Инжектор — что это? Принцип работы и для чего нужен

На рынке автомобильного мира существует две топливные системы, используемые в двигателях внутреннего сгорания. Первая – карбюраторная, а вторая – инжекторная. Если раньше все машины оснащались карбюраторами (причем от их количества зависела и мощность ДВС), то в последних поколениях транспортных средств большинства автопроизводителей используется инжектор.

Рассмотрим, чем данная система отличается от карбюраторной, какие виды инжекторов бывают, а также в чем его преимущества и недостатки.

Что такое инжектор?

Инжектор – это электромеханическая система в автомобиле, которая участвует в формировании воздушно-топливной смеси. Этим термином называется топливная форсунка, которая осуществляет впрыск топлива, однако так называют и топливную систему с несколькими распылителями.

Инжектор работает на любом виде топлива, благодаря чему применяется на дизельных, бензиновых и газовых моторах. В случае с бензиновым и газовым оборудованием топливная система мотора будет идентична (благодаря этому на них можно устанавливать ГБО для комбинирования топлива). Принцип работы дизельной версии идентичен, только работает она под большим давлением.

Инжектор — история появления

Первые системы впрыска появились приблизительно в то же время, что и карбюраторы. Самым первым вариантом инжектора был моновпрыск. Инженеры сразу сообразили, что при возможности измерить расход поступающего в цилиндры воздуха можно организовать дозированную подачу топлива под давлением.

Большого применения инжекторов в те времена не получили, потому что тогда научно-технический прогресс не достиг такого развития, чтобы автомобили с инжекторными моторами были доступны простым автомобилистам.

Самой простой по части конструкции, а также надежной технологией были карбюраторы. Причем при установке модернизированных вариантов или нескольких устройств на один мотор можно было существенно увеличить его производительность, что подтверждает участие таких автомобилей в автосоревнованиях.

Первая необходимость в инжекторах появилась в моторах, которые использовались в авиации. Из-за частых и серьезных перегрузок топливо плохо поступало через карбюратор. По этой причине передовая технология принудительного впрыска (инжектор) топлива применялась в истребителях времен Второй мировой войны.

Так как инжектор сам создает необходимое для работы агрегата давление, ему не страшны перегрузки, которые испытывает самолет в полете. Авиационные инжекторы перестали совершенствоваться, когда поршневые двигатели начали вытесняться реактивными агрегатами.

В тот же период на достоинства инжекторов обратили внимание разработчики спорткаров. По сравнению с карбюраторами инжектор обеспечивал мотор большей мощностью при том же объеме цилиндров. Постепенно инновационная технология перекочевала со спортивного на гражданский транспорт.

В автомобильную промышленность инжекторы начали внедряться сразу после Второй мировой войны. Лидирующую позицию в разработке инжекторных систем занимала компания Bosch. Вначале появился механический инжектор K-Jetronic, а затем появилась его электронная версия – KE-Jetronic. Именно благодаря внедрению электроники инженерам удалось повысить производительность топливной системы.

Принцип работы инжектора

В самую простую систему инжекторного типа входят такие элементы:

• ЭБУ;
• Электробензонасос;
• Форсунка (в зависимости от типа системы она может быть одна или несколько);
• Датчики воздуха и дроссельной заслонки;
• Регулятор давления топлива.

Работа топливной системы происходит по такой схеме:

• Датчик воздуха фиксирует объем, поступающий в двигатель;
• С него сигнал идет на блок управления. Помимо этого параметра в главное устройство поступает информация из других устройств – датчик коленвала, температуры мотора и воздуха, дроссельной заслонки и др.;
• Блок анализирует данные и рассчитывает, с каким давлением и в какой момент подать топливо в камеру сгорания или в коллектор (зависит от типа системы);
• Завершается цикл сигналом на открытие иглы форсунки.

Подробней том, как работает инжекторная система автомобиля, рассказывается в следующем видео:

Система подачи топлива на инжекторном автомобиле

Устройство инжектора

Впервые инжектор был разработан в 1951 году компанией Bosch. Этой технологией был оснащен автомобиль Goliath 700 с двухтактным мотором. Через три года она была установлена в Мерседес 300 SL.

Так как данная топливная система была диковинкой и стоила очень дорого, производители автомобилей не решались ее внедрять в линейку силовых агрегатов. С ужесточением экологических норм после всемирного топливного кризиса все бренды были вынуждены рассмотреть возможность оснащать свои транспортные средства такой системой. Разработка оказалась настолько успешной, что на сегодняшний день инжектором оснащаются все авто по умолчанию.

Конструкция самой системы и принцип ее работы уже известны. Что же касается самого распылителя, то в его устройство входят такие элементы:

• Резиновый уплотнитель, который не позволяет воздуху попадать в контур магистрали на месте подсоединения топливной ячейки;
• Фильтр тонкой очистки предотвращает засорение отверстия распылителя;
• Коннектор для подключения проводов;
• Электромагнит – приводит в движение иглу;
• Обмотка электромагнита активирует перемещение самого магнита;
• Пружина, которая возвращает поднятую иглу на свое место;
• Резиновый уплотнитель, который не дает возможности воздуху поступать между впускным коллектором и стенками форсунки;
• Игла – выполняет функцию клапана, через который осуществляется впрыск топлива;
• Модели, которые используются в системах непосредственного впрыска, имеют дополнительный защитный кожух. Он предотвращает перегрев корпуса при воспламенении ВТС.

Типы инжекторный форсунок

Также форсунки между собой отличаются принципом распыления топлива. Вот их основные параметры.

Электромагнитная форсунка

Большинство бензиновых моторов оснащаются именно такими форсунками. В таких элементах имеется электомагнитный клапан с иглой и соплом. Во время работы устройства на обмотку магнита поступает напряжение.

Управление частотой импульсов производится блоком управления. Когда на обмотку поступает ток, в ней образуется магнитное поле соответствующей полярности, благодаря чему якорь клапана перемещается, а вместе с ним и поднимается игла. Как только напряжение в обмотке пропадает, пружина перемещает иглу на ее место. Благодаря большому давлению топлива возврат запорного механизма облегчается.

Электрогидравлическая форсунка

Такой тип распылителей используется в дизелях (в том числе в модификации топливной рейки Common Rail). В конструкции распылителя также имеется электромагнитный клапан, только форсунка имеет заслонки (впускную и сливную). При обесточенном электромагните игла стоит на своем месте и прижимается к седлу за счет давления топлива.

Когда эбу подает сигнал на сливной дроссель, в топливную магистраль поступает дизтопливо. Давление на поршень становится меньше, но на иглу оно не уменьшается. Благодаря такой разнице игла поднимается и через отверстие солярка поступает в цилиндр под большим напором.

Пьезоэлектрическая форсунка

Это самая последняя разработка в области инжекторных систем. В основном она используется в дизельных двигателях. Одно из достоинств такой модификации по сравнению с первой – она срабатывает в четыре раза быстрее. Помимо этого дозировка в таких устройствах обеспечивается более точная.

В устройство такой форсунки также входит клапан и игла, но еще и пьезоэлемент с толкателем. Работает распылитель по принципу разницы давления, как в случае с электрогидравлическим аналогом. Единственным отличием является пьезокристалл, который меняет свою длину под напряжением. Когда на него воздействует электрический импульс, его длина становится больше.

Кристалл воздействует на толкатель. Это перемещает клапан в открытое состояние. Топливо поступает в магистраль и образуется разница давления, благодаря чему игла открывает отверстие для распыления солярки.

Виды инжекторных систем

Первые разработки инжекторов лишь частично имели электрические элементы. В большинстве своем конструкция состояла из механических узлов. Последнее поколение систем уже оснащены множеством электронных элементов, которые обеспечивают стабильную работу мотора и максимально качественную дозировку подачи топлива.

На сегодняшний день разработано всего три системы впрыска топлива:

• Моновпрыск;
• Мультивпрыск;
• Непосредственный впрыск.

Центральная (моновпрыск) инжекторная система

В современных автомобилях такая система практически не встречается. Она имеет одну топливную форсунку, которая устанавливается во впускном коллекторе, также как карбюратор. В коллекторе бензин перемешивается с воздухом и при помощи тяги поступает в соответствующий цилиндр.

Отличается карбюраторный мотор от инжекторного с моновпрыском только тем, что во втором случае осуществляется принудительное распыление. Это делит порцию на большее количество мелких частиц. Это обеспечивает улучшенное сгорание ВТС.

Однако данная система имеет существенный недостаток, из-за чего быстро устарела. Так как распылитель устанавливается слишком далеко от впускных клапанов, цилиндры наполнялись неравномерно. Этот фактор значительно влиял на стабильность двс.

Распределенная (мультивпрыск) инжекторная система

Система мультивпрыска быстро пришла на смену упомянутого выше аналога. До сих пор она считается самой оптимальной для бензиновых моторов. В ней впрыск осуществляется также во впускной коллектор, только здесь количество форсунок соответствует числу цилиндров. Они устанавливаются максимально близко к впускным клапанам, благодаря этому камера каждого цилиндра получает воздушно-топливную смесь с нужным составом.

Система распределенного впрыска позволила снизить «прожорливость» моторов без потери мощности. Помимо этого такие машины больше соответствуют экологическим стандартам, чем карбюраторные аналоги (и те, которые оснащены моновпрыском).

Единственный недостаток таких систем – из-за наличия большего числа исполнительных устройств настройка и обслуживание топливной системы достаточно сложное, чтобы выполнять его в собственном гараже.

Система непосредственного впрыска

Это самая последняя разработка, которая применяется на бензиновых и газовых моторах. Что же касается дизелей, то это единственный тип впрыска, который возможно использовать в них.

В системе непосредственной подачи топлива каждый цилиндр имеет индивидуальную форсунку, как и в распределенной системе. Единственное отличие – распылители установлены непосредственно над камерой сгорания цилиндра. Распыление осуществляется сразу в рабочую полость, минуя клапан.

Такая модификация позволяет повысить КПД мотора, еще снизить его расход и сделать ДВС более экологичным за счет качественного сгорания воздушно-топливной смеси. Как и в случае с предыдущей модификацией, данная система имеет сложное устройство и требует качественное топливо.

Отличие карбюратора от инжектора

Самое главное отличие этих устройств – в схеме формирования ВТС и принципе ее подачи. Как мы выяснили, инжектор осуществляет принудительный впрыск бензина, газа или солярки и за счет распыления топливо более качественно смешивается с воздухом. В карбюраторе же главную роль играет качество вихря, который создается в воздушной камере.

Карбюратор не расходует энергию, вырабатываемую генератором, а также для его работы не требуется сложная электроника. Все элементы в нем исключительно механические и работают на основе физических законов. Инжектор же без ЭБУ и электричества работать не будет.

Что лучше: карбюратор или инжектор?

Ответ на этот вопрос будет относительным. Если покупать новый автомобиль, то выбора здесь нет – карбюраторные автомобили уже остались в истории. В автосалоне можно купить только инжекторную модель. Однако на вторичном рынке еще много транспортных средств с карбюраторным двигателем, и их количество в ближайшее время не уменьшится, так как заводы еще продолжают выпускать для них запчасти.

Определяясь с типом двигателя, стоит учесть, в каких условиях машина будет эксплуатироваться. Если основной режим – это сельская местность или небольшой город, то карбюраторная машина неплохо справится со своей задачей. В таких местностях мало качественных СТО, которые должным образом могут отремонтировать инжектор, а карбюратор можно исправить даже самому (ютуб поможет повысить уровень самообразования).

Что же касается больших городов, то инжектор позволит прилично сэкономить (по сравнению с карбюратором) в условиях тянучек и частых пробок. Однако для такого мотора потребуется определенное топливо (с большим октановым числом, чем для более простого типа двс).

На примере системы топливной системы мотоцикла в следующем видео показываются преимущества и недостатки карбюраторов и инжекторов:

Инжектор vs Карбюратор. Что Лучше? | Голос Бездока | MC Garage @MotorcyclistMag

Уход за инжекторными двигателями

Обслуживание инжекторной топливной системы – не такая уж и сложная процедура. Главное – следовать рекомендациям производителя по плановому техническому обслуживанию:

• Вовремя менять воздушный фильтр;
• Не забывать о замене топливного фильтра тонкой очистки;
• Периодически проверять контакты датчиков системы на предмет масляных или пыльных загрязнений;
• Не ездить с почти пустым баком (часто это является причиной выхода из строя топливного насоса);
• Заправлять бак соответствующим топливом.

Эти простые правила позволят избежать ненужных растрат на ремонт вышедших из строя элементов. Что же касается настройки режима работы мотора, то эту функцию выполняет электронный блок управления. Лишь при отсутствии сигнала от одного из датчиков на панели приборов будет загораться сигнал Check Engine.

Но даже при должном обслуживании иногда возникает необходимость в прочистке топливных форсунок.

Промывка инжектора

О необходимости в такой процедуре могут свидетельствовать следующие факторы:

• Мотор плохо заводится;
• Плавающие обороты на холостом ходу;
• Уменьшилась динамика при разгоне;
• Автомобиль стал более «прожорливым».

В основном форсунки забиваются из-за примесей, которые находятся в топливе. Они настолько мелкие, что просачиваются через фильтрующие элементы фильтра.

Промывку инжектора можно выполнить двумя методами: отвезти машину на СТО и выполнить процедуру на стенде или сделать это самостоятельно с использованием специальных химических веществ. Вторая процедура выполняется в такой последовательности:

• Вначале потребуется создать альтернативную топливную систему – небольшая емкость с топливом, в которое добавляется очиститель (концентрация вещества указывается на его таре, но часто один литр жидкости предназначен для обработки 2,5 литров объема мотора). Сюда же устанавливается другой топливный насос;
• Двигатель прогревают до рабочей температуры;
• После этого нужно обесточить основной топливный насос. Для этого достаточно вынуть его предохранитель;
• Несколько раз совершается попытка завести мотор без насоса. Это нужно, чтобы давление в магистрали упало;
• Отсоединяется топливный шланг подачи;
• Шланг обратки нужно заглушить. Для этого он снимается со штуцера и в него закручивается толстый болт;
• Подключается новая топливная система;
• Заводится мотор. Ему следует поработать 5 минут, после чего он глушится;
• Чтобы средство разъело отложения в форсунках, нужно подождать пару минут и снова завести ДВС;
• Дать двигателю поработать около 30 минут, периодически повышая обороты до значения в 2500 об/мин.;
• Альтернативная топливная система отсоединяется и подключается штатная;
• Мотор заводят на 10 минут, чтобы удалить остатки чистящего вещества;
• После выполнения процедуры меняются свечи зажигания на новые.

Стоит учесть, что такая чистка не удаляет примеси из топливного бака. Значит, если причиной засорения является некачественное топливо, то его нужно полностью слить с бака и залить чистое горючее.

О том, насколько безопасна данная процедура, смотрите в видео:

Промывка инжектора без снятия своими руками. Как промыть систему впрыска LAVR ML101

Распространенные неисправности инжектора

Несмотря на высокую надежность инжекторов и их эффективность, чем больше в системе элементов тонкой работы, тем больше вероятности выхода из строя этой системы. такова реальность, и она не обошла инжекторы.

Вот наиболее частые поломки системы впрыска:

• Выход из строя бензонасоса (естественный износ и некачественное топливо);
• Поломка форсунок (некачественное топливо – засорение, выход из строя клапана);
• Засорение датчика массового расхода воздуха (реже выходит из строя его аналог – датчик абсолютного давления);
• Окисление разъемов электроники;
• Выход из строя бюджетного датчика положения дросселя;
• Засорение каналов дросселя;
• Подсос воздуха в топливо.

Большинство поломок приводит к нестабильной работе силового агрегата. Его полная остановка происходит из-за выхода из строя бензонасоса, сразу всех форсунок и выхода из строя ДПКВ. Остальные неполадки блок управления пытается обойти и стабилизировать работу ДВС (при этом на приборке будет светиться значок мотора).

Достоинства и недостатки инжектора

К достоинствам инжектора относятся:

• Более эффективное формирование воздушно-топливной смеси;
• Мощность силового агрегата, по сравнению с карбюраторным мотором с такими же параметрами, до 10 процентов выше;
• Электроника более экономично расходует топливо и эффективней распределяет момент впрыска;
• Экологичность выброса у инжектора почти на 75 процентов выше, чем у карбюратора;
• Большая стабильность – электроника не так часто нуждается в корректировке, чем механические устройства;
• В зимний период инжекторный мотор быстрее выходит в рабочий режим – не нуждается в длительном прогревании.

Помимо достоинств данная система имеет существенные недостатки, которые не позволяют автомобилистам со скромным достатком отдать предпочтение карбюратору:

• Стоимость самой системы, ее обслуживание или ремонт намного дороже, чем те же параметры, что и у карбюратора;
• Чтобы провести диагностику, нужен специалист, имеющий специальное оборудование;
• Электроника или датчики инжекторных моторов крайне редко выходят из строя, но когда такое случается, приходится тратить приличные суммы, чтобы вернуть автомобилю прежнюю динамику;
• Двигатель, оснащенный инжектором, избирателен к качеству топлива. Если карбюратор совершенно спокойно будет работать на 92-м бензине, то инжектору нужен минимум 95-й.

Инжекторная топливная система показала себя достаточно стабильной и надежной. Однако, если появилось желание модернизировать карбюраторный мотор своего автомобиля, то следует взвесить все за и против.

Видео о том, как работает инжектор

Вот небольшое видео о том, как работает современный двигатель с инжекторной топливной системой:

Система подачи топлива на инжекторном автомобиле

Вопросы и ответы:

Что такое инжектор простыми словами? От английского injection (инъекция или впрыск). По сути, это форсунка, которая распыляет топливо во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр.

Что значит инжекторный автомобиль? Это автомобиль, в котором используется топливная система с форсунками, распыляющими бензин/солярку в цилиндры мотора или во впускной коллектор.

Для чего нужен инжектор в машине? Так как форсунка это часть топливной системы, то инжектор предназначен для механического распыления топлива в моторе. Это может быть дизельный или бензиновый инжектор.