Инжекторные автомобили: что это, значение, принцип работы

Карбюратор или инжектор. Что надежнее в подержанном автомобиле? | Об автомобилях | Авто

21.04.2020 00:15

Владимир Гаврилов

Примерное время чтения: 4 минуты

5150

/ Dmitriev Mikhail / Shutterstock.com

Нередко можно услышать авторитетное мнение старых гаражных слесарей, что сейчас автомобили уже не те, что раньше. Ездят они хоть и быстрее, но не имеют былой надежности и ломаются буквально от дуновения ветерка в мокрую погоду. Другое дело карбюраторные седаны, которые строились до 1995 года. Они чинятся простой отверткой и «никогда не подводят даже в самой сложной ситуации», поэтому при выборе недорогого поезженного автомобиля они советуют брать советские или немецкие машины без сложного электронного впрыска, где еще применялась система питания карбюраторного типа. Так ли это на самом деле, помогает выяснить капитан и инженер спортивной команды «ГазРейд Спорт» Вячеслав Субботин

.

Преимущество карбюратора

Карбюратор имеет единственное, но очень большое преимущество перед инжектором. Он может работать без сложных электронных систем управления и чинится в домашних условиях. По сути, ломаться там и нечему, так как внутри всего несколько подвижных элементов, а именно несколько жиклеров, иголка, поплавок и дроссельная заслонка, которая открывалась от нажатия педали газа, причем в качестве привода выступает обычный тросик.

Если водитель немного знаком с техникой, он способен снять узел целиком, принести домой, продуть, отрегулировать, настроить и вновь поставить на машину. Тогда мотор обязательно заведется. В местах, где нет специализированных автомобильных мастерских, карбюратор выглядит предпочтительнее, потому как поддается неквалифицированному ремонту, чего не скажешь об инжекторе с его форсунками.

Хитрости инжектора

Система питания в современном инжекторном моторе зависит от блока управления. По сути, это сложный компьютер, где записаны цифровые программы, регулирующие подачу топлива и приготовление смеси. Форсунки, в отличие от карбюратора, не чинятся дома на коленке, их не продуть и не отрегулировать за одну ночь. При поломке сложный впрыск потребует вмешательства специалистов, а где их взять вдали от больших городов? Тем более что на подержанном 25-летнем автомобиле вероятность поломки системы питания очень велика.

Выход из строя сложных электронных устройств, ошибки различных датчиков или просто отпаявшаяся клемма способны надолго обездвижить машину. А перегорание блока управления двигателя во время холодов из-за неправильного «прикуривания» и вовсе превращает инжекторное транспортное средство в телегу без мотора. Хотя карбюратор тоже имеет массу недостатков.

Приготовление горючего

В первую очередь по надежности карбюратор, конечно, проигрывает современному инжектору. Карбюратор приходится постоянно чистить, подкручивать и регулировать, обедняя или обогащая смесь.

Кроме того, на карбюраторных моторах невозможно добиться получения так называемой стехиометрической горючей смеси, при которой топливо сгорает наилучшим образом, то есть почти полностью. А вот электронный впрыск позволяет приблизиться к этому значению. Тем самым выхлоп содержит меньше вредных веществ, благодаря чему мотору удается выполнять современные экологические требования.

Карбюратор работает с отклонением от этого идеала. Смесь готовится то с избыточным, то с недостаточным содержанием воздуха, то есть окислителя. Обогащенная смесь при сгорании выдает сажу, которая налипает на клапанах и на стенках рабочих частей двигателя. За 25 лет эксплуатации ее накопится в моторе немало. Вспомним, как коптят старые грузовики.

Если выкрутить регуляторы и обеднить смесь, то мотор, конечно, будет меньшего расходовать бензина, однако при его сгорании получаются вредные оксиды азота, которые токсичны для человека.

В общем, при выборе старого автомобиля решающим фактором является место его дальнейшей эксплуатации. Если показатели экологичности выхлопа мотора не заботят хозяина, а также при недоступности поблизости квалифицированных мастеров не будет лишним иметь в хозяйстве автомобиль, не требующий специального обслуживания.

подержанные автомобилитехническое устройство автомобиля

Следующий материал

Новости СМИ2

Почему вместо карбюратора на современных автомобилях применяется инжектор?

Инжектор сегодня полностью вытеснил карбюраторы из современного автомобилестроения. Он более эффективно справляется со своими задачами, однако гораздо сложнее устроен.

В настоящее время уже невозможно приобрести новый автомобиль с карбюраторным двигателем. Их сейчас попросту не производят. Место карбюратора в машинах занял инжектор, который гораздо лучше и эффективнее справляется с возложенными на него задачами. Благодаря этому, автомобили стали более мощными, менее прожорливыми и не такими вредными для экологии. Не обошел стороной инжектор спорт. Гоночные автомобили уже долгое время комплектуются только инжекторными моторами. Рассмотрим подробнее принцип работы инжектора, а также историю его появления.

Инжекторные двигатели

Возникновение

На самом деле, инжекторный двигатель изобрели еще в первой половине прошлого века. А экспериментальные конструкции появились и вовсе в первом десятилетии тысяча девятисотых годов. Над созданием и запуском в серийное производство надежной системы питания для самолетов трудились авиационные инженеры, которые еще тогда поняли, что устройство карбюраторных систем далеко не совершенно. К завершению Второй мировой войны на истребителях и бомбардировщиках устанавливался инжекторный двигатель с механическим впрыском топлива.

Вскоре и автопроизводители стали обращать внимание на инжектор. Одними из первых стали применять системы впрыска в производстве своих автомобилей инженеры немецкой компании Мерседес Бенц и итальянской Альфа Ромео. Потом обратил внимание на инжектор спорт, поскольку инжекторный двигатель имел значительно более высокую мощность, чем аналогичного объема карбюраторный мотор.

Устройство

Инжектор представляет собой устройство для непосредственного впрыска топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. Инжекторные системы подразделяются на два типа:

• Центральный впрыск или моновпрыск;
• Распределенный впрыск.

Моновпрыск предусматривает подачу топлива во все цилиндры силового агрегата посредством одной форсунки. На сегодняшний день такое устройство не пользуется популярностью у автопроизводителей. Оно является менее эффективным, чем система распределенного впрыска.

Двигатель инжекторного типа

Распределенный впрыск, в свою очередь, бывает:

• Одновременный. Когда все форсунки впрыскивают топливо в цилиндры двигателя одномоментно;
• Фазированный. В этом случае каждая отдельная форсунка впрыскивает топливо непосредственно перед тактом впуска.
• Попарно-параллельный. Он имеет место исключительно в момент запуска двигателя.
• Прямой или непосредственный. В этом случае впрыск происходит непосредственно в камеры сгорания.

Как работает инжектор? Принцип работы инжектора основан на считывании сигналов микропроцессора, который получает сигналы с различных датчиков. Этот микропроцессор и определяет необходимое количество топлива, которое необходимо подать в цилиндры в каждый конкретный момент времени.

Устройство любого инжектора предполагает наличие:

• Электронного блока управления;
• Электрического бензонасоса;
• Форсунок;
• Датчиков;
• Регуляторов давления.

Инжектор работает по следующей схеме. Датчик массового расхода воздуха анализирует количество воздуха, которое поступает в двигатель. Эти данные мгновенно передаются в блок управления. Кроме того, туда же поступают такие показатели, как температура мотора, скорость вращения коленчатого вала, степень открытия дроссельной заслонки, а также другие параметры. Микропроцессор проводит анализ полученной информации и рассчитывает необходимое количество топлива, которое должно быть направлено в цилиндры. После этого на форсунки подается электрический разряд определенной длительности. Они открываются и впрыскивают топливо во впускной коллектор.

Наиболее сложное устройство системы имеет электронный блок управления, который выполняет все вычисления. В него заложена специальная программа, анализирующая все аспекты работы двигателя, а также внешние условия. Эта программа пишется специально под конкретный двигатель. В процессе эксплуатации автомобиля ее можно обновлять или даже изменять для достижения большей мощности в определенном диапазоне оборотов двигателя. Если настроить программное обеспечение определенным образом, то можно получить так называемый инжектор спорт. Мотор станет более мощным на высоких оборотах двигателя, однако тяга на низах существенно снизится. Кроме того, существенно возрастет расход топлива. Однако для тех, кто участвует в гонках, это не играет большой роли.

Для работы инжектора крайне важно такое устройство, как каталитический нейтрализатор. Не менее важен и датчик кислорода или лямбда-зонд. Каталитический нейтрализатор предназначен для дожигания несгоревшего топлива, которое вылетает из камер сгорания вместе с выхлопными газами.

После нескольких заправок некачественным бензином это устройство может выйти из строя. Кроме того, нейтрализатор может прийти в негодность после длительной езды на обогащенной смеси. Это может произойти в результате неисправности датчика кислорода, а также из-за неисправной системы зажигания.

Датчик кислорода предназначен для передачи информации о составе выхлопных газов электронному блоку управления. Из этой информации блок управления делает вывод о состоянии смеси и корректирует количество подаваемого в цилиндры двигателя топлива.

Для диагностики и ремонта инжектора требуется специальное оборудование, поэтому самостоятельно найти причину неисправности и устранить ее практически невозможно. Необходимо обращаться на хорошо оборудованные станции технического обслуживания.

Лучшие автомобильные инновации: история впрыска топлива

Топливо с впрыском Chevrolet Corvette 1957 года

Одной из ключевых современных автомобильных инноваций является изобретение впрыска топлива. Карбюраторы использовались в течение десятилетий с большим успехом, но когда дело доходит до чистого воздуха и точного соотношения воздух-топливо, они часто бывают в лучшем случае непредсказуемыми. История автомобилей с впрыском топлива восходит к началу 1900-х годов.

Механический впрыск топлива

Первоначально механический впрыск топлива применялся исключительно в авиационных двигателях. Это началось в 1902 году и продолжалось во время Первой и Второй мировых войн.

В 1940-х годах гонщики и любители хот-родов начали экспериментировать с механическим впрыском топлива. Он использовался в основном в гонках на выносливость и с искателями наземных рекордов скорости на солончаках.

1955 Mercedes-Benz 300 SLR

К 1950-м годам Mercedes-Benz перешел на механический впрыск топлива в форме прямого впрыска Bosch. В 1955 Mercedes-Benz оснастил 300SLR авиадвигателем Bosch с непосредственным впрыском топлива. Стирлинг Мосс привел его к победе в итальянском соревновании, известном как Mille Miglia; гонка на выносливость на 1000 миль, проводившаяся с 1927 по 1957 год.

Многие автолюбители не знали, что Chevrolet представил Corvette 1957 года, оснащенный двигателем V8 объемом 283 кубических дюйма с механическим впрыском топлива. См. изображение выше.

В 1960-х годах механический впрыск топлива редко использовался в США, почти исключительно в гонках. Примитивная конструкция учета количества подаваемого топлива была непригодна для уличного применения.

1969 Triumph TR-5

Ближе к концу 1960-х годов европейские автопроизводители начали экспериментировать с механическим впрыском топлива для серийных автомобилей. Porsche, Peugeot, Audi, BMW, Aston Martin, Triumph и Volkswagen были включены в число производителей, которые оснастили отдельные модели системой механического впрыска топлива Bosch Jetronic. Так продолжалось до середины 1970-х годов.

Ассортимент электронных топливных форсунок

Bendix, американская корпорация, поглощенная Honeywell в 1983 году, отвечала за первую систему электронного впрыска топлива (EFI), предлагаемую для серийных автомобилей. В 1957 American Motors Corporation оснастила Rambler электронной системой впрыска топлива, названной Electrojector, на 5,4-литровом двигателе V8. Электрожектор был очень темпераментным, особенно в холодных погодных условиях, и с треском провалился во время предсерийных испытаний.

1958 Dodge D-500

К 1958 году American Motors устранила некоторые проблемы с системой Electrojector, и Chrysler решил предложить ее на 300D, DeSoto Adventurer, Dodge D-500 и Plymouth Fury. Они считаются первыми серийными автомобилями с электронным впрыском топлива. Из-за примитивной конструкции и конструкции ранних компонентов EFI потребителям было поставлено только тридцать пять единиц. Большинство из них в конечном итоге были преобразованы в четырехцилиндровые карбюраторы, а запатентованная конструкция электрожектора была продана компании Bosch.

К 1967 году компания Bosch разработала электрожектор в пользующейся спросом системы EFI. Усовершенствованная конструкция Bosch получила название D-Jetronic (D означает «драк», что в переводе с немецкого означает «давление»). И снова европейские автопроизводители ухватились за эту идею. Citreon, Saab, Volkswagen, Mercedes-Benz, Volvo и Jaguar производили автомобили не только с системой D-Jetronic, но и с последующими системами K-Jetronic и L-Jetronic до середины 1970-х годов.

В середине 1970-х японские автопроизводители также присоединились к EFI. Toyota, Nissan, Mitsubishi, Mazda, Isuzu, Subaru и Honda начали предлагать автомобили с EFI.

Cadillac SeVille 1975 года

Cadillac Seville 1975 года был оснащен системой EFI, разработанной Bendix. Он имел большое сходство с системами Jetronic, предлагаемыми Bosch. Эта система использовала расходомер воздуха, датчик атмосферного давления и датчик температуры двигателя для определения скорости подачи топлива. Воздушный поток менялся, увеличиваясь при открытии дросселя и увеличении скорости автомобиля и уменьшаясь при закрытии дросселя и снижении скорости автомобиля. Топливо было доставлено соответственно.

Motorola, американская компания, начала производить первые электронные модули управления двигателем для двигателей с впрыском топлива в 1980 году. Эта система, получившая название EEC-III, предлагалась в североамериканской продукции Ford Motor Company. Обслуживая и ремонтируя эти системы, могу сказать, что они были относительно примитивны по сравнению с сегодняшними системами OBD-II.

Контроллер EEC III

К середине 1980-х годов автопроизводители прекратили использование карбюраторных двигателей с подачей топлива. Отчасти из-за более строгих норм выбросов в США и отчасти из-за улучшения управляемости для потребителей почти каждый крупный автопроизводитель сделал компьютеризированный EFI основным методом подачи топлива для всех моделей. Отдельные автопроизводители использовали свои собственные компьютерные системы, для которых требовалось специальное диагностическое оборудование.

Система бортовой диагностики II (OBD-II) появилась в 1995 году. Менее половины всех автомобилей, произведенных в США, были оснащены новой системой в 1995 году, но федеральный мандат гарантировал, что все модели 1996 года были оснащены бортовой системой диагностики. II сертифицирован. OBD-II предлагал точную подачу топлива, утомительный мониторинг двигателя и универсальные диагностические разъемы.

Следите за следующей статьей из этой серии в блоге BestRide Midnight Oil, посвященной современным электронным системам впрыска топлива с компьютерным управлением. Мы рассмотрим отдельные задействованные компоненты и их функции в разделе «Главные автомобильные инновации: электронный впрыск топлива».

Долгий извилистый путь к EFI

В 1950-х годах автоинженеры начали отказываться от неуправляемых карбюраторов в пользу системы впрыска топлива, которую успешно применяли в самолетах Второй мировой войны как победители, так и проигравшие. В 1955 году компания Mercedes-Benz впервые применила систему прямого впрыска топлива, впрыскивающую топливо в каждый цилиндр вместо того, чтобы смешивать его с воздухом во впускном коллекторе, на своем эффектном спортивном автомобиле 300 SL. Конечно, у американцев были и другие (некоторые говорят, что лучшие) идеи.

Вместо использования громоздких и дорогих ТНВД, изначально разработанных для дизельных двигателей и усовершенствованных для применения в самолетах, GM и Bendix Aviation разработали два инновационных подхода: более простой механический впрыск для автомобилей Pontiac и Chevrolet, за которым последовал первый в мире впрыск топлива с электронным управлением для некоторых моделей AMC. и моделей Крайслер.

Патенты на основные системы впрыска относятся к 19 веку и относятся к заре дизельных двигателей. Так был оборудован первый в мире двигатель V-8, построенный во Франции для катеров и самолетов. В двигателях с воспламенением от сжатия требуется впрыск топлива, чтобы гарантировать, что сгорание не произойдет до тех пор, пока Диккенс не будет выдавлен из поступающего воздуха. В 1935 году дизельные автомобили, грузовики и автобусы Mercedes-Benz начали использовать камеры предварительного сгорания, питаемые насосами для впрыска топлива. Практически каждый производитель авиационных двигателей времен Второй мировой войны использовал подобную технологию, потому что карбюраторы с треском отказывали при компенсации высоты.

Послевоенные разработки

Система механического впрыска Стью Хилборна, разработанная на солончаках Бонневиль, была использована в двигателях Meyer-Drake Offy на Indy 500 1949 года. Bosch в Германии и Bendix в США начали упрощать авиационные системы для использования в автомобилях. В GM агрессивный и новаторский Эд Коул поручил своим инженерам, отделу Rochester Products Division и Зоре Аркус-Дунтову (святому покровителю Corvette) разработать систему механического впрыска, позже названную Ramjet. Создав оригинальный малоблочный двигатель V-8 для Chevrolet, второй задачей Коула было сделать этот двигатель образцовым по производительности и эффективности.

Бензин не сгорает на воздухе, пока не превратится из жидкости в распыленные капли, которые испаряются при нагревании. Количество тепла необходимо тщательно регулировать, чтобы избежать паровой пробки (блокировки потока топлива) после того, как двигатель достигнет своей нормальной рабочей температуры. Вторая задача — распределить идеальное количество топлива по каждому цилиндру.

Rochester Ramjet GM

Ramjet от GM представлял собой систему впрыска с непрерывным потоком, в которой распыленное топливо впрыскивалось к задней части каждого впускного клапана. Суженный порт, называемый трубкой Вентури, расположенный между воздушным фильтром и впускным коллектором, измерял массу входящего воздушного потока. Сигнал давления воздуха от трубки Вентури приводил в действие регулирующую диафрагму в топливной камере, питаемую небольшим насосом, который выкачивал топливо из бака автомобиля. Диафрагма перемещалась, чтобы регулировать подачу топлива в цилиндры пропорционально входящему воздушному потоку. Соотношение воздух-топливо ПВРД было откалибровано на 15,5:1 при малых нагрузках и до 12,5:1 на полном газу.

Механический впрыск топлива Rochester на двигателе Corvette. Форсунки подачи топлива GM

, прикрепленные к впускному коллектору и направленные к впускным клапанам, имели отверстия диаметром примерно 1/64 дюйма. Фильтрованный воздух, смешанный с топливом возле каждой форсунки, усиливает распыление. Длинные впускные отверстия, направляющие воздух из камеры наверху коллектора в каждый цилиндр, использовали кинетическую энергию потока (импульс) для повышения давления воздуха, достигающего каждого цилиндра, выше атмосферного, явление, называемое динамическим наддувом.

В то время как пиковый прирост мощности по сравнению с четырехкамерным карбюратором был скромным в первоначальных опытно-конструкторских испытаниях, проведенных Аркус-Дунтов, прирост производительности был обеспечен за счет более стабильной топливно-воздушной смеси впрыска топлива. Чтобы получить максимальную выгоду от впрыска топлива, были оценены различные степени сжатия, конструкции кулачков и длины впускных каналов. Кроме того, при испытаниях менялись расположение и направление впрыскивающих форсунок. Дунтов лично водил тестовые корветы в Пайкс-Пик и в Дейтона-Бич.

Представленный на Corvette и Bel Air 1957 года, впрыск топлива Ramjet стоил 538 долларов и обеспечивал ровно одну лошадиную силу на кубический дюйм — 283 л.с. (полная) при 6200 об/мин. В то время как Chrysler уже продемонстрировал аналогичную удельную мощность на своих Hemi V-8 1956 года, более легкие Corvettes обогнали тяжелые 300B до 60 миль в час за 5,7 секунды и достигли максимальной скорости 132 миль в час.

Компания GM Rochester Products также поставила свои механические системы впрыска для установки на несколько автомобилей Pontiac Bonneville. Эти V-8, у которых не было впускных коллекторов типа Ramjet, выдавали 315 л. с. при 4800 об / мин из 347 кубических дюймов.

Электрожектор Bendix Aviation

Параллельно с разработкой компанией GM механического впрыска топлива, давний поставщик автомобильной промышленности Bendix начал работу над собственной системой в начале 1950-х годов, адаптировав технологию Корейской войны. Заметным отличием от того, что Bendix назвал Electrojector, была первая попытка регулировать подачу топлива с помощью форсунок с электронным управлением и электрическим приводом.

Измерив давление во впускном коллекторе, обороты двигателя, давление окружающего воздуха и температуру, всезнающий контроллер Электрожектора отправил синхронизированные импульсы на соленоидные форсунки, питаемые топливной рампой на 20 фунтов на квадратный дюйм. Контроллер был запрограммирован на регулирование соотношения воздух-топливо, обеспечение обогащения при запуске, более быстрый холостой ход при холодном двигателе и полное отключение подачи топлива во время замедления для уменьшения выбросов выхлопных газов. Каждая форсунка удерживалась закрытой пружиной до тех пор, пока на ее соленоидную катушку не поступал импульс от контроллера. Основное отличие от подхода Рочестера заключалось в том, что Электрожектор представлял собой синхронизированную систему с впрыском топлива синхронно с каждым открытием впускного клапана.

Патент Bendix Electrojector Патентное ведомство США

Набор точек прерывания, добавленных к распределителю зажигания двигателя, обеспечивал сигнал оборотов. Для приложений, где высота распределителя была проблемой, использовался отдельный датчик скорости с приводом от вала. Простой электронный датчик сообщал контроллеру о давлении во впускном коллекторе. Другой датчик включил компенсацию высоты.

Компания Bendix изначально планировала использовать электронные лампы в своем контроллере, пока инженеры не обнаружили, что им требуется несколько секунд для прогрева. Это привело к переходу на новомодные транзисторы, которые также снизили потребляемый ток до нескольких ампер.

Ширина электрических импульсов, направляемых на каждую форсунку, определяла количество топлива, подаваемого в каждый цилиндр.

Тесты Bendix показали 10-процентный прирост мощности по сравнению с двигателем V-8 с карбюратором. Прирост экономии топлива варьировался от 0,5 миль на галлон при скорости 45 миль в час до 2 миль на галлон при скорости 70 миль в час.

Рабочий модернизированный электрожектор на 300D Пера Бликста. Jay Leno’s Garage/YouTube

AMC и Chrysler клюнули на приманку Bendix. AMC планировала выпуск Rambler V-8 в 1957 году, но проблемы с прорезыванием зубов во время разработки, такие как затрудненный запуск в холодную погоду, привели к тому, что автомобили не дошли до покупателей. Chrysler предлагал системы Electrojector на своих 1958 300D, DeSoto Adventurer, Dodge D-500 и Plymouth Fury. Заводские записи показывают, что 54 автомобиля были оснащены этой опцией за 600 долларов.

Увы, день электронного впрыска топлива еще не наступил. Электрожектор страдал двумя принципиальными недостатками.

Конденсаторы, обернутые вощеной бумагой, вышли из строя в результате перепадов температуры и влажности. А сигналы передатчика AM-радиостанции время от времени приводили к увеличению оборотов двигателя Electrojector V-8, что удивляло водителя. Когда клиенты жаловались, Chrysler заставил их вернуть свои автомобили дилеру, чтобы заменить проблемную систему впрыска на проверенную установку с двойным четырехкамерным карбюратором.

Chrysler 300D, принадлежащий Перу Бликсту, верному сотруднику гаража Джея Лено в Бербанке, штат Калифорния, является редким автомобилем, уцелевшим с неповрежденной системой электропроектора. Правда, поначалу он работал плохо, поэтому Бликст потратил десятилетие на поиски запасных частей оригинального оборудования во время своего кропотливого восстановления. Хотя лишь несколько деталей Bendix пережили процесс восстановления, 300D Blixt работает мощно и надежно.