Современные двигатели внутреннего сгорания для сочетания высокой отдачи и экономичности нуждаются в исключительно точной дозировке топлива. Эта деликатная миссия – задача топливных инжекторов. Как они устроены

Что такое инжектор

Топливные инжекторы (форсунки) — это исполнительный механизм системы впрыска, с помощью которого выполняется дозирование и распыление подаваемого под давлением топлива.

Топливные инжекторы расположены в гнездах в районе клапанного механизма, а собственно распылители топлива у современных ДВС выведены во впускной коллектор или — в случае с двигателями с непосредственным впрыском — в камеры сгорания каждого цилиндра.

Изначально инжекторы, изобретенные в середине XIX века во Франции, применялись для подачи воды в паровые котлы паровозов. В автомобильных дизельных двигателях форсунки начали использовать с 1920-х годов, а в бензиновых — со второй половины 1950-х. Это были механические устройства с некоторыми электрическими элементами, но уже в 1958 году компания Chrysler представила Electrojector, первую систему электронного впрыска. Устройства такого типа стали доминирующими. Что касается собственно распылителя (сопла), то на смену сверхтонким сверлам для выполнения каналов топливоподачи пришли лазеры.

Инжектор и карбюратор: в чем разница

Карбюратор (от французского carburation — рабочая смесь) — это чисто механическое устройство для смешивания в определенной пропорции воздуха и бензина, а также для регулирования количества полученной смеси перед ее подачей в камеру сгорания двигателя. Процесс смешения компонентов рабочей смеси происходит в карбюраторе под действием разрежения, которое создается во впускном коллекторе, когда поршень в цилиндре движется вниз.

Фото: Shutterstock

По сравнению с ранее применявшимися на бензиновых моторах карбюраторами инжекторы отличаются бОльшей точностью‚ что особенно важно для легкотопливных двигателей, требующих строго определенного соотношения компонентов рабочей смеси.

Основные плюсы форсунок в практическом плане:

1. Улучшают отклик ДВС на газ
2. При прочих равных сокращают расход топлива, в том числе за счет отключения топливоподачи в часть цилиндров при частичных нагрузках и использования функции Старт/Стоп
3. Позволяют сделать выхлоп чище
4. Могут быть интегрированы с противоугонной системой

Основные минусы форсунок относительно карбюраторов:

1. Более высокая стоимость системы впрыска, частью которой являются инжекторы, и собственно форсунок в ДВС с непосредственным впрыском
2. БОльшая сложность и стоимость ремонта

Устройство и принцип работы инжектора

Как уже было сказано выше, инжекторы являются частью системы впрыска топлива. В ней обязательно присутствуют также:

1. Топливный насос. Поскольку в исправном ДВС создаваемое насосом давление в системе топливоподачи остается постоянным, количество горючего, которое подается в цилиндры, регулируется только продолжительностью открытого состояния инжекторов.
2. Электронный блок управления двигателем (ЭБУ). Исходя из показаний различных датчиков, ЭБУ, в частности, определяет момент срабатывания и продолжительность нахождения инжекторов в открытом состоянии.
3. Лямбда-зонд. Этот кислородный датчик, встроенный в корпус каталитического нейтрализатора отработавших газов, обеспечивает обратную связь и позволяет ЭБУ корректировать состав рабочей смеси, в частности, за счет изменения периода срабатывания инжекторов.

Наилучшего смешения компонентов рабочей смеси, повышения отдачи дизельных ДВС, а также снижения шумности их работы добиваются с помощью многофазного впрыска. В этом случае необходимое количество топлива впрыскивается несколькими порциями, число которых может доходить до девяти за один такт работы ДВС.

Инжекторная система прямого впрыска топлива в цилиндр в разрезе (Фото: Ton1~commonswiki / CC BY-SA 3.0 / Wikipedia Commons)

В самом общем виде конструкция топливного инжектора современных ДВС выглядит следующим образом:

1. Корпус, в каналы которого подается топливо
2. Электропривод иглы, открывающей/закрывающей путь топливу к распылителю
3. Подпружиненная игла/клапан. Клапан закрыт, если на привод не подается питание
4. Распылитель

Форсунки дизельных моторов более крупные, чем у бензиновых.

По типу привода игольчатого клапана форсунки делятся на:

1. Электромагнитные. Здесь функцию привода выполняет индукционная катушка с подвижным сердечником.
2. Электрогидравлические. Здесь индукционная катушка управляет поршнем, который регулирует давление топлива на игольчатый клапан, под действием которого последний открывается или закрывается.
3. Пьезоэлектрические. За перемещение игольчатого клапана отвечает пьезоэлемент, размеры которого увеличиваются при подаче на него напряжения.

Частые неисправности инжектора

К наиболее типичным неисправностям форсунок относятся:

1. Засор, вызванный попаданием в топливо различных посторонних частиц или/и образовавшимся нагаром, что характерно для ДВС с непосредственным впрыском. 2. Выработка ресурса (как правило, на пробеге 150 000-200 000 км). В этом случае форсунку заедает в каком-либо положении. 3. Некорректная работа из-за сбоя в работе датчиков системы топливоподачи

Фото: Shutterstock

Следствием выхода форсунок из строя являются:

1. Неустойчивая работа двигателя, что проявляется в его вибрациях и прыжках стрелки тахометра 2. Снижение мощности двигателя 3. Рывки при нажатии на газ 4. Рост расхода топлива

Вследствие сложности систем впрыска их ремонт требует специальной аппаратуры и соответствующей квалификации, поэтому для устранения возникших проблем требуется обратиться на сервис.

Профилактика неисправностей инжектора

Чтобы максимально долго поддерживать форсунки в работоспособном состоянии, необходимо:

1. Заправляться качественным топливом на проверенных АЗС
2. Менять топливные фильтры в соответствии с регламентом технического обслуживания
3. Периодически использовать специальные присадки, которые заливаются в топливный бак, после чего автомобиль эксплуатируется в обычном режиме

Как почистить инжектор

При серьезном загрязнении инжекторов на специализированных сервисах используют:

1. Ультразвуковую ванну, заполненную специальной жидкостью. В нее погружают демонтированные инжекторы, на которые воздействует как химические вещества, так и ультразвук, обладающий ударным эффектом. Однако этот метод не подходит для форсунок прямого впрыска, а также имеющих элементы из керамики и тефлона
2. Пневматическую станцию (компрессор), которая при работающем двигателе и отключенном топливном насосе подает в инжекторы специальную чистящую жидкость. Этот метод не требует демонтажа форсунок и применим для очистки инжекторов всех типов.

Краткие тезисы

• Инжектор (форсунка) — элемент системы впрыска, дозирующий и распыляющий топливо под давлением.
• Расположение — во впускном коллекторе или камере сгорания (при непосредственном впрыске).
• Эволюция — от механических систем (XIX век) к электронным (с 1958 года).
• Преимущества перед карбюратором — точность дозировки, экономия топлива, экологичность, интеграция с электроникой.
• Недостатки — высокая стоимость, сложность ремонта.
• Устройство — корпус, электропривод, игла/клапан, распылитель.
• Типы приводов — электромагнитные, электрогидравлические, пьезоэлектрические.
• Неисправности — засор, износ, сбои датчиков, приводящие к вибрациям, потере мощности, перерасходу топлива.
• Профилактика — качественное топливо, своевременная замена фильтров, использование присадок.
• Чистка — ультразвуковая ванна (не для всех типов) или промывка на сервисе без демонтажа.

Читайте также:

Авторы Теги Михаил Овсянников

Ссылка на источник