Что такое инжекторный дизельный двигатель

Що таке Інжектор і як працює? Принцип роботи і для чого потрібен.

Інжектор — це форсунка, встановлена в системі подачі палива в бензиновому або дизельному двигуні. Вона встановлюється в єдиному екземплярі або у складі інжекторної системи і служить для розпилення палива. У розмовної мови «інжектором» називають систему уприскування автомобільного мотора.

Як влаштовано і як працює інжектор

Інжекторна система передбачає надходження палива в двигун через форсунки. В залежності від місця установки інжекторів, розрізняють три типи конструкції:

• моновприск з одним інжектором, встановленому на вході у впускний колектор;
• розподілене впорскування з інжекторами біля впускних клапанів;
• прямий впорскування, що передбачає розміщення інжекторів так, щоб паливо разбрызгивалось безпосередньо в камеру згоряння.

Конструкція електромагнітного інжектора, зображена на малюнку нижче, включає наступні елементи:

• корпус;
• кільце ущільнення;
• паливний фільтр;
• електромагніт з якорем і контактом;
• пружина;
• голка;
• штифт.
• 

Інжектор працює під контролем електронного блоку управління двигуном (ЕБУ). Працює це наступним чином:

• електронасос створює тиск в паливній системі;
• ЕБУ подає напругу на електромагнітний клапан інжектора;
• якір електромагніту зміщує голку, яка відкриває отвір подачі палива;
• пальне впорскується в колектор або камеру згоряння;
• ЕБУ відключає напругу на обмотці електромагніта;
• пружина давить на якір з голкою, перекриваючи паливний канал.

Крім електромагнітних, використовуються п’єзоелектричні і електрогідравлічні форсунки. Незважаючи на відмінності в конструкції, вони також приводяться в дію електрикою, що надходять з ЕБУ.

В залежності від режиму і параметрів роботи двигуна, блок управління змінює склад і кількість паливно-повітряної суміші в циліндрах, змінюючи час відкриття інжектора.

Нижче показана схема роботи інжектора ДВС з двома парами клапанів на циліндр.

Відміну від карбюратора інжектора

Карбюратор формує стабільний склад паливно-повітряної суміші, кількість якої регулюється положенням дросельної заслінки. При цьому пропорції суміші не змінюються в залежності від оборотів і інших робочих параметрів двигуна машини. Це веде до перевитрати палива і збільшує токсичність вихлопних газів.

Інжектор подає збалансовану паливну суміш, пропорції якої безперервно змінюються блоком управління. Тут враховуються обороти двигуна, швидкість руху,температура охолоджуючої рідини і складу вихлопних газів. Точне дозування підвищує потужність двигуна, зменшує кількість шкідливих викидів і знижує витрату палива.

Що краще: карбюратор або інжектор?

Двигун з інжектором має наступні переваги:

• економія палива (до 40% у порівнянні з карбюраторними аналогами);
• підвищена потужність і прийомистість;
• екологічність;
• надійність;
• легко заводиться на морозі.

Карбюраторні двигуни відрізняються більш простим пристроєм і перевершують інжекторні за такими параметрами:

• невимогливість до якості палива;
• простота та дешевизна ремонту.

Несправності карбюраторів в більшості випадків можна усунути самостійно. Чищення, ремонт і регулювання інжекторів вимагає спеціальних навичок і устаткування. Це компенсується високою надійністю системи.

Форсунка дизельная

Дизельная форсунка, которую нередко называют инжектором, является ключевой деталью дизельного двигателя. Ее основной задачей выступает подача топлива в камеру сгорания, а также его точная дозировка и распыление. Учитывая сложные условия эксплуатации, которые сопровождают эксплуатацию дизельного двигателя и выражаются в высокой температуре и серьезном давлении, от качества изготовления и эффективности выполнения форсункой своих функций зависит КПД всего агрегата.

Назначение

Наличие в конструкции топливной форсунки выступает отличительной чертой не только дизельных, но и бензиновых инжекторных двигателей. Необходимость в этой детали возникает из принципа работы обоих типов силовых установок, который предусматривает использование системы прямого впрыска горючего в камеры сжигания. При этом воспламенение топлива происходит под воздействием высокого давления, достигаемого за счет ТНВД. Уровень этого показателя в дизельных агрегатах намного выше, чем в инжекторных бензиновых установках.

Как следствие, эффективная работа двигателя на дизельном топливе возможна только при наличии специальной детали, способной обеспечить своевременную подачу нужного количества горючего, его распыление внутри камеры и герметичность си

темы. Основные функции дизельной форсунки уже были перечислены выше. Они состоят в следующем:

· впрыск топлива внутрь камеры сгорания;

· дозировка горючего, представляющая собой определение такого его количества, которое необходимо для достижения нужной мощности;

· распыление топлива внутри камеры сгорания, что обеспечивает более полное и эффективное сжигание;

· сохранение герметичности системы подачи топлива.

История изобретения и совершенствования

Первые модели дизельного двигателя, разработанные и изготовленные в конце позапрошлого века при непосредственном участии Рудольфа Дизеля, предусматривали наличие так называемой компрессорной форсунки и применение в качестве топлива керосина. Появление ТНВД позволило использовать намного более компактные и удобные бескомпрессорные форсунки.

Особенно удачной оказалась модель инжектора, созданная в 20-х годах прошлого века Робертом Бошем. Этот вариант дизельной форсунки с незначительными доработками и усовершенствованиями применяется до настоящего времени. Конечно же, эксплуатационные и технические параметры современных деталей, несмотря на общую схожесть конструкции, существенно превосходят разработки Боша, что объясняется значительным улучшением качества и точности изготовления, а также использованием в процессе производства новейших сталей и сплавов.

Ключевым усовершенствованием форсунки стало активное применение разнообразной электроники. Использование датчиков контроля и управления работой дизельного двигателя в целом и его отдельных узлов позволяет заметно повысить КПД и эффективность эксплуатации транспортного средства.

Устройство

В настоящее время продолжает активно использовать большое количество различных по конструкции и принципу действия типов дизельных форсунок. Несмотря на определенные особенности каждого из них, можно выделить несколько общих элементов или деталей, в том или ином виде присутствующих практически всегда. К ним относятся:

· корпус, в котором размещаются остальные детали и элементы дизельной форсунки;

· распылитель в виде иглы. Предназначение детали очевидно и заключается в распределении топлива в пространстве над поршнем;

· стержень или плунжер, который движется внутри корпуса форсунки, за счет чего нагнетается необходимый уровень давления;

· пружина запирания иглы. Используется для фиксации иглы в нужном положении;

· штуцер подвода топлива. Предназначен для подачи горючего в форсунку;

· управляющий клапан. Применяется для эффективного решения двух главных задач – дозировки топлива и определения регулярности его впрыскивания в камеру сжигания;

· фильтр очистки топлива. Один из элементов общей системы очистки используемого в дизельном двигателе горючего;

· штуцер обратного отвода излишков топлива. Назначение этого элемента форсунки также предельно очевидно – он применяется для того, чтобы отвести из форсунки топливо, не попавшее в камеру сжигания.

Устройство современных дизельных форсунок предусматривает обязательное наличие электронного блока управления. Входящие в него приборы и датчики в автоматическом режиме регулируют процессы, протекающие в рассматриваемом механизме, обеспечивая эффективную работу как инжектора, так и двигателя в целом.

Рабочие стадии

Эксплуатация дизельной форсунки предусматривает циклическое и последовательное повторение 4 рабочих стадий. В указанное число входят:

1. Закрытое положение форсунки. Начальный этап процесса. Предусматривает создание высокого давления одновременно со стороны плунжера и пружины, благодаря чему форсунка остается закрытой.

2. Начало впрыска. Автоматика подает сигнал, вследствие которого плунжер форсунки начинает двигаться вверх. В результате давление на иглу уменьшается, она также начинает подниматься, обеспечивая начало поступления топлива в камеру сгорания.

3. Полностью открытое положение форсунки. На этом этапе плунжер управления поднимается максимально, достигая верхнего упора. Это означает аналогичное перемещение иглы и режим полного открытия форсунки.

4. Конец впрыска. Завершающая стадия рабочего процесса. Она состоит в опускании управляющего плунжера и иглы форсунки, следствием чего становится перекрытие доступа горючего в камеру сжигания.

Приведенная выше схема с некоторыми корректировками достаточно точно описывает эксплуатацию дизельных форсунок любого типа. Важно понимать, что количество подобных рабочих циклов в период времени зависит от типа и мощности агрегата, вида самой форсунки и большого количества других факторов.

Разновидности и принцип работы

В сегодняшних условиях применяются самые разные виды дизельных форсунок. Их большое разнообразие объясняется как крайне широкой сферой применения, так и различиями в задачах, для решения которых они предназначаются.

Механическая форсунка

Традиционный вариант устройства, постепенно уступающий по популярности современным инженерным решениям. Именно его принцип действия был приведен выше при описании рабочего цикла дизельной форсунки. Он базируется на срабатывании клапана при достижении определенного уровня давления.

Механическая форсунка применяется в автомобилестроении в течение нескольких десятков лет. Однако, введение новых экологических стандартов и всеобщее стремление к повышению уровня экономичности дизельных двигателей привело к неуклонному вытеснению этого классического устройства более эффективным разработкам последних лет.

Главное направление совершенствования форсунки в частности и дизельного двигателя в целом – это передача контроля и управления большинством рабочих процессов электронным приборам и датчикам. Кроме того, отдельного упоминания заслуживает форсунка с двумя пружинами, разделяющая подъем иглы на две стадии. В результате обеспечивается гибкость в подаче горючего, более полное сгорание топлива и уменьшение шума при работе агрегата.

Электромеханическая форсунка

Главное отличие от механического варианта состоит в использовании для перемещения иглы форсунки вместо пружины электромагнитного клапана. Он управляется автоматикой, благодаря чему достигается точное определение количества необходимого топлива и оптимальная периодичность его впрыска.

Электромеханическая форсунка напоминает часто используемую в инжекторных бензиновых двигателях электромагнитную версию устройства. Она не используется в дизель-моторах, так как не способна выдерживать высокое давление.

Насос-форсунка

Еще одна вариация традиционного дизельного двигателя. Устройство агрегата не предполагает наличие обычного ТНВД. Вместо него для нагнетания необходимого уровня давления используются специальные насос-форсунки. Фактически, вместо одного топливного насоса высокого давления устанавливаются несколько более простых, каждый из которых обслуживает только одну форсунку.

Такое устройство двигателя позволяет подавать топливо в камеру сгорания под очень высоким давлением. Как следствие – обеспечивается уверенное самовоспламенение и более полное сжигание горючего. Отсутствие ТНВД позволяет сделать двигатель более компактным, что также выступает немаловажным достоинством.

Однако, использование системы насос-форсунка имеет и определенные недостатки. Главные из них – высокая требовательность к качеству применяемого дизельного топлива, а также более значительные расходы на изготовление двигателя в целом. Именно поэтому стремительно растет популярность еще одной разновидности дизельных форсунок и системы, предусматривающей их применение.

Пьезоэлектрическая форсунка

Устройство пьезофорсунки напоминает электромеханические или электромагнитные аналоги. Главное отличие заключается в использовании вместо электромагнитного клапана специального пьезоэлемента, часто называемого пьезоэлектрическим кристаллом. Его наличие обеспечивает крайне высокое быстродействие устройства. Благодаря этому клапан срабатывает в 4 раза чаще, чем в обычных электромагнитных форсунках.

Нет ничего удивительного, что пьезоэлектрические форсунки стали важным элементом системы впрыска Common Rail, которая используется сегодня практически повсеместно. Ее использование позволяет увеличить эффективность работы дизельного двигателя и повысить КПД при одновременном уменьшении расхода топлива и количества вредных выбросов.

Причины и способы устранения неисправностей

Главной проблемой при эксплуатации форсунок выступает низкое качество дизельного топлива. Оно может быть вызвано с продажей некачественного горючего на автозаправочных станциях, использованием различных красителей и присадок для дизтоплива, слишком большим количеством тяжелых фракций углеводородов или элементарным загрязнением топлива мелкими частицами различных веществ.

В любом из перечисленных случаев возникают крайне неприятные последствия в виде повышенного уровня износа и быстрой эрозии поверхности деталей и узлов дизельной форсунки. Следствием этого становятся очевидные проблемы в работе двигателя в целом, которые обычно выражаются в следующем:

· ослабление или перепады мощности в процессе эксплуатации автомобиля;

· трудности при запуске двигателя;

· порывистое движение при увеличении оборотов;

· заметный рост расхода дизельного топлива;

· увеличение количества выбросов или их качества (черный или сизый дым из выхлопной трубы) и т.д.

Современное диагностическое оборудование позволяет заблаговременно выявить возможные проблемы с форсунками двигателя. Поэтому для длительной и бесперебойной работы агрегата целесообразно регулярно проходить техническое обслуживание, причем в солидной специализированной организации.

Для устранения выявленных проблем применяются различные современные и весьма эффективные методы, требующие наличия соответствующего оборудования и навыков и обслуживающих его специалистов:

· промывка при помощи специальных присадок, добавляемых в дизельное топливо;

· промывка специальными техническими жидкостями на стенде;

· ручная промывка форсунок дизельного двигателя.

Своевременно проведенная диагностика и ремонт форсунок обеспечат длительную и беспроблемную эксплуатацию. В свою очередь, это гарантирует владельцу транспортного средства эффективную и экономную работу всего дизельного двигателя, установленного на автомобиле.

Дизельный двигатель TDI

телефон:
+7 495 212-91-03
г. Москва
проезд Завода Серп и Молот, 5
c 10 до 20, кроме воскресенья

Турбодизель TDI — Turbo Direct Injection

Создав 25 лет назад основу нового дизельного двигателя TDI с системой «насосного инжектора», концерн Volkswagen занял ведущие позиции в технологии производства дизельных двигателей. Преимуществом этой системы является не только низкий уровень потребления топлива, но также обеспечение большего крутящего момента и снижение уровня эмиссии отработанных газов.

Преимущества двигателей TDI:

• Значительно более высокое давление впрыска по сравнению с другими системами (TDI — 2050 бар, Common Rail — 1350 бар)
• Благодаря объединению инжектора с насосом возможно точно контролировать процесс впрыска; достигается более высокий крутящий момент и улучшается эластичность двигателя
• Процесс сгорания становится «мягким», поскольку первичными целями впрыска является значительное уменьшение уровня шума от сгорания топлива и снижение до минимума количества оксида азота в выхлопных газах
• Увеличенный коэффициент полезного действия между всеми системами впрыска дизельного топлива; данные двигатели являются самыми эффективными в своем классе по потреблению топлива

Audi Q7 V12 TDI

Совсем недавно кампания Audi впервые в истории мирового автомобилестроения представила серийный внедорожник Audi Q7 с двенадцатицилиндровым дизельным двигателем V12 TDI рабочим объемом 6 литров, мощностью 500 лошадиных сил и огромнейшим крутящим моментом — 1 000 Н·м

V12 TDI вызывает ассоциации с двигателем нового R10, созданного для гонок в Ле-Мане и выводит Audi Q7 в лигу высококлассных спортивных автомобилей. Разгон от 0 до 100 км/ч занимает всего 5,5 секунды, максимальная скорость ограничена электроникой на отметке 250 км/ч. Максимальный крутящий момент достигается уже при 1 750 об/мин. Этот высокотехнологичный дизельный двигатель с системой Common Rail, впервые в мире развивающей давление впрыска 2 000 бар, обеспечивает крупному внедорожнику немалый резерв мощности в любой ситуации. Благодаря сверхсовременной технологии впрыска с использованием пьезофорсунок двигатель работает мягко, с минимальным шумом. V12-TDI агрегатируется с новой шестиступенчатой коробкой передач и постоянным полным приводом quattro.

Следует отметить низкую токсичность отработанных газов. Серийный V12-TDI с двумя турбокомпрессорами соответствует требованиям стандарта Евро 5, который предположительно вступит в силу в 2010 году. Расход топлива укладывается в 12 литров на 100 километров.

С конца 2008 года появилась возможность приобрести Q7 V12 TDI. Специалисты из Ауди решили, что такому высокотехнологичному серийному чуду-мотору не стоит оставаться прототипом. Стоимость в Германии — более 130 тысяч евро.

Работа по замене топливного фильтра в автомобиле

Поступающееся в силовой агрегат горючее должно предварительно пройти очистку. Эту функцию берёт на себя топливный фильтр. Через определённый промежуток времени он загрязняется. Дальнейшая его эксплуатация становится невозможной. Для замены узла нет смысла обращаться в автосервис, поскольку эту процедуру легко провести своими руками.

Признаки загрязнения топливного фильтра

Признаки, которые указывают на плохое состояние топливного фильтра, заключаются в следующем:

1. Двигатель самопроизвольно глохнет.

2. В процессе движения у автомобиля наблюдаются постоянные рывки.

3. Ощущается понижение мощности силового агрегата.

4. Идёт повышенный расход горючей смеси.

Поскольку корпус топливного фильтра сделан из прозрачного материала, то через него видно, как при засорении элемента горючее темнеет.

Причины выхода из строя фильтра

Причины выхода из строя топливного фильтра состоят в следующем:

· Появление ржавчины внутри корпуса фильтра.

· Отложение окиси на внутренних стенках трубок.

Чем ниже качество горючего, тем быстрее узел выходит из строя.

Возможность замены топливного фильтра собственными силами

В случае засорения топливного фильтра его требуется заменить. Ремонту узел не подлежит. Если планируется проведение работы своими силами, то предварительно подготавливаются все необходимые инструменты. Данная процедура имеет свои особенности в зависимости от установленной в автомобиле системы.

Карбюраторный агрегат

В таких системах топливный фильтр делается из пластмассы или металла. Располагается он под капотом. Его замена ведётся в следующем порядке:

1. С помощью ключа откручиваются болты.

2. Вынимается освобождённый элемент.

3. Новый фильтр ставится на место.

На корпусе фильтра нанесены стрелки. При установке узла они должны быть направлены в сторону карбюратора. После окончания работы нужно нажать на рычаг бензонасоса, чтобы прокачать через фильтр горючее.

Инжекторный тип двигателя

Фильтр для такой системы изготавливается из прочного металла, потому что поступление в него горючего идёт под большим давлением. Располагается узел под капотом или на днище автомобиля.

Меняется он в следующем порядке:

1. Чтобы сбросить в системе давление, вынимается предохранитель, установленный в монтажном блоке.

2. Заводится силовой агрегат, который продолжает работать до самостоятельной остановки.

3. Изымается старый фильтр узла и устанавливается новый элемент.

Затем заводится двигатель. Его работа станет устойчивой после стабилизации давления.

Дизельная система

В дизельных двигателях имеется еще фильтр грубой очистки, который меняется довольно редко. Значительно чаще подлежит замене элемент, предназначенный для тонкой очистки топлива. Работа проводится в следующем порядке:

1. Идёт снятие колеса, подкрылка и лотка. Это открывает доступ к фильтру.

2. После демонтажа элемента от него отсоединяется датчик воды и штуцер.

3. Датчик крепится на новый фильтр, а затем производится установка узла.

Как только фильтр будет зафиксирован, в систему подаётся топливо с помощью ручной помпы и до тех пор, пока кнопка помпы не станет твёрдой.