Новости
  СХЕМА ПРОЕЗДА

    

 

Инжекторы бензиновых двигателей - причины и последствия загрязнений

1.  Из истории создания инжекторов.

 

В 1951 г. в автомобилестроении впервые была применена первая система впрыска топлива. Западногерманской фирмой Bosch был впервые оснащён механической системой непосредственного впрыска бензина двухтактный двигатель. Он был установлен на микролитражном купе "700 Sport" фирмы Goliath из Бремена.

В 1954 году появился Mercedes-Benz 300 SL - легендарное купе "Крыло Чайки", двигатель которого оснащался аналогичной механической системой впрыска Bosch. Тем не менее до эпохи появления дешёвых микропроцессоров и введения в странах Запада жёстких требований к экологической безопасности автомобилей идея инжекторного впрыска популярностью не пользовалась и только с конца 1970-х их массовым внедрением занялись все ведущие мировые автопроизводители.

Первой серийной моделью с электронным управлением системы впрыска бензина стал седан Rambler Rebel ("Бунтарь") 1957 модельного года, который выпускала фирма Nash,  входившая в качестве отделения в состав концерна АМС.

Нижневальная V-образная "восьмерка" Rebel объемом 5,4 л в карбюраторном варианте развивала 255 л.с., а в заказной версии Е1есtгоjесtог  уже 290 л.с. Разгон до 100 км/ч у такого седана занимал менее 8 секунд.

К концу первого десятилетия 21 века системы распределённого и прямого электронного впрыска практически вытеснили карбюраторы на легковых и легких коммерческих автомобилях. Автомобили, оснащенные современными системами впрыска, топлива имеют массу преимуществ перед карбюраторными моторами: меньший расход топлива, отсутствие проблем с "холодным" пуском и прогревом двигателя, отсутствие необходимости в регулировке систем подачи топлива и зажигания.

По мнению специалистов, процедура чистки инжекторов должна проводиться каждые 20-30 тыс. км. Но практика эксплуатации и обслуживания современных двигателей, оборудованных инжекторной топливной системой, показывает, когда топливо не соответствует принятым в развитых странах нормам, топливные магистрали, инжекторы, регуляторы топпивного давления и другие элементы системы инжекторных двигателей требуют профилактической очистки примерно каждые 10-15 тыс. километров пробега.

 

2.  Обзор типов инжекторов бензиновых двигателей.

 

В настоящее время существуют несколько типов топливных систем двигателей легковых автомобилей и легких внедорожников. Эти системы управляются с помощью электронных контроллеров, используя один или более инжекторов: которые открываются и закрываются с помощью соленоида.

Число инжекторов разное, в зависимости от конструкции системы и (или) числа цилиндров. Может быть только один инжектор, чтобы дозировать топливо всем цилиндрам, или один инжектор для каждого цилиндра.

В импульсной системе впрыска инжекторы открыты и закрыты в точных и регулярных интервалах, измеренных в миллисекундах (мс). Импульсная система дозирует количество топлива, изменяя время импульса открытого состояния инжектора. Инжекторы (форсунки) открываются и закрываются с помощью соленоидов, обмотки которых запитывются и обесточиваются в течение определенного времени.

На некоторых двигателях используется timed injection system (фазированный впрыск во впускные каналы). В timed injection system есть инжектор для каждого цилиндра двигателя, инжектором управляют таким же образом, как в системе MFI. Однако, инжектор дозирует топливо, только во время открытого состояния впускного клапана каждого цилиндра. Такую систему называют последовательной распределенной системой впрыска топлива (SFI).

Обе системы дозируют распыленное топливо или во впускной коллектор или во впускной канал цилиндра.

 

Throttlе body injection (TBI) - центральный впрыск топлива.

В системе TBI топливо дозируется одним или двумя инжекторами в соответствующий канал дросселя и доставляется в цилиндры двигателя через впускной коллектор. Импульсы управления инжектора активизируются через равные промежутки времени, обычно в соответствии с порядком зажигания двигателя, с помощью электронного блока управления двигателем (ЕСМ).

Впрыск топлива не синхронизирован к времени открытия впускного клапана двигателя. В спаренной системе TBI инжекторы пульсируют поочередно.

Поскольку распыление топлива не зависит от величины вакуума во впускном коллекторе, у TBI есть много преимуществ перед карбюраторными системами:

-топливо распыляется эффективнее во время холодного пуска и прогрева двигателя;

-регулировка обогащения топливной смеси бол ее точно во время холодного пуска, в зависимости от температуры двигателя и окружающей температуры;

-обогащение смеси сохраняется минимальное, необходимое для холодного пуска;

-единственный механизм в TBI-дроссельная заслонка;

-воздушно-топливная смесь оптимальна во всех эксплуатационных режимах двигателя;

-дозирование топлива точно регулируется, поэтому улучшается экономия топлива и уменьшаются вредные выбросы.

 

Multiport Fuel Injection (МFI) - paспределённый впрыск топлива.

Система распределенного впрыска использует один инжектор для каждого цилиндра в двигателе. Есть и исключения, например, в двигателе LT5 VB Корвета ZR1 есть два инжектора на цилиндр.

В системе MFI топливо распыляется в сужающемся патрубке впускного коллектора на расстоянии от 7 до 10 сантиметров от впускного клапана. Системы MFI, за некоторым исключением, используют такой же импульсный сигнал, как системы TBI, для управления инжекторами.

Импульсы управления инжекторов синхронизированы с последовательностью зажигания двигателя. Исключения - Sequential Multiport Fuel Injection systems, которые используют сигналы датчиков положения  распредвала и (или) коленвала в дополнение к сигналам системы зажигания. В результате использования индивидуального инжектора для каждого цилиндра, MFI обеспечивает дополнительные преимущества перед системой TBI. Вращающий момент двигателя увеличивается в результате:

-поток подводимого к цилиндрам воздуха более плотный;

-воздушно-топливная смесь имеет более низкую температуру, это увеличивает наполнение цилиндров двигателя и устраняет раннее испарение топлива.

Работа системы снижения вредных выбросов улучшена в результате:

-улучшенного и оптимального смесеобразования;

-устранение проблем конденсации и стекания топлива по стенкам впускного коллектора;

-в результате режима обеднения, экономится топливо во время прогрева двигателя;

-улучшается проветривание цилиндров двигателя, так как во впускном коллекторе нет остатков распыленного топлива.

Улучшается экономия топлива в результате:

-полноценной работы двигателя на обедненной воздушно-топливной смеси;

-более точное управление потоком распылённого топлива.

 

 

Central Multiport Fuel Injection (CMFI) - Распределенный впрыск с центральным инжектором.

Отдельная форма MFI - Central Мultiport Fuel Injector. Эта система впрыска используется, например, на 4.3-литровом V6 двигателе L35 Chevrolet Blazer.

Вместо отдельных инжекторов для каждого цилиндра, центральный инжектор подводит топливо под давлением к проходному клапану в каждом цилиндре.

Эта система-экономичный способ обеспечить распределенный впрыск топлива с помощью одного инжектора.

 

3.  Признаки грязных инжекторов.

 

В процессе работы двигателя на элементах его топливной системы - инжекторах [форсунках), топливопроводах, топливной рейке, регуляторе давления, выпускных клапанах двигателя постепенно осаждаются загрязнения, находящиеся в любом бензине, независимо от его качества.

Например, на распылителе форсунки отложения накапливаются в основном в течение нескольких минут после остановки двигателя, пока он горячий. Происходит это из-за того, что легкие фракции бензина улетучиваются, а тяжелые образуют слой твердых отложений, которые со временем увеличиваются до такой степени, что ухудшают работу, а в дальнейшем и выводят из строя сами инжекторы (форсунки).

Загрязнение распылителей (форсунок) ухудшает образование топливно-воздушной смеси, а в регуляторе давления нарушается герметичность затворного клапана. Ни для кого не секрет, что качество нашего отечественного топлива оставляет желать лучшего. В состав бензинов вводят разнообразные примеси, повышающие октановое число, соединения серы, бензол, олефин, грязь, вода и т.д. Некоторые продавцы бензинов не стесняются разбавлять бензин газоконденсатом.

  В процессе сгорания бензина, особенно некачественного, образуется большое количество смолистых отложений, которые обильно осаждаются в топливных магистралях, топливной рейке, внутри и снаружи инжекторов. Отложения на инжекторах представляют собой чёрно- коричневую лаковую корку и шлаковые наросты, которые трудно очищаются и не растворяются в бензине.

Признаки загрязненных инжекторов имеют практически на всех моделях современных автомобилей одинаковую картину:

-неустойчивый холостой ход автомобиля, двигатель "троит", говорят, что работает как "старый дизелек";

-затрудненный пуск двигателя, двигатель запускается с второго-третьего раза, трудно стабилизируются холостые обороты;

-провал при резком нажатии на педаль акселератора, некомфортное вождение;

-ухудшение разгона автомобиля и потеря мощности, автомобиль с АКПП затягивает низшие передачи, вяло набирает скорость, слышны хлопки в выпускной системе;

-пропуски воспламенения топливной смеси, подергивания при разгоне, присутствуют коды ошибок по потере искрообразования (misfire), сопровождающиеся выходом из строя свечей зажигания, в/в проводов, катушек зажигания;

-выход из строя кислородных датчиков [02 sensors) и каталитического нейтрализатора, сокращение ресурса обусловлено повышенной температурой выпускных газов и большим количеством несгоревших компонентов, которые осаждаются в выпускном тракте;

-постоянно увеличивающийся расход топлива, так как загрязнение и нжекторов - постепенный процесс, то водитель обычно замечает это не сразу.

 

4.  Последствия продолжительной работы двигателя с загрязненными инжекторами.

 

Неприятные последствия, возникающие при работе двигателя с загрязненными инжекторами, можно разделить по времени воздействия на III стадии:

-I стадия возникает при пробегал 10-30 тыс. км, потеря мощности и некомфортное вождение (вялый разгон, провалы при ускорении, повышенный расход топлива, некорректный режим переключения передач в АКПП с электронным управлением, присутствие кодов ошибок в блоке управления двигателем, связанных с работой системы зажигания, кислородных датчиков и др.);

-II стадия наступает от 30 тыс. км, на фоне резкой потери мощности, наступает повреждение узлов высоковольтной части системы зажигания (малый ресурс свечей, "пробой" высоковольтных проводов, выход из строя катушек зажигания), двигатель с трудом заводится (а иногда совсем отказывает заводиться) в условиях низких температур. Накапливается нагар и шлаковые отложения на тарелках клапанов газораспределения, в камерах сгорания, поршнях двигателя. В связи с неэффективным режимом сгорания воздушно-топливной смеси, накапливаются отложения сажи и шлаков на кислородных датчиках и в катализаторе выпускной системы двигателя. Кислородный датчик выходит из строя, не отработав положенный ресурс, катализатор перегревается и начинает разрушаться.

-III стадия наступает всегда, если не будут приняты меры устранения последствий повреждений в I и II стадиях, перегрев и повреждение выпускных клапанов, "залегание" поршневых колец, как следствие этого, резкий износ цилиндров и в итоге - капитальный ремонт двигателя.

 

5.  Почему выходят из строя инжекторы.

 

Инжектор-сложный высокоточный механизм, рассчитанный на более чем 1 миллиард циклов срабатываний. Но это верно тол ко лишь в идеалных лабораторных условиях. В зависимости от фирм-производителей (не будем в этой статье рекламировать одних и принижать других) инжекторы имеют разный ресурс полноценной работы и сопротивляемость агрессивным воздействиям примесей в топливе. Так, например:

-если в топливе присутствует вода, то клапан инжектора, изготовленный из низкокачественной стали, корродирует, особенно при длительном простое автомобиля. Последствия - нестабильное дозирование топлива, утечка топлива, нарушение формы и направления факела распыленного топлива, необратимое повреждение клапана инжектора;

-если в топливе присутствуют мелкодисперсные твердые частицы, проникающие через фильтр тонкой очистки (ржавчина, мелкий песок, некоторые порошкообразные присадки для повышения октанового числа и т.п.), то клапан подвергается абразивному воздействию. Представьте себе, через дозирующее отверстие в доли миллиметра проходят тысячи литров загрязненного топлива под давлением от 2 до 8 атмосфер. Вследствие этого - искажение геометрии дозирующего отверстия (дюзы), нарушение формы факела топлива, нестабильная производительность инжектора;

-присутствие полимерных частиц в топливе (не секрет, что бензовозы некоторых автозаправок иногда используются для перевозки жидких полимеров, затем в них же без промывки заливают топливо для автозаправочных станций). Так эти присадки попадают в бензобаки наших автомобилей. Здесь на первый план выходит способность материала инжектора и его фильтра сопротивляться адгезии (прилипающей способности) полимерных частиц. При низкой сопротивляемости ресурс работы инжектора резко падает, так как полимерные частицы трудно растворяются даже в современных моющих составах приборов очистки инжекторов топливных систем.

К сожалению, во всех перечисленных случаях, восстановить нормальную работу инжектора невозможно никакими средствами чистки и профилактики топливных систем. Поможет только замена на исправный инжектор.

Разумеется, подобные ситуации возникают достаточно редко (ведь нужно постараться, например, годами упорно заправляться исключительно только грязным бензином из ржавой бочки), но в нашей практике встречались, и неоднократно. Инжекторы двигателей известных производителей очень надежны и износостойки. Ресурс инжекторов рассчитан практически на весь срок разумной эксплуатации автомобиля, то есть 200-300 тысяч километров.

В основном необратимые повреждения инжекторов возникают из-за неаккуратности в обслуживании (поковырял шилом входное отверстие и разорвал тончайший нейлоновый фильтр), некомпетентности (проверил, работает ли инжектор от аккумулятора, а обмотка соленоида инжектора рассчитана на меньшее напряжение) и т.д.

Встречаются случаи выхода из строя соленоида инжектора при повреждении электронного ключа в блоке управления двигателем, бывает и заводской брак - обрыв обмотки соленоида, нерабочий затворный клапан инжектора и др.

 

6.  Профилактика, диагностика и обслуживание инжекторов.

 

Основная причина плохой и нестабильной работы инжекторов двигателей [если не учитывать некомпетентное вмешательство и заводской брак)является только качество используемого топлива. Ни манера вождения, ни режим эксплуатации автомобиля не может влиять на ресурс работы топливных инжекторов.

В процессе загрязнения от некачественного топлива происходит ухудшение следующих технических параметров инжекторов:

-качество распыления топлива, форма конуса факела и размер распыленных частиц бензина;

-пропускной способности и нжекторов, нестабильное дозирование объемов топлива (за каждый цикл работы), необходимых для обеспечения нормальной воздушно-топливной смеси;

-нарушение герметичности затворного клапана инжектора, утечка топлива через дюзы в закрытом состоянии клапана.

Можно много раз повторять: инжектор - сложный высокоточный механизм. Стоимость инжектора современного двигателя колеблется в среднем от 1500 до 10000 руб. (в зависимости от производителя и класса двигателя), поэтому гораздо более выгодно (при

подозрительно увеличивающемся расходе бензина, прогрессирующей "тупости и вялости"

двигателя) вовремя сделать профилактическую чистку инжекторов.

Процедура чистки инжекторов рекомендована через каждые20 - 25 тыс. км, при условии

использования более-менее качественных бензинов. Это гораздо дешевле, чем заменить грязный инжектор на новый, а в будущем заплатить за капитальный ремонт двигателя, который как всегда застанет Вас врасплох. Даже, если Вас не удовлетворила работа двигателя после стандартной процедуры чистки, не следует спешить менять инжекторы, это достаточно надежный механизм. Сделайте проверку, проконсультируйтесь у опытного специалиста. Знайте, затраты на диагностику всегда меньше, чем замена всех подряд

"подозрительных" деталей и узлов двигателя.