Влияние системы питание на работу двигателя

Компоненты системы питания инжекторного двигателя и разновидности конструкций

Система питания инжекторного двигателя современного автомобиля — это сложнейший «организм», состоящий из датчиков, исполнительных устройств и самого главного — блока управления. Не зря в народе его называют «мозги». Именно блок управления контролирует работу всей системы впрыска топлива.

С его помощью происходит нормальное функционирование двигателя, регулировка угла опережения зажигания, момента впрыска топливовоздушной смеси и многих других параметров.

Описание

За многолетнюю историю автомобилестроения появилось несколько типов впрыска топлива. И конструкции инжекторной системы бензинового двигателя различаются, причём существенно. Дизель достаточно схож в системе впрыска с инжектором.

Но есть огромные отличия в конструкции отдельных механизмов — степень сжатия в дизельном моторе во много раз выше. В целом же первые конструкции инжекторных систем очень сильно были похожи на дизельные.

Центральный впрыск топлива

Моновпрыск — это самый простой механизм. Второе название — центральный впрыск. И он же был первым в истории. Массовое применение получил в США в начале 2 половины ХХ века. Как работает центральный впрыск? Простота — это именно то, что понравилось не только автовладельцам, но и производителям. Конструкция очень схожа с карбюратором, только вместо него применяется форсунка.

Она устанавливается на впускном коллекторе — одна на все цилиндры двигателя, независимо от их общего количества. Топливо поступает в коллектор постоянно, как и воздух. В результате происходит образование топливовоздушной смеси, которая распределяется по цилиндрам.

Плюсы и минусы

Преимущества, которыми обладает центральная система впрыска:

• простота и дешевизна конструкции;
• для смены режимов работы достаточно провести регулировку одной форсунки;
• при смене карбюратора на инжектор (моновпрыск) существенных изменений в систему питания не производится.

К недостаткам относится то, что не выходит достигнуть высоких показаний экологичности. Поэтому на сегодняшний день автомобили с моновпрыском нельзя встретить в продаже и эксплуатации в развитых странах Америки, Европы и Азии. Разве что в странах третьего мира они будут беспрепятственно колесить по дорогам.

И самое большое неудобство — это то, что при выходе из строя форсунки двигатель останавливается и запустить его невозможно.

Распределённый впрыск топливной смеси

В таких системах количество форсунок равно числу цилиндров. Все форсунки находятся на впускном коллекторе, топливовоздушная смесь подаётся при помощи общей для всех топливной рампы. В ней происходит смешивание бензина и воздуха. Режимы работы форсунок:

1. Фазированный впрыск — самые современные системы работают именно с его использованием. Количество форсунок и цилиндров одинаковое, открытие и закрытие электроклапанов происходит в зависимости от того, какой такт проходит двигатель. Наилучшим режимом работы мотора считается такой, при котором открытие форсунки происходит непосредственно перед началом такта впуска. И двигатель работает устойчиво, и достигается высокая экономия бензина. Преимущества такой топливной системы очевидны.
2. Одновременный впрыск топливовоздушной смеси — открытие форсунок не зависит от такта. Они все открываются одновременно, несмотря на то, что находятся на впускных коллекторах «своих» цилиндров. Это несколько модернизированный моновпрыск, несмотря на то, что форсунок несколько, управление ими происходит так, будто установлена всего одна. В общем, такие конструкции надёжны и работа их стабильна, но по характеристикам уступают более современным конструкциям.
3. Попарно-параллельный впрыск топливной смеси немного отличается от предыдущего. Главное отличие — открываются не все форсунки разом, а парами. Одна пара открывается перед впуском, вторая — перед выпуском. Именно так обычно работает впрыск. Из употребления такие системы вышли давно, но, например, если выходит из строя датчик фаз, современные инжекторы переходят в аварийный режим (попарно-параллельный впрыск происходит вместо фазированного, так как без параметров этого датчика работа невозможна).
4. Системы непосредственного впрыска топлива имеют высокую стоимость, но и надёжность у них завидная. Экономичность и мощность двигателя на высоком уровне, регулировка подачи топливовоздушной смеси максимально точная. Мотор может быстро изменить режим работы. Электромагнитные форсунки устанавливаются в ГБЦ, смесь распыляется непосредственно в камеру сгорания цилиндра (отсюда и название системы).

В конструкции отсутствует впускной коллектор и клапан. Реализация конструкции довольно сложная, так как в ГБЦ на каждый цилиндр есть отверстия под свечи, клапаны (2 или 4, в зависимости от типа мотора). Элементарно не хватает места для установки форсунки.

Изначально такие системы впрыска устанавливались на габаритные и мощные двигатели, на бюджетных их не встретить. И ремонт таких систем выливается в круглую сумму.

Система датчиков инжекторных двигателей

Без этих компонентов работа системы впрыска топлива невозможна. Именно датчики сообщают блоку управления всю информацию, которая необходима для работы исполнительных устройств в нормальном режиме. Неисправности системы питания инжекторного двигателя по большей части вызывают именно датчики, так как они могут неверно производить замеры.

1. Датчик расхода воздуха устанавливается после воздушного фильтра, так как в конструкции имеется дорогостоящая платиновая нить, которая при попадании мелких посторонних частиц может засоряться, отчего показания окажутся неверными. Датчик считает, какое количество воздуха проходит через него. Понятно, что взвесить воздух не представляется возможным, да и объем его измерить проблематично. Суть работы заключается в том, что внутри пластиковой трубки находится платиновая нить. Она нагревается до рабочей температуры (более 600º, именно это значение закладывается в ЭБУ). Поток воздуха охлаждает нить, блок управления фиксирует температуру и, исходя из этого, вычисляет количество воздуха.
2. Датчик абсолютного давления необходим для более точного снятия показаний о количестве потребляемого двигателем воздуха. Состоит из 2 камер, одна из которых герметична и внутри у неё вакуум. Вторая камера соединена с впускным коллектором. В последнем при впуске разрежение. Между камерами устанавливается диафрагма с пьезоэлементом, который вырабатывает небольшое напряжение во время изменения давления. Это значение напряжения поступает на вход блока управления.
3. Датчик положения коленвала располагается рядом со шкивом генератора. Если присмотреться, то можно увидеть, что на шкиве есть зубья, причём они расположены на одинаковом расстоянии друг от друга. Суммарное число зубьев — 60, оси соседних расположены на расстоянии 6º. Но если присмотреться ещё внимательнее, то можно увидеть, что 2-х не хватает. Этот промежуток необходим, чтобы датчик фиксировал положение коленвала максимально точно. Датчик вырабатывает напряжение, которое тем больше, чем выше частота вращения.
4. Датчик фаз (распредвала) работает на эффекте Холла. В конструкции есть диск с вырезанным сегментом и катушка. При вращении диска вырабатывается напряжение. Но в момент, когда прорезь находится над чувствительным элементом, напряжение снижается до 0. В этот момент первый цилиндр находится в ВМТ на такте сжатия. Благодаря датчику фаз точно подаётся искра на свечу и открывается своевременно форсунка.
5. Датчик детонации расположен на блоке ДВС между 2 и 3 цилиндрами (чётко посередине). Работает на пьезоэффекте — при наличии вибрации происходит генерирование напряжения. Чем сильнее вибрация, тем выше уровень сигнала. Блок управления при помощи датчика изменяет угол опережения зажигания.
6. Датчик дроссельной заслонки представляет собой переменный резистор, на который подаётся напряжение 5 В. В зависимости от того, в каком положении находится заслонка, напряжение уменьшается. Иногда случаются поломки — в начальном положении показания датчика прыгают. Стирается резистивный слой, ремонт невозможен, эффективнее установить новый.
7. Датчик температуры ОЖ, от него зависит качество воспламенения топливовоздушной смеси. С его помощью не только происходит коррекция угла опережения зажигания, но и включение электровентилятора.
8. Лямбда-зонд расположен в системе выпуска отработанных газов. В современных системах, которые удовлетворяют последним экологическим стандартам, можно встретить 2 датчика кислорода. Лямбда-зонд отслеживает количество кислорода в выхлопных газах. У него есть внешняя часть и внутренняя. За счёт напыления из драгметалла можно оценить количество кислорода в выхлопных газах. Внешняя часть датчика «дышит» чистым воздухом. Показания передаются на блок управления и сравниваются. Эффективные замеры возможны только при достижении высоких температур (свыше 400º), поэтому часто устанавливают подогреватель, чтобы даже в момент начала работы двигателя не наблюдалось перебоев.

Исполнительные механизмы инжекторных систем

По названию видно, что эти устройства выполняют то, что им скажет блок управления. Все сигналы от датчиков анализируются, сравниваются с топливной картой (огромной схемой работы при тех или иных условиях), после чего подаётся команда на исполнительный механизм. Следующие исполнительные механизмы входят в состав инжекторной системы:

1. Электрический бензонасос, установленный в баке. Он нагнетает в рампу бензин под давлением около 3,5 Мпа. Вот какое давление в топливной системе должно быть, при нем распыление смеси окажется наиболее качественным. При повышении оборотов коленвала увеличивается расход бензина, нужно его больше нагнетать в рампу, чтобы удерживать давление на уровне. В нижней части насосов устанавливается фильтр, который нужно менять хотя бы раз в 30000 км пробега.
2. Электромагнитные форсунки устанавливаются в рампе и предназначены для подачи топливовоздушной смеси в камеры сгорания. Чем дольше открыт клапан форсунки, тем больше смеси поступит в камеру сгорания — именно такой принцип дозирования лежит в основе.
3. Дроссельный механизм приводится в движение педалью из салона. Но в последние годы набирает популярность электронная педаль газа. Это означает, что вместо тросика используется потенциометр на педали и небольшой электродвигатель на дроссельной заслонке.
4. Регулятор холостого хода предназначен для контроля количества воздуха, поступающего в топливную рампу при полностью закрытой дроссельной заслонке. На карбюраторных моторах аналогичную функцию выполняет «подсос». Несмотря на то, что топливная система отличается, суть работы остаётся той же — подача смеси и её сгорание.
5. Модуль зажигания — короб, в котором находится 4 высоковольтные катушки. Хорошая конструкция, но крайне ненадёжная — высоковольтные провода имеют свойство портиться. Намного эффективнее окажется использование для каждой свечи отдельной катушки, выполненной в виде наконечника.

Работа двигателя с инжекторной системой впрыска

А теперь можно рассмотреть и принцип работы системы питания инжекторного двигателя. При включении зажигания происходит переход в рабочий режим всех механизмов и устройств. Первым делом насос нагнетает бензин в рампу до минимального давления, которого хватит для запуска.

А дальше все ждут, когда провернётся коленвал, и с его датчика пойдёт сигнал на блок управления о положении поршней в цилиндрах. Одновременно с этим датчик фаз выдаёт сигнал о том, какой такт совершается. После анализа данных блок управления даёт команду на форсунки (в зависимости от того, в каком цилиндре происходит впуск).

При вращении коленвала постоянно снимаются данные с датчиков и, исходя из них, происходит открывание нужных электромагнитных форсунок на определённый промежуток времени. Смесь воспламеняется, отработанные газы выходят через выпускной коллектор. По тому, какое содержание кислорода в них, можно судить о качестве сгорания топлива.

Если содержание кислорода большое, то смесь сгорает не до конца. Блок управления производит корректировку угла опережения зажигания, чтобы добиться наилучших показаний.

Но вот во время прогрева некоторые датчики не влияют на работу системы управления. Это датчики расхода воздуха, детонации и абсолютного давления. При достижении рабочей температуры включаются они в работу. Причина — во время прогрева невозможно соблюсти все условия, в частности, соотношение бензина и воздуха. Уровень СО в выхлопных газах тоже будет зашкаливать, поэтому контроль всех этих параметров не следует производить.

Типичные неисправности автомобиля

Неисправности ТНВД КАМАЗ 740, ТНВД КАМАЗ 4310

Если вы обнаружили, какие либо проблемы с двигателем КАМАЗ следует обратить внимание на работу системы питания. При более детальном осмотре проводиться диагностика топливной аппаратуры, руководствуясь нормами и рекомендациями по эксплуатации, указанными в технических характеристиках ТНВД КАМАЗ.

Признаки неисправности ТНВД КАМАЗ 740, ТНВД КАМАЗ 4310

Неисправности топливных насосов и регуляторов проявляются в нарушении регулировки вследствие износа деталей, результатом которых является возникновение посторонних шумов, перегрев и утечка топлива.

Основной причина неисправности топливного насоса — износ его деталей, ослабевание натягов в посадках, увеличение зазоров в подвижных сопряжениях, нарушение расположения деталей, отложения на поверхзности деталей в виде грязи, нагара.

Следствием неисправностей насоса может стать — уменьшение подачи топлива в необходимом количестве и неравномерность его подачи. Нарушение правильной подачи топлива, как правило, вызвано износом плунжерных пар, нагнетательных клапанов насоса, поводков плунжеров, хомутиков рейки, зубьев рейки и зубчатого венца втулки, засорение форсунок. Такие неисправности приводят к снижению мощности и экономичности двигателя.

Неравномерность подачи топлива в цилиндры двигателя приведет не только к неустойчивой его работе на малых оборотах, но и к перебоям в работе отдельных цилиндров, что будет сопровождаться вибрацией блока двигателя.

К неисправностям ТНВД можно отнести неравномерность начала впрыска и запаздывание момента впрыска многосекционного насоса, которое возникает вследствие износа регулировочного болта толкателя, оси ролика, корпуса толкателя и ролика, шарикоподшипников, а также износ кулачкового вала.

Износ плунжерных пар и нагнетательных клапанов существенно влияет на изменение угла опережение впрыска топлива.

• Двигатель КАМАЗ не запускается или запускается плохо;
• Неравномерная работа двигателя КАМАЗ;
• При работе возникают шумы и стукидвигателя КАМАЗ .

Основные причины, почему не запускается двигатель КАМАЗ:

• Нет топлива в топливном баке;
• Наличие воздуха в топливной системе;
• Засорение или загрязнение топливопроводов системы питания КАМАЗ;
• Загустело топливо вследствие низких температур;
• Неисправности топливного насоса высокого давления (неисправности ТНВД)
• Засорение топливных фильтров.

Для определения неисправности системы питания следует идти по цепочке от менее дорогостоящих и затратных неисправностей к более затратным, учитывая технологическую карту ремонта системы питания.

Действия, которые можно предпринять для устранения неполадок с системой питания КАМАЗ 740, КАМАЗ 4310:

1. Заправьте топливный бак топливом;
2. Прокачайте систему, удалите воздух и устраните негерметичность;
3. Продуйте топливопроводы, замените засоренные фильтрующие элементы;
4. Проверьте топливный насос высокого давления (ТНВД Камаз), если требуется проведите ремонт ТНВД КАМАЗ.

Двигатель КАМАЗ 740 не развивает полной мощности

• Замените воздушный фильтр;
• Отрегулируйте угол подачи топлива;
• Прочистите форсунки , проведите регулировку форсунок;
• Проведите ремонт ТНВД;
• Проверьте работу ТНВД КАМАЗ.

Неравномерность работы двигателя КАМАЗ 740, КАМАЗ 4310 может быть вызвана потерей работоспособности отдельных форсунок, неисправностью топливного насоса высокого давления или его регулятора. Испорченные форсунки подлежат замене, а ТНВД, как более дорогостоящая деталь проверяется на топливном стенде и ремонтируется в случае необходимости.

Стуки в двигателе КАМАЗ 740, КАМАЗ 4310

Стуки в двигателе Камаз, могут говорить о том, что надо отрегулировать угол подачи топлива или заменить рейку ТНВД КАМАЗ.

Нужно ли применять топливные присадки в бензин

Современный двигатель является квинтэссенцией высоких технологий. Цель автопроизводителей: максимум мощности при минимальном расходе топлива. Но, расход топлива зависит не только от технологий, применяемых при конструировании двигателя. Немаловажную роль играет и само качество топлива. В России качество топлива регламентируется ГОСТом «Топлива моторные». К сожалению, качество топлива не всегда соответствует ГОСТ.

Качество топлива прежде всего оказывает непосредственное влияние на динамику автомобиля, расход топлива, экологичность и ресурс двигателя. Определить качество топлива непосредственно на заправке не возможно. Очень часто многие автолюбители сталкиваются с тем, что заявленный автопроизводителем расход топлива не соответствует реальному. Это один из первых признаков некачественного топлива. Вопрос некачественного топлива стоит остро, как избежать проблем связанных с его применением? Что может предпринять автовладелец для улучшения характеристик используемого топлива.

Вопрос о применении топливных присадок в Европе уже более 30-ти лет является элементом культуры эксплуатации автомобильной техники. Несмотря на то, бензин европейского производства является «аддитированным», то есть уже содержит присадки в небольшом количестве. Ранее, поставками присадок на рынок в Европе занимались крупные нефте-химические концерны под своими брендами. Однако, в последний десяток лет к ним присоединились и сами автопроизводители, выпуская оригинальные продукты под своей маркой. Так на рынке есть присадки от Volkswagen&Audi, Mercedes Benz, BMW, Toyota, Mitsubishi, Lexus и многие другие. Причина распространенности присадок в недостатках самой конструкции систем подачи топлива, а именно в их склонности накапливать загрязнения в процессе работы. Даже двигатели новых, экологически совершенных конструкций, настраиваются таким образом, что на клапанах накапливается нагар от бензина и остатков моторного масла, попадающего на впуск через клапан EGR. Это особенность работы моторов EURO IV и более современных. Даже переход на конструкции с непосредственным впрыском типа GDI, FSI, TFSI не решает, а даже усугубляет процессы нагарообразования, рождая эксплуатационные проблемы. Кратко перечислим проблемы двигателей, связанных с загрязнением топливной системы, прежде всего загрязненный двигатель теряет мощность и расходует больше топлива. Чем больше загрязнений, тем хуже распыляется топливо и хуже продувка цилиндров. С накоплением загрязнений нарушается правильная дозировка топлива и воздуха, появляются перебои в работе двигателя, нарушается холостой ход, появляются провалы тяги, увеличивается расход топлива. В случае сильного рассогласования в системе подготовке смеси загорается сигнал Check Engine и блок управления включает аварийный режим. Далее надо ехать на сервис и исправлять ситуацию. Если затянуть с очисткой и ремонтом, то нередки случаи попадания топлива в моторное масло и гарантирован выход из строя катализатора (хорошо, если без возникновения пожара!).

Конечно, простому европейскому автомобилисту нет необходимости разбираться в нюансах возможных неисправностей. Он поступает просто, покупая и используя топливные присадки в бензин регулярно в эксплуатации. Либо при прохождении очередного ТО проводятся регламентные работы по восстановлению работоспособности топливной системы.

В России все не так радужно, очень многие автомобилисты, по неграмотности, мирятся с тем, что автомобиль не выдает паспортные характеристики, считая, что с автомобилем все нормально. А ведь любое нарушение в работе двигателя наносит вред не только ресурсу авто, но и окружающей среде. В воздух попадают недогоревшие остатки топлива и значительно ухудшают экологическую ситуацию на наших улицах.

Выход из ситуации в регулярном использовании топливных присадок в бензин не только тогда, когда что-либо уже сломалось, а заранее, регулярно, хотя-бы при регулярном техобслуживании, а то и чаще. Присадки позволяют поддерживать автомобиль в тонусе, экологию в чистоте и позволят экономить топливо и деньги на сокращении внеплановых ремонтов. Но, чтобы простой автовладелец понял, что использование топливных присадок в бензин выгодно, понадобиться время.

Многие не пользуются топливными присадками в бензин, несправедливо считая, что это вредно для двигателя. Якобы агрессивная «химия» способна поднять накопленную грязь из бензобака и все это вызовет «тромбоз» системы питания. Такое мнение сложилось в начале 90-х годов, когда российский рынок завалила масса непроверенной продукции непонятного происхождения. Используя продукцию от известных компаний, имеющих многолетнюю историю в мире можно быть абсолютно уверенным в безопасности. Правильно подобранная рецептура присадок в бензин работает исключительно в зоне повышенных температур, то есть не в бензобаке, а в топливной рампе, форсунках и камерах сгорания.

Компания Liqui Moly занимает более 50% розничного рынка присадок в Германии и поставляет свою продукцию более чем в 120 стран мира. Эффективность и безопасность продукции подтверждена многочисленными тестами в лабораториях (например, APL в городе Ландау), тестами в крупных автомобильных предприятиях, а также многолетним опытом использования продукции простыми автовладельцами. У Liqui Moly собственная исследовательская лаборатория и завод в городе Ульм, продукция производится исключительно самостоятельно, без привлечения посторонних производственных мощностей. Мощности завода позволяют выполнять и заказы по контракту. Ассортимент топливных присадок для бензиновых двигателей таков, что перекрывает все возможные запросы частных автовладельцев, а также коммерческих автопредприятий, эксплуатирующих транспорт. Опыт применения и тесты показывают, что топливные присадки LIQUI MOLY, абсолютно безопасны в применении, положительно влияют на расход топлива. Что в свою очередь, существенно сказываются на ресурсе двигателя и стоимости эксплуатации автомобиля.

Подробнее о топливных присадках Liqui Moly для бензиновых двигателей можно прочитать здесь — присадки в бензин.

Топливная система мотоцикла. Как это работает?

Почему то основной частью мотоцикла считают только двигатель, забывая, что без остальных систем он не будет функционировать или будет, но не в полную силу.

Первостепенное правило во время диагностики неполадок при проблемах с работой двигателя: если двигатель не заводится, то в нем или нечему гореть, или нечем поджигать.

Рассмотрим систему «питания» вашего мотоцикла, которая снабжает двигатель горючей смесью.

Топливная система состоит из трех блоков:

• Элементы подачи топлива (бензобак, краники, трубки, топливный насос)
• Система очистки/фильтрации топлива (фильтры, воздухоочистители)
• Блок приготовления горючей смеси (карбюраторы/инжекторы)

Бензин до попадания в карбюратор или инжектор называть «горючей смесью» не корректно, ведь именно после воздушной камеры и смешивания бензина с кислородом горючая жидкость становится смесью.

Если хотите, то можете сравнить электрическую систему с центральной нервной системой человека, а топливную с органами пищеварения. С плохой работой первой или второй, сердце, аналог двигателя, четко работать не будет.

Подтекающие краники, трубки или сквозящие дырами сальники чреваты проблемами пуска двигателя, как, собственно, и плохая настройка карбюраторов/инжекторов. Не только настройка, но и качество бензина влияют на работу топливной системы и самого двигателя.

Почему, например, после покупки мотоцикла из-за границы приходится чистить карбюраторы/инжекторы, перенастраивать их? Почему казалось бы с иголочки байк вдруг зачихал после первой заправки? А потому что не привык иностранец к русскому пайку, топливо отличается. Первая мелочь, которая ставит в тупик новичков, которые наивно надеются привезти мотоцикл в коробке, и ничего с ним не делать. Так не бывает.

Кроме замены масла, свечей — доскональная проверка топливной системы просто обязательна! В каком состоянии сальники? Не растрескались ли трубки? Как выставить обороты, чтобы мотоцикл не захлебнулся или не голодал? Иногда после разборки того же карбюратора можно узнать о том, как эксплуатировался мотоцикл. Есть на моей памяти агрегат, где из карбюратора высыпали пару ложек песка, занесенного туда с бензином. И ладно бы, будь это эндуро или кросс, но в чоппере найти такой подарок было неожиданно.

Великий секрет: воздухоочистители в мотоциклах устроены таким образом, чтобы в момент движения использовать набегающие потоки встречного воздуха. Ходят правдивые легенды, что дополнительный наддув повышает мощность двигателя. Помним же да, что без кислорода нет процесса горения?

Умные дяди даже посчитали на примере гоночных моделей, что при скоростях в радиусе 270 км/ч при увеличении наддува воздуха мощность двигателя подскакивает на несколько процентов.

Отсюда вывод, что топливная система — замкнутая сеть из нескольких элементов, которая напрямую влияет на работу двигателя, но зависима от настройки клапанов, собственной настройки в карбюраторах/инжекторах, тесно связана с воздухозаборной и электрической системами.

Технический тюнинг может касаться топливной системы, тем более, что войну между сторонниками карбюраторов и инжекторов не остановить ни за какие коврижки. Однако, любому пилоту следует точно знать, как ведет себя его топливная система и из чего она состоит. Есть мелочи мотожизни на карбюраторах, а есть плюсы или минусы мотоциклов с инжектором. Важная характеристика, которую обязательно следует учитывать.

Отдельно замечу, что количество бензина в баке и его движение в момент езды может влиять на управляемость. Тонкость, которая становится целым откровением в борьбе за баланс для новоиспеченных мотоциклистов. Не забывайте, что понятие «сухой массы мотоцикла» существует не без оснований.