Давление топлива в системе инжекторного двигателя

Топливная система инжектора. Устройство

Устройство топливной системы инжектора

Задачей системы подачи топлива является обеспечение подачи необходимого количества топлива в двигатель на всех рабочих режимах. Топливо подается в двигатель форсунками, установленными во впускной трубе. В систему подачи топлива инжектора входят следующие элементы:

• электробензонасос 5,
• топливный фильтр 6,
• топливопроводы — подающий 8 и сливной 7,
• рампа форсунок с топливными форсунками 9,
• регулятор давления топлива 4,
• штуцер контроля давления топлива 1.

Устройство система подачи топлива инжекторного двигателя
Электробензонасос

Электробензонасос конструктивно входит в модуль электробензонасоса, устанавливаемого на инжекторных автомобилях внутри топливного бака. Модуль включает в себя сам насос, датчик указателя уровня топлива, фильтр и завихритель для отделения пузырьков пара.

Электробензонасос нагнетает топливо из топливного бака в подающий топливопровод. На инжекторных автомобилях применяется модуль погружного типа, то есть располагается непосредственно в топливном баке и охлаждается за счет бензина. Создаваемое насосом давление топлива значительно больше требуемого для нормальной работы двигателя на любых режимах.

Электробензонасос управляется контроллером системы через отдельное реле. Реле предотвращает подачу топлива при включенном зажигании и неработающем двигателе.

Топливный фильтр

Система топливоподачи предназначена для точной регулировки количества поступающего в двигатель топлива. Грязь в топливе может привести к неустойчивой работе форсунок и регулятора давления, быстрому их износу. Поэтому к чистоте топлива предъявляются особые требования.

В системе топливоподачи предусмотрен фильтр. Основу топливного фильтра составляет бумажный элемент с пористостью около 10 мкм. Интервал замены фильтра зависит от объема фильтра и степени загрязнения топлива.

Топливопроводы

Различают прямой и обратный топливопроводы. Прямой предназначен для топлива, поступающего из модуля электробензонасоса в топливную рампу. Обратный доставляет избыток топлива после регулятора давления обратно в бак.

Топливная рампа
Топливная рампа инжекторного двигателя
Топливо заполняет топливную рампу и равномерно распределяется на все форсунки. На топливной рампе кроме форсунок располагаются регулятор давления топлива и штуцер контроля давления в топливной системе. Размеры и конструктивное исполнение рампы устраняют локальные пульсации давления топлива вследствие резонансов при работе форсунок.

Регулятор давления топлива

Количество впрыскиваемого топлива должно зависеть только от длительности впрыска — времени открытого состояния форсунки. Поэтому разница между давлением топлива в топливной рампе и давлением во впускной трубе (перепад давления на форсунках) должна оставаться постоянной. Для этого служит регулятор давления топлива. Он пропускает обратно в бак излишки топлива.

Электромагнитная форсунка

Основное устройство дозировки топлива. Электромагнитная форсунка имеет клапанную иглу с насаженным магнитным сердечником.

В спокойном состоянии спиральная пружина прижимает клапанную иглу к уплотнительному седлу распылителя и закрывает выходное топливное отверстие. При прохождении электрического тока сердечник с клапанной иглой поднимается (на 60—100 мкм), и топливо впрыскивается через калиброванное отверстие. В зависимости от способа впрыска, частоты вращения и нагрузки двигателя время включения составляет 1,5—18 мс. Зависимость количества прошедшего через форсунку топлива от времени открытия при постоянной разности давлений — важнейший показатель работы форсунки.

Не стоит менять форсунки на своем автомобиле на дорогие от иномарки. Как правило, хороших результатов это не дает, более действенный метод это промывка форсунок. Из вышесказанного видим, что форсунка — очень важный компонент системы впрыска. Поэтому она требует к себе большого внимания.

Как работает топливная система инжектора?

Для нормальной работы двигателя необходимо обеспечить поступление в камеру сгорания двигателя топливовоздушной смеси оптимального состава. Смесь приготавливается во впускной трубе при смешивании воздуха и топлива. Контроллер подает на форсунку управляющий импульс, который открывает нормально закрытый клапан форсунки, и топливо под давлением распыляется во впускную трубу перед клапаном.

Поскольку перепад давления топлива поддерживается постоянным, количество подаваемого топлива пропорционально времени, в течение которого форсунки находятся в открытом состоянии. Контроллер поддерживает оптимальное соотношение топливовоздушной смеси путем изменения длительности импульсов. Увеличение длительности импульса впрыска приводит к увеличению количества подаваемого топлива — обогащению смеси. Уменьшение длительности импульса впрыска приводит к уменьшению количества подаваемого топлива, то есть к обеднению.

Наряду с точной дозировкой впрыскиваемой топливной массы имеет важное значение и момент впрыскивания. Поэтому количество форсунок соответствует количеству цилиндров двигателя. Подробнее про устройство впрыска в статье как работает система впрыска, основные датчики.

Признаки (симптомы) неисправности регулятора давления топлива

В системе впрыска топлива инжекторного двигателя имеется регулятор давления топлива.

Он предназначен для автоматической регулировки давления бензина в топливной рампе, а так же для изменения его величины в зависимости от нагрузки на двигатель.

Его основные неисправности — две: регулятор не держит давление или регулятор нагнетает слишком большое давление в топливную рампу. В большинстве случаев такая проблема возникает из-за выхода из строя диафрагмы и ее пружины внутри корпуса регулятора, в результате чего они начинают не к месту открывать или, наоборот, закрывать перепускной клапан.

Устройство регулятора давления топлива системы впрыска топлива двигателя 2111 ВАЗ 21083, 21093, 21099

На примере инжекторного двигателя 2111 автомобилей ВАЗ 21083, 21093, 21099 определим основные признаки неисправности регулятора давления, установленного на его топливной рампе.

Признаки (симптомы) неисправности регулятора давления топлива

— Повышенный расход топлива двигателем автомобиля

В одном случае, если имеется заклинивание клапана регулятора в закрытом положении, бензин не сбрасывается через «обратку» назад в топливный бак. Давление в топливной рампе растет. Бензина через форсунки впрыскивается слишком много. Топливная смесь становится обогащенной. Расход топлива растет.

В другом случае, если клапан регулятора завис в открытом или полуоткрытом положении, давление в рампе падает, бензина впрыскивается меньше, топливная смесь обедняется. Двигатель не хочет ехать и разгоняться. Водитель постоянно газует, пытаясь газом устранить вялый разгон, тем самым способствуя повышенному расходу бензина.

— Слишком большие обороты холостого хода двигателя

Так же, в случае, если имеется заклинивания клапана регулятора в закрытом положении и бензин не сбрасывается через «обратку» назад в топливный бак, давление в топливной рампе растет (бензонасос может в легкую нагнать до 7-ми атмосфер). Бензина через форсунки впрыскивается слишком много. Топливная смесь становится обогащенной. Обороты холостого хода становятся слишком высокими.

— Неустойчивые обороты холостого хода

Из за потери подвижности (зависания) диафрагмы внутри регулятора давления бензин из топливной рампы может постоянно сбрасываться в обратную магистраль (а не только тогда когда это нужно). Поэтому обеспечить требуемый уровень давления топлива регулятор не может. Давление на форсунках падает, а чем меньше давление на форсунках, тем меньше бензина впрыскивается в топливную смесь. Она становится бедной и двигатель на ней не хочет работать. Троит и пытается заглохнуть.

В такой ситуации (да и любой другой, связанной с изменением состава смеси) контроллер ЭСУД будет пытаться скорректировать состав топливной смеси по показаниям датчика кислорода (ДК). Но, в случае неисправности регулятора, это мало поможет.

— Двигатель не развивает достаточной мощности и приемистости

На регулятор давления топлива сверху надет резиновый шланг, идущий к ресиверу. По нему разрежение подается из ресивера в полость над диафрагмой регулятора давления. Такая система позволяет в зависимости от открытия или закрытия дроссельной заслонки (то есть изменения разрежения в ресивере) регулировать давление бензина в рампе и соответственно количество впрыскиваемого топлива (от 2,8 до 3,2 бар). Если нагрузка на двигатель большая (заслонка открыта), давление топлива выше, смесь богаче. Если нагрузка ниже (заслонка прикрыта), давление ниже, смесь беднее. Регулировка давления происходит за счет перемещения диафрагмы от величины разрежения. Она воздействует на клапан внутри регулятора и тот либо перекрывает «обратку», либо, наоборот, открывает ее. Тем самым либо стравливает давление топлива, либо нагнетает его. Если такой автоматической регулировки не происходит, то двигатель теряет мощность и приемистость.

Так же, если клапан регулятора завис в открытом или полуоткрытом положении, давление в рампе падает, бензина впрыскивается меньше, топливная смесь обедняется. Двигатель не хочет ехать и разгоняться.

Примечания и дополнения

— Неустойчивый холостой ход и проблемы с мощностью двигателя могут иметь место если неисправен электробензонасос топливного модуля в топливном баке или засорен топливный фильтр. Тогда он не нагнетает давление до нужной нормы. В таком случае к этим неисправностям прибавляется затрудненный запуск двигателя автомобиля. Хотя, ряде случаев, затрудненный запуск может быть по причине неисправности регулятора давления, но это если его клапан по каким-то причинам открыт во время пуска и бензин прямотоком сливается в бензобак, не создавая давления на форсунки.

В любом случае проверить исправность регулятора давления и электробензонасоса можно измерив величину давления в топливной рампе двигателя при работе на холостом ходу. Норма от 2,8 до 3,2 бар. Если выше нормы — однозначно неисправен регулятор давления, ниже нормы — либо регулятор, либо бензонасос или имеется засорение фильтров в системе питания.

— В системе питания двигателя 11183 (1,6 л) регулятор давления установлен в топливном модуле, в бензобаке автомобиля. «Обратки» в этой системе нет и бензин сбрасывается прямо в баке. Признаки (симптомы) его неисправности аналогичны перечисленным выше.

Фильтра топливной системы

Фильтра топливной системы инжекторного двигателя служат для защиты от поломки основных элементов топливной системы.

Фильтр тонкой очистки

Фильтр тонкой очистки устанавливается вне бака автомобиля. На автомобилях лада с инжекторными двигателями фильтр тонкой очистки установлен под днищем в задней части в районе балки, прикреплен хомутом. Данный фильтр подготавливает топливо для форсунок. Отличия фильтров тонкой очистки в зависимости от двигателя.

В 1,5 литровых версиях двигателя фильтр подключается в топливную систему по средствам металлического штуцера на резьбе.

В 1,6 литровых версиях двигателя фильтр подключается в топливную систему по средствам быстросъёмных пластиковых штуцеров.

Фильтр грубой очистки

Данный вид фильтр устанавливается в баке автомобиля. Подключается фильтр грубой очистки непосредственно к бензонасосу и крепится в стакане бензонасоса. Служит для грубой очистки топлива и подготовке топлива для фильтра тонкой очистки.

Расположение в конструкции автомобиля

В современных автомобилях используют две схемы расположения регулятора давления топлива. В системах с обратной магистралью он устанавливается на топливной рампе, а в конструкциях без «обратки» – непосредственно внутри топливного бака (в насосе). Схема с расположением на топливной рампе предполагает подключение регулятора к двум магистралям системы:

Схема расположения регулятора давления топлива в системе

• впускная – канал подачи из топливного бака в систему питания;
• обратная выпускная – канал слива избытка топлива (сброса давления).

В такой системе при открытии регулятора избыток топлива попадает в обратную магистраль, а затем в топливный бак. Эта схема имеет некоторые недостатки:

• сложность конструкции и необходимость установки дополнительного трубопровода;
• нагрев излишков топлива при попадании в рампу, что усиливает испарения, образующиеся в баке.

Каждый топливный регулятор имеет свои заводские настройки и подходит под заданную модель автомобиля. Также существуют универсальные конструкции для инжекторных систем, которые оснащаются манометрами и возможностью ручной настройки. Они устанавливаются взамен штатного регулятора исключительно в топливную рампу.

При размещении регулятора давления топлива напрямую в баке требуемое количество рабочей жидкости с заданным уровнем компрессии сразу поступает в двигатель без использования дополнительной магистрали. При этом излишки сбрасываются также прямо в бак, но они не попадают в моторный отсек, что исключает их нагрев.

Постоянная разница давлений при этом устанавливается относительно атмосферного, а учет величины разрежения во впускном коллекторе реализуется за счет изменения продолжительности впрыска.

Устройство системы питания инжекторного двигателя

Рис.1. Схема подачи топлива двигателя с системой впрыска топлива

1 – форсунки; 2 – пробка штуцера для контроля давления топлива;3 – рампа форсунок; 4 – кронштейн крепления топливных трубок;5 – регулятор давления топлива; 6 – адсорбер с электромагнитным клапаном; 7 – шланг для отсоса паров бензина из адсорбера;8 – дроссельный узел; 9 – двухходовой клапан;10 – гравитационный клапан; 11 – предохранительный клапан;12 – сепаратор; 13 – шланг сепаратора; 14 – пробка топливного бака; 15 – наливная труба; 16 – шланг наливной трубы; 17 – топливный фильтр; 18 – топливный бак; 19 – электробензонасос; 20 – сливной топливопровод; 21 – подающий топливопровод.

Топливо подается из бака, установленного под днищем в районе задних сидений. Топливный бак ваз 2111 – стальной, состоит из двух сваренных между собой штампованных половин. Заливная горловина соединена с баком резиновым бензостойким шлангом, закрепленным хомутами. Пробка герметична. Бензонасос – электрический, погружной, роторный, двухступенчатый, установлен в топливном баке. Развиваемое давление — не менее 3 бар (3 атм).

Бензонасос ваз 2110 включается по команде контроллера системы впрыска (при включенном зажигании ваз 2112) через реле. Для доступа к насосу под задним сиденьем в днище автомобиля имеется лючок. От насоса по гибкому шлангу топливо под давлением подается к фильтру тонкой очистки и далее – через стальные топливопроводы и резиновые шланги – к топливной рампе.

Фильтр тонкой очистки топлива – неразборный, в стальном корпусе, с бумажным фильтрующим элементом. На корпусе фильтра нанесена стрелка, которая должна совпадать с направлением движения топлива.

Топливная рампа служит для подачи топлива к форсункам и закреплена на впускном коллекторе. С одной стороны на ней находится штуцер для контроля давления топлива, с другой – регулятор давления. Последний изменяет давление в топливной рампе – от 2,8 до 3,2 бар (2,8-3,2 атм) – в зависимости от разрежения в ресивере, поддерживая постоянный перепад между ними. Это необходимо для точного дозирования топлива форсунками.

Регулятор давления топлива ваз 2111, ваз 2112 представляет собой топливный клапан, соединенный с подпружиненной диафрагмой. Под действием пружины клапан закрыт. Диафрагма делит полость регулятора на две изолированные камеры – «топливную» и «воздушную». «Воздушная» соединена вакуумным шлангом с ресивером, а «топливная» – непосредственно с полостью рампы. При работе двигателя разрежение, преодолевая сопротивление пружины, стремится втянуть диафрагму, открывая клапан. С другой стороны на диафрагму давит топливо, также сжимая пружину. В результате клапан открывается, и часть топлива стравливается через сливной трубопровод обратно в бак. При нажатии на педаль «газа» разрежение за дроссельной заслонкой уменьшается, диафрагма под действием пружины прикрывает клапан – давление топлива возрастает. Если же дроссельная заслонка закрыта, разрежение за ней максимально, диафрагма сильнее оттягивает клапан – давление топлива снижается. Перепад давлений задается жесткостью пружины и размерами отверстия клапана, регулировке не подлежит. Регулятор давления – неразборный, при выходе из строя его заменяют.

Форсунки крепятся к рампе через уплотнительные резиновые кольца. Форсунка представляет собой электромагнитный клапан, пропускающий топливо при подаче на него напряжения, и запирающийся под действием возвратной пружины при обесточивании. На выходе форсунки имеется распылитель, через который топливо впрыскивается во впускной коллектор. Управляет форсунками контроллер системы впрыска. При обрыве или замыкании в обмотке форсунки ее следует заменить. При засорении форсунок их можно промыть без демонтажа на специальном стенде СТО.

В системе впрыска с обратной связью применяется система улавливания паров топлива ваз 2110. Она состоит из адсорбера, установленного в моторном отсеке, сепаратора, клапанов и соединительных шлангов. Пары топлива из бака частично конденсируются в сепараторе, конденсат сливается обратно в бак. Оставшиеся пары проходят через гравитационный и двухходовой клапаны. Гравитационный клапан предотвращает вытекание топлива из бака при опрокидывании автомобиля ваз 2111, а двухходовой препятствует чрезмерному повышению или понижению давления в топливном баке.

Затем пары топлива попадают в адсорбер ваз 2110, где поглощаются активированным углем. Второй штуцер адсорбера соединен шлангом с дроссельным узлом, а третий – с атмосферой. Однако на выключенном двигателе третий штуцер перекрыт электромагнитным клапаном, так что в этом случае адсорбер не сообщается с атмосферой. При запуске двигателя контроллер системы впрыска начинает подавать управляющие импульсы на клапан с частотой 16 Гц. Клапан сообщает полость адсорбера с атмосферой и происходит продувка сорбента: пары бензина отсасываются через шланг в ресивер. Чем больше расход воздуха двигателем, тем больше длительность управляющих импульсов и тем интенсивнее продувка.

В системе впрыска без обратной связи система улавливания паров топлива состоит из сепаратора с двухходовым обратным клапаном. Воздушный фильтр ваз 2111 установлен в передней левой части моторного отсека на трех резиновых держателях (опорах). Фильтрующий элемент – бумажный, при установке его гофры должны располагаться параллельно оси автомобиля. После фильтра воздух проходит через датчик массового расхода воздуха и попадает во впускной шланг, ведущий к дроссельному узлу. Дроссельный узел закреплен на ресивере. Нажимая на педаль «газа», водитель приоткрывает дроссельную заслонку, изменяя количество поступающего в двигатель воздуха, а значит, и горючей смеси – ведь подача топлива рассчитывается контроллером в зависимости от расхода воздуха. Когда двигатель работает на холостом ходу и дроссельная заслонка закрыта, воздух поступает через регулятор холостого хода – клапан, управляемый контроллером. Последний, изменяя количество подаваемого воздуха, поддерживает заданные (в программе компьютера) обороты холостого хода. Регулятор холостого хода ваз 2112 – неразборный, при выходе из строя его заменяют.

Система подачи топлива инжекторного двигателя получила распространение в современных автомобилях и имеет ряд преимуществ перед топливной системой карбюраторного двигателя. В этой статье мы рассмотрим устройство инжектора и узнаем, как работает система подачи топлива инжекторного двигателя.

Правильный замер

Давление — важнейший параметр ТС, определяющий не только общую тенденцию, но и конкретный показатель – расход горючего. Если обнаружилось несоответствие в показателях давления, часто бензонасос и фильтр меняют.

Для того чтобы осуществить диагностику понадобятся:

• измерительный прибор давления – манометр;
• трубка, выдерживающая высокое давление;
• пакля, которая будет уплотнять соединения;
• переходник.

Можно приобрести полноценное приспособление для замера, и не заморачиваться с манометром.

Прежде чем начать измерять давление в ТС, следует уяснить одну важную вещь. Известно несоответствие между показателем в ТС и значением давления в бензонасосе. В ТС оно должно составлять 2,1-2,8 кг/кв.см, хотя в некоторых авто этот показатель может быть и немного выше. Что касается давления в насосе, то его показатель составляет 4-6 кг/кв.см.

Замер в ТС

Вот как проводится измерение давления ТС инжекторного двигателя.

1. Манометр подключается к ТС через переходник после насоса. С обратной стороны на переходник надо установить трубку, рассчитанную на высокое давление. Зафиксировать шланг обязательно с помощью качественного хомута.
2. Далее запускается мотор на короткое время. Снимаются показания с манометра через 60 минут после остывания ДВС, через 120 минут и после полного остывания. Все показатели записываются (в таблицу удобнее). Если заметно, что давление повышается после остывания, выравнивается режим ХХ после величины в 2 кг/кв. см, значит, форсунки не имеют достаточной герметичности.

Замер показателей в топливной рампе

Вот как это делается:

• зажигание выключается, капот открывается;
• откручивается пробка штуцера давления и ниппель (заранее нужно подставить пустую ёмкость, чтобы остатки бензина не залили всё);
• трубка с манометром ставится на штуцер и хорошенько фиксируется хомутом.

Далее осуществляется проверка обязательно в четырёх режимах работы: при включённом зажигании, в режиме ХХ, со снятым шлангом с регулятора давления горючего и с передавленной трубкой-обраткой.

Перед тем, как тестировать значения в рампе, следует проверить, нет ли утечек топлива в системе, иначе замеры нельзя будет считать правильными.

Ещё несколько важных моментов:

• показатель обязан снизиться до 0,7 бар, как только горючее начнёт поступать в систему;
• если давление падает в 0, значит, имеется проблема в регуляторе;
• если стрелка манометра падает после увеличения оборотов ДВС, значит, есть проблемы с топливным насосом.

Не стоит говорить, что может произойти при неправильном давлении. Так, если оно окажется пониженным или повышенным, количество впрыскиваемого бензина будет изменяться соответственно отклонениям показаний давления. Иначе говоря, смесь будет либо обедняться, либо чрезмерно обогащаться.

Проверка может включать также более глубокий анализ, с привлечением датчиков и измерением компрессии в цилиндрах.

Как работает система впрыска Common Rail

На блок управления двигателя подается сигнал от датчиков, благодаря которым регулируется необходимое количество топлива, которое подается топливным насосом высокого давления через клапан дозирования топлива. ТНВД накачивает топливо в топливную рампу.

В определенный момент блок управления двигателем подает команду открытия клапана форсунки. Таким образом, блок управления управляет системой впрыска в зависимости от режимов работы двигателя.

Чтобы добиться высокой эффективности работы двигателя в системе Common Rail применяют многократный впрыск топлива на протяжении одного цикла работы двигателя. Виды впрысков: предварительный впрыск, основной впрыск и дополнительный впрыск.

• два предварительных впрыска — на холостом ходу;
• один предварительный впрыск — при повышении нагрузки;
• предварительный впрыск не производится — при полной нагрузке.

Основной впрыск реализует работу двигателя.

Дополнительный впрыск производится для регенирации сажевого фильтра за счет повышения температуры отработавших газов.

Система следует следующему принципу, чем выше давление, тем больше топлива можно впрыснуть в цилиндр за один и тот же промежуток времени, что приведет к увеличению мощности.