Каждый автолюбитель, который интересовался устройством своего автомобиля, знает, что современные бензиновые двигатели оснащаются карбюратором либо топливным инжектором. Однако если взять первого встречного водителя и задать ему вопрос, чем же различаются эти системы, внятного ответа вы с большой долей вероятности не получите. Общая эрудиция, как правило, ограничивается тем, что системы выполняют одинаковую функцию – в них формируется горючая смесь для подачи в двигатель.
Итак, чем отличается инжекторный двигатель от карбюраторного? Как они функционируют? Этим вопросам посвящена наша заметка.
Основное отличие инжекторного двигателя от карбюраторного заключается в технологии подачи воздуха и топлива в двигатель. от В карбюраторе создаётся воздушно-топливная смесь и регулируется её расход, горючая топливно-воздушная смесь засасывается в двигатель за счёт разницы в давлении между атмосферой и впускным коллектором.
Инжектор представляет собой современную электронную систему подачи топлива. В ней состав воздушно-топливной смеси регулируются электронной системой. Топливо впрыскивается в поток воздуха при помощи специальных форсунков. Горючая смесь впрыскивается в камеру сгорания и поступает в цилиндры двигателя. Большая честь современных автомобилей оснащается инжекторами благодаря преимуществам, описанным ниже.
В карбюраторе в ходе рабочего цикла формируется насыщенная воздушно-топливная смесь, которая необходима двигателю для работы. В двигатель при этом поступает равное количество смеси, вне зависимости от того, на скольких оборотах в конкретный момент работает «сердце» автомобиля. В связи с этим системой потребляется большое количество топлива и, следовательно, окружающая среда излишне загрязняется выхлопными газами.
При использовании инжекторных систем в двигатель подаётся обеднённая воздушно-топливная смесь в дозировке, рассчитанной центральным блоком управления. Точная дозировка позволяет существенно сократить расход, обеспечить экономию средств и снизить объём вредных выбросов в атмосферу.
Использование инжектора позволяет в современных проектах добиться увеличения мощностей двигателя до 10% и модернизировать динамические свойства машины. Инжектор не подвержен воздействию перепадов температур, он не замерзает в холодный осенне-зимний период и не перегревается в летнюю жару. Однако инжектор более «придирчив» к качеству горючего, чем карбюратор.
При этом стоит отметить, что «кормить» карбюратор низкокачественным топливом также не рекомендуется, чтобы избежать серьёзных проблем с ходовой частью. Он может быть неприхотлив в обслуживании, по сравнению с инжектором, но только при условии, что водитель заправляет авто исключительно качественным горючим. В суровых российских реалиях такие системы подвержены частым поломкам в результате использования бензина низкого качества. К плюсам в такой ситуации стоит отнести возможность самостоятельно провести ремонт и доступную стоимость запчастей для агрегата.
Инжектор, напротив, ломается реже и в целом более надёжен, но его ремонт представляет собой сложную процедуру. Провести диагностику без специального сервисного оборудования не представляется возможным, а замена узлов может потребовать серьёзных капиталовложений.
Сравнительно недавно под капотом любого автомобильного двигателя, работающего на бензине, можно было найти карбюратор - прибор, отвечающий за наполнение цилиндров топливной смесью. В последнее время ему на смену пришло новое устройство - инжектор.
Однако не каждый знает, в чем состоит отличие между ними. Предлагаемая статья содержит информацию о технических особенностях упомянутых систем.
Первый жидкостный карбюратор, работающий по принципу испарения, был создан в 1872-м, по другим данным - в 1876 году. А через 20 лет (1893) итальянец Донат Банки разработал прибор, в основе которого лежало распыление бензина. Постепенно совершенствуясь и обрастая различными системами, он просуществовал на автомобильных двигателях почти столетие.
Родословная инжектора берет свое начало с тех же времен. Еще начиная с 1902 года, двигатели французского инженера и гонщика Левассера содержали некоторые элементы механического впрыска топлива.
Идею позаимствовали авиационные конструкторы, заинтересованные тем, что работа инжектора не зависит от силы гравитации. К окончанию второй мировой войны инжекторные двигатели появились на некоторых самолетах воюющих сторон, включая и СССР.
Впервые на серийном автомобиле механический принудительный впрыск получил Mercedes-Benz 300SL («Крыло Чайки») в 1954 году. А впрыск топлива с электронным управлением был опробован итальянцами еще до войны.
С 80-х годов минувшего столетия инжекторные бензиновые двигатели получают массовое распространение в связи с появлением доступных электронных компонентов для создания электронных систем управления двигателем . На современных автомобилях карбюраторные двигатели практически не встречаются, кроме некоторых гоночных болидов.
Сarburation, в переводе с английского, - газификация, насыщение воздуха парами, смесеобразование. А карбюратор - это смеситель, то есть устройство для распыления в воздухе мельчайших частиц топлива.
Как схематично устроен этот прибор? Устройство устанавливается на впускном коллекторе и состоит из двух камер: поплавковой и смесительной, которые соединены между собой трубкой распылителя.
Первая сообщается посредством трубопровода с топливным баком. В нее бензонасосом подается горючее. Постоянный уровень бензина поддерживается с помощью игольчатого клапана и поплавка, подобно впускному устройству унитаза.
Вторая (воздушная) камера включает в себя диффузор (трубка Вентури), распылитель и дроссельную заслонку. Полость перед диффузором сообщается через воздушный фильтр с атмосферой, а смесительная камера - через впускной коллектор с цилиндрами двигателя. На дне распылительной трубки со стороны поплавковой камеры имеется калиброванное отверстие (жиклер), которое отмеряет нужное количество топлива для образования горючей смеси.
При движении поршней в смесительной камере создается разрежение, максимум которого приходится на место сужения диффузора, где находится и отверстие распылителя. Происходит всасывание наружного воздуха из атмосферы и бензина через трубку распылителя. Бензин, попадая в движущийся поток воздуха, распыляется и смешивается с воздушным объемом.
Устройство впрыска топлива (Fuel Injection System) на самом деле более примитивно, чем у карбюратора, являющегося средоточием сложнейших систем, подчиняющихся законам истечения жидкости. Фактически здесь один рабочий элемент - это инжектор или форсунка, что одно и то же.
Форсунка имеет всего два состояния: открыто и закрыто. Открывается она с помощью встроенного электромагнита, закрывается пружиной. Количество подаваемого топлива определяется продолжительностью включения. Бензин подается насосом из бака в общую магистраль (топливную рампу), от которой запитаны инжекторные форсунки.
Для поддержания постоянного давления на рампе имеется клапан, сбрасывающий излишки топлива обратно в бак. Существует несколько вариантов подключения форсунок:
Управляет работой инжекторов электронный блок управления (ЭБУ). В его памяти «зашита» микропрограмма, выдающая команды различным исполнительным механизмам двигателя, среди которых и электромагниты форсунок.
Величина подачи бензина регулируется согласно многочисленным параметрам: нагрузке, температуре двигателя, составу выхлопных газов и так далее. Момент впрыска задается датчиками: положения коленвала (ДПКВ), распредвала (датчик Холла), дроссельной заслонки (ДПДЗ) и корректируется в соответствии с условиями движения.
Чем отличается инжекторный двигатель от карбюраторного? Два типа бензиновых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) отличаются между собой как по способу питания, так и составом входящих компонентов. Инжекторный и карбюраторный двигатель представляют собой «две большие разницы», как говорили в Одессе.
Главное, что характеризует каждую систему - технология смесеобразования и, соответственно, техническое решение. В таблице приводится наиболее важные принципиальные и конструктивные отличия.
Некоторые автомобилисты, особенно новички, не очень хорошо разбираются в устройстве своего транспортного средства. В частности, такие слова как карбюратор и инжектор ни о чём им не говорят. Неопытные владельцы машин не понимают предназначения этих устройств и разницы между ними. Впрочем, тем, кто приобретает новое транспортное средство, нет необходимости выбирать между инжектором и карбюратором, поскольку последние уже сняты с производства из-за не прохождения стандарта ЕВРО 3.
Но всё-таки знать, для чего нужны эти агрегаты, и чем отличается инжектор от карбюратора, будет совсем не лишним.
Начнём с карбюратора. В двигателе внутреннего сгорания он управляет подачей бензина. Это устройство осуществляет смешивание топлива с воздухом и контролирует потребление данной смеси. Осуществляется данный процесс механическим способом, с помощью поплавка и иголки.
На сегодняшний день эта технология уже устарела и на смену карбюраторам пришли инжекторы. Однако использование карбюратора тоже имеет свои плюсы. К примеру, ремонт этого устройства не требует больших затрат и достаточно прост для того, чтобы многие автомобилисты могли сделать его самостоятельно. Запчасти для карбюратора также не сильно напрягают бюджет и, помимо этого, он не требователен к качеству бензина.
По всем остальным показателям этот агрегат сильно уступает инжектору. Функционирует карбюратор крайне не стабильно и ломается довольно часто. Он постоянно замерзает в мороз и перегревается в жару. Потребление бензина и количество выбросов CO данного устройства также очень высоко.
Теперь перейдём к инжектору – более современному устройству подачи горючего, которое заменило карбюраторы практически везде. Здесь все процессы осуществляются с помощью форсунок, называемых также инжекторами.
Отличие инжектора от карбюратора, механически управляющего подачей бензина, состоит в том, что в инжекторе всё делает электроника. Внутри автомобиля находится огромное количество датчиков, которые следят за его работой. Данные от них передаются на микроконтроллер, именно он и осуществляет контроль над инжектором.
Новые технологии дают множество преимуществ. При использовании инжектора двигатель гораздо реже ломается и стабильнее работает в сравнении с карбюратором. Расход горючего и выбросы CO также существенно меньше. Инжектор абсолютно не чувствителен к изменениям температуры воздуха и прекрасно функционирует как в жару, так и в холод.
Большое количество датчиков позволяет следить за состоянием машины при помощи бортового компьютера, но это имеет и свои недостатки. В случае поломки датчики уже не подлежат ремонту, а покупка новых стоит очень не дёшево. Устранение неисправностей, связанных с инжектором, требует дорогостоящего оборудования, что тоже сильно бьёт по карману. Если к этому прибавить ещё требовательность к качеству топлива, то можно сделать вывод, что инжектор обходится ощутимо дороже, чем карбюратор.
Однако на практике этот недостаток может оказаться не таким уж большим. Да, стоимость починки инжектора гораздо выше, но ломается он, в отличие от карбюратора, очень редко. Поэтому, по совокупности, инжектор, безусловно, лучше. Использование карбюратора обходится не на много дешевле, а вот проблем с ним гораздо больше, и попытка сэкономить, приобретая авто с этой устаревшей системой не имеет никакого смысла.
Для водителей-новичков или просто неискушённых в технических вопросах людей и то и другое – «тёмный лес». Но и многие водители со стажем, впервые приобретая авто с инжекторным двигателем (после длительной эксплуатации карбюраторных машин) не вполне разбираются в этом вопросе, констатируя лишь тот факт, что нет многих привычных узлов в моторном отсеке.
Эксплуатация бензинового инжекторного двигателя тоже несколько отличается от карбюраторного. Например, для топливного насоса впрыскового варианта системы питания является «смертельной» работа с опустошённым почти досуха бензобаком.
Принципиального различия в самих моторах нет – оно заключается лишь в способе подачи топливной смеси в камеры сгорания и устройстве системы зажигания. Не углубляясь в подробное устройство того обеих вариантов, дадим схематическое, базовое описание принципов действия и устройства каждого, после чего вы сами сможете сопоставить их, дать собственную оценку.
Схема работы карбюратора
Принципиальные различия карбюратора и инжектора заключаются в способе подачи горючей смеси в камеры сгорания и устройстве системы зажигания.
На рисунке представлена максимально упрощенная схема карбюратора.
Тем не менее, с её помощью вполне можно понять, как осуществляется подача топливовоздушной смеси в цилиндры. Кратко опишем, как работает такое устройство.
Карбюратор крепится на впускном коллекторе (нижняя плоскость), сверху устанавливается воздушный фильтр (верхняя плоскость). Подача бензина топливным насосом осуществляется через входное отверстие 1. Для поддержания необходимого уровня топлива в поплавковой камере карбюратора 11 входное отверстие оборудовано игольчатым клапаном 2.
По достижении определённого уровня поплавок поднимается и через небольшой рычажок надавливает на клапан, перекрывая его. Топливо и воздух под действием разрежения, создаваемого поршнем при его движении вниз (при открытом впускном клапане цилиндра) устремляются через впускной коллектор в цилиндр двигателя.
Для улучшения смешивания топлива с воздухом и для придания большей плотности смеси сечение камеры в нижней части карбюратора имеет вид конуса – это простейший диффузор.
Подача топливной смеси регулируется дроссельной заслонкой 7, ось которой связана (при помощи тяг или тросика) с педалью «газа», а количество воздуха в горючей смеси регулируется датчиком дроссельной заслонки
. Количество бензина, поступающего из поплавковой камеры, определяется диаметром топливного жиклёра 9.
Для запуска холодного мотора требуется более богатая смесь, то есть соотношение смеси воздух/бензин должно иметь меньшее значение. Для этого в верхней части карбюратора установлена воздушная заслонка 5. При её закрытии (с небольшим зазором) количество воздуха, участвующего в образовании горючей смеси, значительно ограничивается, и она становится обогащённой, что облегчает пуск двигателя.
После того, как двигатель прогреется, воздушная заслонка открывается. Манипулирование производится вручную – специальным тросиком, рукоятка которого установлена в салоне авто.
Схема работы карбюратора «Солекс»
Двухкамерный карбюратор имеет ряд деталей, способствующих подаче топливной смеси в камеру сгорания при различных режимах работы.
Впрочем, подробное описание сейчас совершенно излишне. Цель материала – показать различия между инжектором и карбюратором. Из того, что сказано выше, можно сделать следующие заключения:
Схема работы инжектора
В инжекторной системе питания топливо впрыскивается во впускной коллектор форсунками инжектора.
В отличие от карбюраторной, в инжекторной системе питания топливо впрыскивается во впускной коллектор форсунками инжектора 21 (на рисунке выше), кроме того, состав смеси регулируется электронным блоком управления(ЭБУ)
11.
Механический привод имеет лишь дроссельная заслонка, установленная в отдельном корпусе, её положение отслеживается датчиком положения дроссельной заслонки 7, сигнал от которого поступает на ЭБУ, который, обработав этот сигнал и другие, поступающие от остальных датчиков, управляет системами питания и зажигания.
В корпусе дроссельной заслонки установлен также регулятор холостого хода 6, представляющий собой клапан с шаговым электродвигателем.
Топливо забирается из бензобака погружным электробензонасосом 15 и подаётся к рампе 20, в которой установлены форсунки 21. Другая сторона форсунок крепится в отверстиях впускного коллектора. Впрыскивание топлива осуществляется, когда форсунка открывается по сигналу ЭБУ.
Воздух поступает через воздушный фильтр 1 во впускной патрубок 3, в котором установлен датчик массового расхода воздуха 2 и корпус дроссельной заслонки в ресивер 9, соединённый с впускным коллектором. Избыточное топливо вытесняется в бензобак по трубке «обратки» 16 через регулятор давления 18.
Электронное управление системами питания и зажигания позволяет добиться более точной их настройки и согласованности.
Бензиновый инжекторный двигатель, безусловно, имеет ряд преимуществ перед карбюраторным.
Электронное управление системами питания и зажигания позволяет добиться более точной их настройки и согласованности. Сведение к минимуму механических подвижных деталей повысило надёжность двигателей. Срок службы впрыскового мотора в целом больше, чем карбюраторного и потому, что электроника, корректируя подачу топлива и своевременность искрообразования, выбирает оптимальный режим работы, исключающий детонацию благодаря наличию датчика детонации
.
Кроме того, впрысковые системы питания продолжают совершенствоваться. Уже не первый год по дорогам ездят авто с турбированными впрысковыми двигателями и не является новинкой двигатели с прямым впрыском топлива в камеру сгорания
.
Естественно, что нововведения требуют некоторой «обкатки», для того чтобы стать более совершенными, но перспективы развития ещё есть.
Недостатком же инжектора можно назвать более сложную диагностику, требующую специального оборудования, что часто делает ремонт инжектора более дорогостоящим, да и стоимость некоторых узлов достаточно велика.
Поэтому цена ремонта карбюратора, как правило, ниже. Для того, чтобы смело отправиться в дальнюю дорогу, достаточно иметь ремкомплекты карбюратора и бензонасоса. Слабым местом этих узлов являются диафрагмы, замена которых не требует особых навыков.
Поэтому в качестве авто для рыбаков, охотников, а также для военной техники надёжнее всё же машина с карбюраторной системой питания – простота диагностики и ремонта позволяет быстро поставить её «на колёса».
Многим автомобилистам известно, что у бензинового двигателя может быть или карбюратор, или топливный инжектор. Но если спросить у рядового автовладельца, в чем главные отличия инжектора от карбюратора, то, скорее всего, внятного ответа Вы не получите. Единственное, что известно всем, так это тот факт, что и карбюратор, и инжектор делают одно и то же – формируют горючую смесь, которая дальше будет подаваться в двигатель. Но все же чем они отличаются? Давайте разберемся по порядку.
Карбюратором называется устройство, которое отвечает за выполнение двух функций: за распыление топлива, его смешивание с воздухом, а также за создание оптимальной для эффективного сгорания пропорции. Все происходит следующим образом: в струю горючего вводится струя воздуха под большим давлением. Так как скорости потоков разные, горючее распыляется. Важно знать, что карбюратор только распыляет горючее, а не испаряет его. Испарение происходит в самом цилиндре движка и во впускном коллекторе.
Чтобы топливно-воздушная смесь оптимально сгорала, нужно сделать так, чтобы соотношение воздуха и самого горючего было оптимальным.
Считается, что идеальной будет пропорция равная 1 часть горючего и 14,7 частей воздуха. Но соотношение может меняться в зависимости от того, как эксплуатируется автомобиль. Изменение может происходить, например, когда Вы едете на высокой скорости, во время разгона и при запуске машины с холодным движком. В этих случаях соотношение меньше, чем 1:14,7. Для того чтобы ездить на средних скоростях или запускать уже теплый двигатель, нужна обедненная смесь, воздуха в которой больше, чем 14,7 частей. В общем, часть воздуха в топливной смеси может меняться от 8 до 22 единиц.
Что касается устройства карбюратора, то главными элементами этого узла являются: жиклер с распылителем, поплавковая камера, диффузор и дроссельная заслонка. Принцип работы карбюратора можно описать так: горючее из бака проходит по шлангу, после чего поступает в поплавковую камеру, в которой расположен пустотелый поплавок из латуни. Именно этот поплавок регулирует количество топлива с помощью запорной иглы.
В тот момент, когда Вы заводите движок, начнет расходоваться горючее, то есть уровень начнет падать, что придет к опусканию поплавка и запорной иглы. Так в поплавковой камере постоянно поддерживается один и тот же уровень горючего, а это крайне важно для нормальной работы движка.
Дальше в процесс вступают жиклеры, через которые бензин идет из камеры в распылитель. Из-за наличия специальной воздушной подушки, где расположен диффузор, в цилиндр поступает и воздух снаружи. Дабы воздух подавался с максимальной скоростью, распылитель устанавливают в той части диффузора, которая наиболее узкая. Благодаря дроссельным заслонкам уровень топлива, которое подается в цилиндр, строго регулируется. Сама заслонка начинает двигаться посредством нажатия на ножной привод.
Теперь рассмотрим внимательнее тему инжектора. Под инжекторной системой питания подразумевается подача топлива прямо в цилиндры или во впускной коллектор посредством впрыска. Самая простая инжекторная система впрыска топлива состоит из насоса, регулятора давления, ЭБУ, датчиков угла поворота дроссельной заслонки, числа оборотов коленчатого вала, температуры охлаждающей жидкости и, конечно же, самого инжектора. Система может быть одно-, многоточечной и непосредственной.
Все зависит от того, сколько в ней установлено форсунок и каково место подачи горючего. Система называется одноточечной, если в ней установлена одна форсунка, причем размещают ее в месте посадки карбюратора. Если система многоточечная, то на каждый цилиндр приходится по одной форсунке, каждая из которых отвечает за подачу горючего в коллектор около впускных клапанов. Новейшие системы работают так, что топливо поступает прямо в цилиндры.
Благодаря карбюратору топливно-воздушная смесь получается достаточно богатой для того, чтобы двигатель мог выполнять конкретную работу. В движок при этом поступает всегда одинаковый объем смеси, вне зависимости от того, сколько двигатель выдает оборотов. Тут-то и возникает необходимость в большем количестве горючего, а выхлопные газы становятся еще более загрязненными.
Если в автомобиле установлена инжекторная система впрыска горючего, то двигатель получает менее богатую топливно-воздушную смесь, но ее объем четко регулируется электронным блоком управления. Благодаря точной дозировке топлива, расходуется меньше, а токсичность выхлопов не такая высокая. Благодаря инжектору, двигатель может стать на 10% мощнее, а динамичные свойства автомобиля улучшатся. Но инжектору нужен более чистый бензин, нежели карбюратору. На инжектор никакого влияния не оказывают перепады температур, а вот карбюратор в зимний период может замерзнуть, а летом – перегреться.
Вопрос надежности еще более сложный. Карбюратор устроен достаточно просто и почти не нуждается в обслуживании во время использования. Но это возможно только в том случае, если в машине установлен топливный фильтр, а в бак Вы заливаете хороший бензин. В действительности же карбюратор может часто ломаться из-за низкого качества топлива или неправильного его подбора. Но при этом большинство автолюбителей могут самостоятельно отремонтировать этот агрегат, к тому же комплектующие стоят не так дорого. Инжектор является более надежным устройством, но ремонтировать его гораздо сложнее. Провести диагностику устройства можно только с помощью спецоборудования, а новые комплектующие стоят достаточно дорого.
Имеет смысл перечислить достоинства и недостатки как карбюратора, так и инжектора. Неоспоримые преимущества карбюратора:
1. Необязательная диагностика;
2. Низкая цена на ремонт и комплектующие;
3. Низкие требования к степени очистки топлива.
4. Недостатками агрегата являются:
5. Чрезмерная ненадежность;
6. Слишком большой и крайне неэффективный расход топлива;
7. Слишком частые поломки.
Назвать инжектор идеальным также нельзя. Это устройство обладает следующими достоинствами:
1. Надежная работа;
2. Редкие поломки;
3. Эффективный расход топлива;
4. Независимость от перепадов температур;
5. Очень небольшой выход углекислого газа;
6. Контроль над устройством через бортовой компьютер автомобиля.
Минусами агрегата являются:
1. Особая сложность ремонта, требующая специальных приспособлений и знаний;
2. Высокая цена ремонта и комплектующих элементов;
3. Сломанный узел не подлежит ремонту, только замена;
4. Высокие требования к качеству топлива.
Таким образом, карбюратор и инжектор отличаются тем, что потребляют разное количество топлива, по-разному его распределяют, выдавая разные усилия за разное время. Проще говоря, коэффициент полезного действия у них разный. Выведем все отличия в отдельный список:
1) Топливно-горючая смесь подается из карбюратора прямо в двигатель, а инжекторная система впрыскивает горючее в цилиндры, причем в определенном количестве;
2) Благодаря инжектору двигатель работает эффективно, карбюратор же не всегда стабильно работает;
3) На карбюратор сильно влияют погодные условия. Из-за низких температур агрегат может замерзнуть, а летом наоборот – может сильно перегреться. Инжектор же всегда работает стабильно;
4) Инжектор заметно экономит горючее, а также эффективно его распределяет, за счет чего в атмосферу выбрасывается гораздо меньший объем вредных соединений. Карбюратор же не щадит окружающую среду;
5) Ремонт карбюратора более дешевый, нежели ремонт инжектора;
6) Качество горючего, которое заливается в бак машины с инжекторным двигателем, должно быть высоким.
Система впрыска горючего является одной из самых важных в моторном отделе, поэтому следить за состоянием этой системы нужно всегда и очень тщательно. После того, как были рассмотрены главные отличия карбюратора и инжектора, Вы можете самостоятельно сделать выбор относительного того, машину с какой системой впрыска приобрести.
Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.
Сравнительно недавно под капотом любого автомобильного двигателя, работающего на бензине, можно было найти карбюратор - прибор, отвечающий за наполнение цилиндров топливной смесью. В последнее время ему на смену пришло новое устройство - инжектор.
Однако не каждый знает, в чем состоит отличие между ними. Предлагаемая статья содержит информацию о технических особенностях упомянутых систем.
Первый жидкостный карбюратор, работающий по принципу испарения, был создан в 1872-м, по другим данным - в 1876 году. А через 20 лет (1893) итальянец Донат Банки разработал прибор, в основе которого лежало распыление бензина. Постепенно совершенствуясь и обрастая различными системами, он просуществовал на автомобильных двигателях почти столетие.
Родословная инжектора берет свое начало с тех же времен. Еще начиная с 1902 года, двигатели французского инженера и гонщика Левассера содержали некоторые элементы механического впрыска топлива.
Идею позаимствовали авиационные конструкторы, заинтересованные тем, что работа инжектора не зависит от силы гравитации. К окончанию второй мировой войны появились на некоторых самолетах воюющих сторон, включая и СССР.
Впервые на серийном автомобиле механический принудительный впрыск получил Mercedes-Benz 300SL («Крыло Чайки») в 1954 году. А впрыск топлива с электронным управлением был опробован итальянцами еще до войны.
С 80-х годов минувшего столетия получают массовое распространение в связи с появлением доступных электронных компонентов для создания электронных систем управления двигателем . На современных автомобилях практически не встречаются, кроме некоторых гоночных болидов.
Сarburation, в переводе с английского, - газификация, насыщение воздуха парами, смесеобразование. А карбюратор - это смеситель, то есть устройство для распыления в воздухе мельчайших частиц топлива.
Как схематично устроен этот прибор? Устройство устанавливается на впускном коллекторе и состоит из двух камер: поплавковой и смесительной, которые соединены между собой трубкой распылителя.
Первая сообщается посредством трубопровода с топливным баком. В нее бензонасосом подается горючее. Постоянный уровень бензина поддерживается с помощью игольчатого клапана и поплавка, подобно впускному устройству унитаза.
Вторая (воздушная) камера включает в себя диффузор (трубка Вентури), распылитель и дроссельную заслонку. Полость перед диффузором сообщается через воздушный фильтр с атмосферой, а смесительная камера - через впускной коллектор с цилиндрами двигателя. На дне распылительной трубки со стороны поплавковой камеры имеется калиброванное отверстие (жиклер), которое отмеряет нужное количество топлива для образования горючей смеси.
При движении поршней в смесительной камере создается разрежение, максимум которого приходится на место сужения диффузора, где находится и отверстие распылителя. Происходит всасывание наружного воздуха из атмосферы и бензина через трубку распылителя. Бензин, попадая в движущийся поток воздуха, распыляется и смешивается с воздушным объемом.
Устройство впрыска топлива (Fuel Injection System) на самом деле более примитивно, чем у карбюратора, являющегося средоточием сложнейших систем, подчиняющихся законам истечения жидкости. Фактически здесь один рабочий элемент - это инжектор или форсунка, что одно и то же.
Форсунка имеет всего два состояния: открыто и закрыто. Открывается она с помощью встроенного электромагнита, закрывается пружиной. Количество подаваемого топлива определяется продолжительностью включения. Бензин подается насосом из бака в общую магистраль (топливную рампу), от которой запитаны инжекторные форсунки.
Для поддержания постоянного давления на рампе имеется клапан, сбрасывающий излишки топлива обратно в бак. Существует несколько вариантов подключения форсунок:
Управляет работой инжекторов электронный блок управления (ЭБУ). В его памяти «зашита» микропрограмма, выдающая команды различным исполнительным механизмам двигателя, среди которых и электромагниты форсунок.
Величина подачи бензина регулируется согласно многочисленным параметрам: нагрузке, температуре двигателя, составу выхлопных газов и так далее. Момент впрыска задается датчиками: положения коленвала (ДПКВ), распредвала (датчик Холла), дроссельной заслонки (ДПДЗ) и корректируется в соответствии с условиями движения.
Чем отличается инжекторный двигатель от карбюраторного? Два типа бензиновых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) отличаются между собой как по способу питания, так и составом входящих компонентов. Инжекторный и представляют собой «две большие разницы», как говорили в Одессе.
Главное, что характеризует каждую систему - технология смесеобразования и, соответственно, техническое решение. В таблице приводится наиболее важные принципиальные и конструктивные отличия.
Примечание: При моновпрыске одна общая форсунка устанавливается на впускном коллекторе вместо карбюратора, то есть выполняет его функцию. Однако это решение было промежуточным, и сейчас практически не используется.
Преимущества инжекторного впрыска неоспоримы: улучшение динамики, невосприимчивость к наружной температуре, меньший ущерб окружающей среде, топливная экономичность при одновременном повышении снимаемой мощности.
Благодаря вышеперечисленным достоинствам инжектор на бензиновых ДВС получил широкое распространение. Сегодня все легковые автомобили оснащаются инжекторной системой питания. Карбюраторные двигатели сохранились только на старых машинах, если не считать некоторых гоночных спорткаров.
Между тем, быть осведомленным в этой области едва ли помешает любому водителю. Ну а уметь перечислить «плюсы» и «минусы» карбюратора и инжектора обязан любой уважающий себя автомобилист, который имеет дело с бензиновым мотором...
Самый первый карбюратор в виде лабораторной установки был придуман в 1872 году. В 1893 году итальянец по происхождению Донат Банки пошел в этом отношении гораздо дальше и сконструировал неведомый дотоле механизм, который был способен сверхмелко распылять топливо. Данная вещь имела огромное прикладное значение, ибо стала массово использоваться в нарождающемся мировом автопроме. С годами она модернизировалась и обогатилась новыми возможностями, практически монопольно просуществовав на бензиновых агрегатах почти целый век.
Прообраз инжектора появился несколько позже. Приблизительно с 1902 года двигатели французского автомобилиста-экспериментатора Левассера несли в себе отдельные слагаемые механического впрыска.
Проявленной им технической инициативой воспользовались авиаконструкторы, которых заинтересовал факт, что на функции инжектора действие земного притяжения не влияет. Во время Великой Отечественной инжекторные моторы стали появляться на отдельных летательных аппаратах противоборствующих коалиций. Особенно преуспели в этом направлении специалисты нацистской Германии, реализовавшие проект «MW50» по впрыску метанола в поршневые двигатели истребителей «Фокке-Вульф» и «Мессершмидт».
Впрыск с элементами электроники в Италии испытали еще в 30-х годах. На автомобиле механический впрыск впервые опробовали в 1954-м на «Мерседес-Бенце» 300SL.
В последней четверти XX столетия инжекторы начали постепенно вытеснять карбюраторы и в конце концов получили тотальное распространение благодаря внедрению электронных принципов управления ДВС.
Итак, рассмотрим сперва карбюратор (от фр. сarburation – карбюрация – образование исходной рабочей субстанции из воздуха и воспламеняемых паров в пропорции, нужной для функционирования силового агрегата). В ДВС данный аппарат предназначен для приготовления горючей смеси с ее дальнейшей регулируемой подачей в цилиндр. Дозированное питание двигателя топливом реализуется посредством поплавка с жиклером.
Схематично данная деталь устроена следующим образом. Она обладает двумя полостями – смесительной и поплавковой, сообщающимися распылительной трубкой.
Поплавковая трубопроводом соединена с бензобаком. Бензонасосом туда закачивается топливо. Его уровень обеспечивается посредством взаимодействия поплавка с игольчатым клапаном, наподобие сифона унитазного бачка.
Смесительная состоит из трубки Вентури (диффузора), дроссельной заслонки и распылителя. Пространство перед указанной трубкой сквозь воздухофильтр связано с внешним миром, а собственно смеситель при посредничестве впускного коллектора – с цилиндрами. Внизу распылителя со стороны поплавка предусмотрено специальное отверстие (т.н. жиклер), отмеряющее требуемый объем горючего для создания паровоздушного коктейля.
При возвратно-поступательном движении поршневой группы в смесительной полости образуется вакуум; его пик находится в наиболее узком участке трубки Вентури, там же расположено и распылительное отверстие. В таких условиях осуществляется всасывание бензина и атмосферы через пульверизатор. Горючее в движущемся вихревом потоке перемешивается с воздухом.
С появлением инжекторов данный технологический метод утратил былую актуальность. Впрочем, окончательно сбрасывать со счетов карбюратор пока рановато, ибо:
Таким образом, каждый владелец транспортного средства в состоянии осуществить профилактические мероприятия самостоятельно.
Что касается остальных особенностей и свойств, данный функциональный узел весьма проигрывает инжектору. Ведь карбюратор работает неустойчиво и считается проблемным звеном. Основной его «болезнью» эксперты признают большое число легко забивающихся жиклеров. Вдобавок он вечно то мерзнет, то перегревается, из-за чего движок хуже заводится даже при наличии, казалось бы, спасительного «подсоса». Наконец, правильная работа карбюратора требует тщательной наладки. При этом расход горючего и объем вредных выбросов все равно объективно остается довольно существенным.
Инжектор (от фр. injection – инжекция – процесс смешивания 2-х физических потоков и передачи энергии рабочего потока инжектируемому) – более совершенная конструкция топливоприготовления и топливоподачи, основанная на принципе принудительного впрыска (нагнетания). Применяемые для данной цели струйные аппараты, работающие по принципу шприца, именуют инжекторами.
Кстати у слов «инжекция» и «инъекция» общий этимологический корень.
В сущности, метод впрыска топлива даже более примитивен, нежели карбюраторная технология, являющаяся сложнейшим изобретением. Она возможна лишь благодаря синхронному действию нескольких законов физики в комплексе. А здесь присутствует единственный рабочий орган – форсунка, она же инжектор.
Форсунка имеет 2 положения – закрытое и открытое. Открывается аппаратура встроенным электромагнитом, а запирается обыкновенной пружиной. Порция поступающего бензина отмеряется длительностью открытого положения. Горючее под напором подается в топливную рампу, откуда инжектора и питаются.
С целью обеспечения стабильного давления имеется клапан, регулирующий поступление бензина и возвращающий назад его избыток. Известны три способа подключения инжекторов:
Регулирует оперативную деятельность описанной системы универсальный ЭБУ. Блок соответствующим образом запрограммирован; он посылает команды всевозможным устройствам двигателя (в том числе форсуночным электромагнитам), а также руководит их исполнением.
Размеры бензиновых доз задаются в соответствии с рядом параметров мотора: производительностью, степенью нагрева, составом отработавших газов, пр. Момент впрыска определяют ДПДЗ, ДПКВ (соответственно датчики положения дроссельной заслонки, коленвала), а также датчик Холла распредвала, и варьируются в зависимости от условий езды.
Если обобщить вышесказанное, то радикальная отличительная черта инжектора в том, что процессы в нем контролирует электроника. В топливную систему внедрено достаточное число датчиков, мониторящих ее деятельность. Получаемые от них сведения воедино собираются в микроконтроллере, осуществляющем управление работой инжектора.
Прогрессивные технологии обеспечивают массу выгод. С применением инжектора:
Электронное хозяйство позволяет наблюдать общее состояние ТС через бортовой компьютер, но, помимо удобств, в этом заключается и сложность использования инжектора. Сломанный датчик не ремонтируется, а стоимость нового сравнительно внушительная. В итоге ликвидация поломки, прямо либо косвенно касающаяся эксплуатации инжектора, связана с приобретением дорогостоящих запчастей. Форсунки инжектора функционируют в более сложных условиях высоких температур непосредственно в ГБЦ, а карбюратор вынесен в сторону и представляет собой автономное приспособление. Если к указанным факторам добавить требовательность к химической кондиции топлива, то получается, что хлопот и затрат с ним вроде бы больше, нежели с карбюратором.
Впрочем, цену вопроса стоит внимательно и объективно просчитать. Содержание карбюратора и в самом деле выходит несколько дешевле, но он чаще беспокоит, и попытка сэкономить на поверку оказывается в большинстве случаев несостоятельной. С другой стороны, действительно, починка инжектора более ресурсоемка, однако за счет невысокой вероятности поломки данный недостаток обычно минимизируется. И в завершение напрашивается вывод, что последний все-таки предпочтительнее. Добавим сюда повышенную мощность (до 10%), а также улучшенную приемистость, и становится очевидным: карбюратор – это уже морально устаревшее техническое чудо. Хотя на вопрос «что лучше инжектор или карбюратор?» – однозначно ответить нельзя. Допустим, в глубинке карбюраторный тип по-прежнему будет востребован, ибо там, где далеко до современного ремонтного сервиса, по понятным причинам он имеет преимущество. На некоторых спортивных суперболидах карбюраторы также в силу своей механической неприхотливости пока остаются незаменимыми.
Вместе с тем, опыт свидетельствует: переоборудование топливной аппаратуры ТС с одного вида на другой экономически себя не оправдывает и ведёт к чрезмерным, порой неокупаемым расходам. Посему выбор оптимального варианта актуален изначально, в ходе приобретения автомобиля.
Как известно, в современных автомобилях применяется два устройства для создания топливной смеси: инжектор и карбюратор. На первый взгляд принцип работы обоих агрегатов очень похож, но почему количество карбюраторных двигателей неумолимо уменьшается, а число инжекторных растет? Основная причина этого явления - требования, которые предъявляют европейские стандарты к составу выхлопных газов.
Карбюраторам все сложнее готовить смесь, безопасную для окружающей среды, поэтому автомобилей, оборудованных исторически первыми топливными смесителями все меньше на рынке. Но возможность соблюдения экологических норм - не единственное различие систем. Чтобы понять, в чем разница между инжектором и карбюратором и что из этого лучше для водителя, рассмотрим принцип работы обоих устройств.
| Содержание статьи: |
Слово «инжектор» образовано от английского «Inject», то есть, впрыск. Значит, инжектор - это впрыскиватель, регулируемый электронным блоком управления. Работа устройства напоминает систему, которая используется в дизельных двигателях: горючее с помощью форсунки впрыскивается прямо в камеру сгорания.
Благодаря возможности точной регулировки состава рабочей смеси, инжекторы используют при производстве большинства марок и моделей современных автомобилей.
Название «карбюратор» появилось на заре автомобилестроения. Оно образовано от французского слова «Сarburation» - смешивание. Устройство готовит топливную смесь внутри своего корпуса, распределяя доли горючего и воздуха в соответствии с составом и октановым числом бензина. Полученную смесь просто засасывает во впускной коллектор из-за создавшейся разницы давления.
Карбюратор не оборудован датчиками, способными анализировать число оборотов мотора, поэтому в камеру сгорания попадает одинаковая «порция» топливной смеси что на холостом ходу, что на максимальной скорости движения. Это приводит к нерациональному расходованию бензина и поступлению в систему выхлопа большого количества вредных для экологии веществ.
Инжектор лишен подобного недостатка, ведь электронный блок постоянно следит за числом оборотов двигателя и регулирует впрыск бензина. Благодаря высокой точности, топливо расходуется экономично и в систему выхлопа выбрасывается минимальное количество вредных веществ. Это позволяет пройти тест на соответствие европейским нормам содержания токсинов.
Главное преимущество карбюратора - простота обслуживания. Чтобы отрегулировать состав рабочей смеси, достаточно прочитать несложное руководство. При этом карбюратор, правильно отрегулированный один раз, способен проработать без сбоев в течение длительного времени.
Для ремонта топливного смесителя не нужны дорогостоящие инструменты и приборы, вполне хватит нескольких отверток и гаечных ключей. Все работы можно выполнить прямо в гараже, без обращения в автосервис. Здесь заключается значительна разница между инжектором и карбюратором, ведь неполадки с инжектором исправить уже не так просто.
Карбюраторный автомобиль можно заправлять топливом с невысокими показателями качества, ведь он почти не чувствителен к наличию примесей. Единственное следствие использования топлива с низким качеством - засорение жиклеров, но их можно легко прочистить, или продуть.
Немаловажным плюсом карбюраторных агрегатов является повышенная приемистость двигателя. Режим работы мотора меняется быстро, без рывков. На карбюраторном автомобиле проще преодолевать крутые спуски и ездить по бездорожью.
К минусам карбюратора можно отнести:
Карбюратор надежен и прост в обслуживании, но его недостатки слишком существенны и нивелируют список достоинств.
Мощность инжекторного двигателя может увеличиваться на 10% по сравнению с аналогичным показателем карбюраторного. Особый способ впрыска топлива, точная установка угла зажигания, конструкция впускного коллектора - все эти факторы способствуют увеличению мощности.
Кроме этого инжекторные системы экономичнее карбюраторных. Электроника регулирует количество бензина в зависимости от оборотов двигателя. Благодаря точной работе блока управления, в выхлопные газы поступает меньше токсических веществ, ведь топливо сгорает без остатка.
Инжекторный двигатель легче завести в зимнюю пору, ведь его не нужно прогревать, система работает автоматически и не зависит от окружающей температуры. Большинство инжекторных моторов очень надежны. В их конструкции нет трамблера, который часто ломается на карбюраторных автомобилях.
К минусам инжектора можно причислить:
Хотя автомобили с инжекторными двигателями и преобладают на рынке, но даже они не лишены недостатков.
Подведем итоги и сформулируем список отличий двух топливных систем:
Разница между инжектором и карбюратором очевидна. Экономия топлива и соответствие экологическим нормам заставляет производителей автомобилей использовать именно инжекторные двигатели.
22 декабря 2017В конце прошлого столетия системы питания бензиновых моторов начали массово модернизироваться – на смену старым добрым карбюраторам пришли более простые и высокотехнологичные инжекторы, управляемые электроникой. Однако устаревшие устройства топливоподачи продолжают исправно работать на многих отечественных автомобилях. Не разбирающимся в теме новичкам, планирующим купить подержанную машину, будет полезно разобраться, чем отличается инжекторный двигатель от карбюраторного.
Принцип действия данных устройств основан на карбюрации – смешивании топлива с воздухом и подаче в коллектор за счет разрежения, создаваемого поршнями двигателя. Сам агрегат устанавливается на фланце впускного коллектора и получает бензин от насоса механического действия посредством трубки. Воздух в камеры всасывается сверху через фильтрующий элемент, управление осуществляется с помощью тяг и тросов.
В корпусе карбюратора размещается поплавковая камера и множество мелких деталей, работающих в составе нескольких систем:
Примечание. Здесь перечислены далеко не все детали агрегата – их количество слишком велико. Первое отличие инжектора от карбюратора заключается в простоте конструкции и отсутствии большого числа изнашивающихся элементов.
Для холодного запуска карбюраторного двигателя водитель обязан вытянуть рычаг «подсоса», включив пусковой механизм. За счет закрытой воздушной заслонки горючая смесь сильно обогащается, благодаря чему мотор заводится. Алгоритм дальнейшей работы выглядит так:
Чтобы сгладить «провалы», возникающие в процессе разгона, специальный механический привод нажимает мембрану насоса – ускорителя. Установленный в первичной камере распылитель подает в коллектор струю чистого бензина, когда водитель резко нажимает педаль акселератора.
Помимо более простой конструкции, инжектор от карбюратора отличается по принципу работы. Здесь основным элементом является форсунка – распылитель с электромагнитным приводом, подающий горючую смесь прямо в камеру сгорания либо во впускной коллектор. Управлением форсунок занимается электронный блок, собирающий показания следующих датчиков:
Справка. На смену измерителям воздушного потока постепенно приходит новая разновидность приборов – датчики абсолютного давления (ДАД).
Впрыск бензина с воздухом производится в камеры сгорания принудительно . Давление в топливной рампе, куда подключены все форсунки, обеспечивает электрический бензонасос. Когда распылители потребляют мало горючего, давление в топливной магистрали ограничивается клапаном, сбрасывающим бензин обратно в бак.
«Видя» положение коленчатого вала, контроллер выбирает момент включения форсунки, когда поршень в цилиндре движется вниз. Количество подаваемой смеси зависит от длительности работы распылителя и определяется блоком управления по датчикам положения дросселя и ДМРВ. Остальные измерители нужны для корректировки пропорций бензина и воздуха в смеси.
Благодаря лямбда-зонду, вмонтированному в выхлопную трубу, контроллер осведомлен о качестве сжигания топлива. Измерители скорости и детонации дают более полную картину работы силового агрегата. В двигатели более современных автомобилей ставятся дополнительные приборы – датчики распределительных валов, позволяющие электронному блоку отслеживать фазы газораспределения.
Если вкратце подвести итоги, то разница между карбюратором и инжектором заключается в следующем:
Справка. Принцип инжектора давным-давно реализован в дизельных моторах. Распылители подают чистую солярку прямо в цилиндры во время такта сжатия.
Невзирая на сложность конструкции и обилие мелких элементов, карбюратор проще обслужить своими руками. Автолюбитель может самостоятельно разобрать агрегат, почистить жиклеры, заменить мембраны или настроить уровень бензина в поплавковой камере.
Не так легко с инжектором – найти неполадки электронной схемы или датчиков гораздо сложнее. Но здесь играет роль надежность системы – карбюратор требует обслуживания 1 раз за 20 тыс. км пробега, а форсунки желательно чистить с интервалом 40–50 тыс. км. Срок службы датчиков составляет не менее 50 тыс. км, за это время карбюратор придется разобрать дважды. Учтите, что в процессе эксплуатации нередко засоряются жиклеры и приходят в негодность диафрагмы.
По эксплуатационным характеристикам инжектор тоже выигрывает и вот почему:
По указанным причинам водители автомобилей, оснащенных инжектором, никогда не вернутся обратно к карбюратору, а молодое поколение вообще о нем не знает. Устаревший способ топливоподачи сохраняется лишь на некоторых спортивных машинах и отечественных авто с большим пробегом.
