя следующие элементы:

–      электрический бензонасос;

–     регулятор давления; электронный блок управления (кон­троллер);

–     датчики угла поворота дроссельной заслонки, температуры охлаждающей жидкости и числа оборотов коленчатого вала;

–      инжектор.

Во впрысковой системе питания используют двухступенчатый неразборный элек­трический бензонасос роторнороликово­го типа. Его устанавливают в топливном баке. Такой насос подает топливо под дав­лением свыше 280 кПа.

В системе топливоподачи предусмотрен топливный фильтр, предотвращающий попадание инородных частиц и грязи в форсунки.

Регулятор давления поддерживает необходимую разницу давлений между топливом в форсунках и воздухом во впускном коллекторе. Он выполнен в виде мембранного клапана, установленного на топливной рампе (через нее топливо попадает в форсунки). При повышении нагрузки двигателя этот регулятор увели­чивает давление топлива, подаваемого к форсункам (соответственно большее ко­личество бензина подается для смешива­ния с воздухом), при снижении – умень­шает, возвращая избыток топлива по сливной магистрали в бак.

Электронный блок управления (компьютер) – мозг системы впрыска топлива. Он обрабатывает информацию от датчи­ков и управляет всеми элементами систе­мы питания. В него непрерывно поступают сведения о напряжении в бортовой сети автомобиля, его скорости, положении и количестве оборотов коленчатого вала, положении дроссельной заслонки, массо­вом расходе топливе, температуре охлаж­дающей жидкости, наличии детонации, со­держании кислорода в выхлопе. Исполь­зуя данную информацию, блок управляет подачей топлива, системой зажигания, ре­гулятором холостого хода, вентилятором системы охлаждения, адсорбером системы улавливания паров бензина (в качестве адсорбера применяется активированный уголь), системой диагностики и т.д.

При возникновении неполадок в систе­ме электронный блок управления предупреждает о них водителя через контроль­ную лампу «CHECK ENGINE» (этот инди­катор может быть выполнен как в виде указанной надписи, так и в виде пиктограммы с изображением двигателя). В его оперативной памяти сохраняются диагностические коды, указывающие места воз­никновения неисправностей. Специалисты-ремонтники с помощью определенных манипуляций или специального считыва­ющего устройства могут получить инфор­мацию об этих кодах и быстро обнару­жить и устранить неполадки.

Датчик положения дроссельной за­слонки размещен на дроссельном патруб­ке и связан с осью дроссельной заслонки. Он представляет собой потенциометр. При нажатии на педаль газа поворачива­ется дроссельная заслонка и увеличивает­ся напряжение на выходе датчика. Обра­батывая данную информацию, электрон­ный блок управления корректирует подачу топлива в зависимости от угла открытия дроссельной заслонки (т.е. в зависимости от того, насколько сильно вы нажмете на педаль газа).

Датчик температуры охлаждающей жидкости – термистор, т.е. резистор, сопротивление которого зависит от температуры: при низкой температуре он имеет высокое сопротивление, при высокой тем­пературе – низкое. Датчик расположен в потоке охлаждающей жидкости двигате­ля. Электронный блок управления изме­ряет падение напряжения на датчике и таки образом определяет температуру охлаждающей жидкости. Эту температуру он постоянно учитывает, управляя рабо­той большинства систем.

Датчик положения коленчатого вала (индуктивный) координирует работу форсунок. С его помощью блок управления, получив информацию о положении коленчатого вала и соответственно о тактах двигателя, дает сигнал на срабатывание конкретной форсунки, которая в нужный момент подает распыленное топливо к соответствующему цилиндру.

Системы впрыска современных автомобилей в отличие от простейшего инжекто­ра оборудуют целым рядом дополнитель­ных устройств и датчиков, улучшающих работу двигателя. Это лямбда-зонд (уст­ройство, определяющее остаточное коли­чество кислорода, в выхлопных газах), ка­тализатор, датчики детонации и температуры впускного воздуха и др.