Последствия подсоса воздуха в двигателе

Виды систем впрыска бензиновых двигателей

Впрыск может быть:

центральным (ДВС с карбюраторами, наддроссельный впрыск),
распределённый или коллекторный (осуществляется отдельной форсункой в каждый цилиндр двигателя),
непосредственный (осуществляется напрямую в камеры сгорания, отдельными форсунками), встречается в разных вариациях, характерен для современных автомобилей.

Варианты топливных систем бензиновых двигателей (R R. Bosch)

Решения с карбюраторами

Дольше всего человечество знакомо с подачей топлива посредством карбюратора. И не потому, что такие решения лучшие, а потому что они – первые. И множество лет – единственно доступные. Карбюратор был неотъемлемой частью топливной системы на около сотни лет. Нельзя сказать, что сейчас карбюраторы полностью исчезли из жизни, но на легковой и коммерческий транспорт карбюраторы ставить перестали. Их можно увидеть только на средствах механизации, которые применяются для садовых, строительных работ.
Автопром же перестал выпускать машины с карбюраторной системой еще в 90-е годы прошлого века.

Принцип их действия основан на принципе втягивания топлива в поток воздуха, проходящего через карбюратор. Всё это возможно за счет сужения воздушного канала и разрежения воздуха.

Объём воздуха, который проходит через сужение воздушного канала, пропорционален объёму топлива, поступающего через распылитель карбюратора. Благодаря этому несложно в автоматическом режиме поддерживать требуемое соотношение топлива к воздуху.

Как работает устройство?

Топливо из бака забирает насос (управляемый механически или электрически – в зависимости от модели).
ДВС запускается, и поток воздуха, проходящий через сужение воздушного канала карбюратора, создает разрежение.
В смесительную камеру карбюратора поступает топливо.
Жиклер (калиброванное отверстие) дозирует топливо.

С точки зрения работы всё достаточно просто. Так почему же карбюраторы уходят в историю?
Здесь достаточно много причин:

Низкая экономичность, а соответственно, и низкий уровень топливной эффективности.
Проблемы при переменных режимах работы, обусловленные низкими динамическими качествами.
Прямая зависимость от положения двигателя.
Выброс в окружающую среду большого количества вредных веществ (несоответствие нормативам эмиссии газообразных вредных выбросов в атмосферу).

Особенности системы впрыска

Основным преимуществом системы впрыска считают точную дозировку топлива, необходимую для оптимальной работы двигателя в определенный момент и под определенной нагрузкой. Этого позволила добиться только электронная система управления. Старые инжекторные системы имели механическое управление и подавали бензин по средним потребностям мотора. Современный инжектор способен точно вычислить сколько топлива необходимо и в какой момент его нужно подать. Синхронизация системы питания с зажиганием позволяет оперативно менять как угол опережения подачи искры, так и момент подачи бензина, поэтому теоретически, инжекторные системы должны быть эффективнее и экономичнее карбюраторных.

Причины отказа, связанные с датчиками инжектора.

Датчик коленчатого вала (датчик коленвала).

При полном отказе этого датчика автомобиль скорее всего, даже не заведётся. Отказ датчика коленчатого вала неисправность достаточно редкая, но всё же встречается. Датчик может давать неверные показания, в случае если он неплотно прикручен к корпусу мотора. От вибрации он может менять свое положение в посадочном месте, что крайне недопустимо. При увеличении расстояния между датчиком и задающим диском (насечки, на которые срабатывает датчик) начинаются сбои в работе двигателя. Косвенным признаком необходимости проверки датчика коленчатого вала служит отсутствие зажигания. Именно импульсы с датчика коленвала использует ЭБУ для расчета момента подачи искры и впрыска топлива. Это значит, что искра может отсутствовать не только из-за неисправности системы зажигания, но и из-за отказа датчика коленчатого вала.

Датчик коленчатого вала

Датчик положения распредвала.

Вторая причина неисправности инжекторного мотора. При сбоях в его работе или при поломке форсунки двигатель переключается в асинхронный режим подачи смеси. Это значит, что смесь в цилиндры впрыскивается не зависимо от того, в каком положении и такте находится поршень. В таких случаях как правило возрастает расход топлива и загорается лампа Check Engin.

Датчик положения распредвала

Датчик температуры охлаждающей жидкости ДТОЖ.

Лампа Check Engin загорится в таком случае или при обрыве провода датчика или при коротком замыкании. этого датчика. Если же датчик сильно врёт и показывает неправильную температуру, то автомобиль может и вовсе не завестись, причём причина проста.

Представьте, что истинная температура двигателя +20°C, а датчик показывает -20°C. Что происходит в таком случае? ЭБУ даёт команду на впрыск большего количества топлива, думая, что мотор холодный. В результате происходит перенаполнение цилиндров топливом и двигатель просто захлёбывается бензином. Даже если автомобиль и завелся, с неисправным датчиком температуры будет повышенный расход топлива.

Датчик температуры охлаждающей жидкости ДТОЖ

Следует учитывать, что на автомобиле могут быть установлены два и больше датчика температуры ОЖ. Один из них дает показания для ЭБУ, второй – на приборную панель (в некоторых авто панель берёт показания из ЭБУ). Внимательно изучите какой датчик в вашем автомобиле, где стоит и за что каждый из них отвечает.

Датчик кислорода (лямбда зонд).

При поломке датчика кислорода будет повышенный расход топлива, могут появиться перебои в работе двигателя. Датчик чаще всего продолжает работать, но его показания отличаются от реальных. В результате чего ухудшается расход и общая динамика машины. Могут появиться перебои в работе двигателя. В большинстве случаев, в память ЭБУ заноситься код ошибки, при этом загорается лампа, сигнализирующая о неисправности инжектора – Check Engin.

Датчик кислорода (лямбда зонд)

Датчик массового расхода воздуха – ДМРВ.

Машина работает с перебоями, плохо запускается двигатель, глохнет на ходу или при сбросе педали газа? Все эти причины могут являться причиной неисправности датчика расхода воздуха. Если мотор не заводиться как обычно, а заводиться только с нажатием педали газа, то причина может быть в ДМРВ. Этот датчик показывает сколько воздуха поступает в двигатель. ЭБУ в свою очередь, основываясь на показаниях, рассчитывает, сколько необходимо подать топлива в цилиндры.

Датчик массового расхода воздуха – ДМРВ

Если датчик исправен, то следует проверить подсос воздуха после него. Так как в таком случае реальное количество воздуха от замеренного будет отличаться. Вообще для инжектора подсос воздуха – одна из самых распространенных проблем. В ЭТОЙ статье подробно описано как легко найти и устранить подсос воздуха самому.

Датчик положения дроссельной заслонки – ДПДЗ.

Если автомобиль “не отзывчив” на педаль газа, плавают или самопроизвольно меняются обороты, неустойчивый холостой ход, то причиной неисправности может быть ДПДЗ. Автомобиль может даже не запуститься, если ДПДЗ даёт неверные показания.

Датчик положения дроссельной заслонки – ДПДЗ

Представьте, что вы запускаете двигатель, не нажимая на педаль газа, как и положено, а датчик показывает ЭБУ что педаль нажата на половину. Конечно же ЭБУ увеличивает количество впрыскиваемого топлива, считая, что вы нажали на педаль и нужно поддать газку. Как итог – залитые цилиндры, автомобиль глохнет, либо не заводиться совсем. Лампа Check Engin в таком случае может и не загореться, ведь датчик работает, он просто даёт неверные показания.

Топливная система

Топливная система (другое наименование система питания топливом)предназначена для питания двигателя автомобиля топливом, а также его хранения и очистки. Конструкция топливной системы автомобиля включает топливный бак, топливный насос, топливный фильтр, систему впрыска, которые последовательно соединены топливопроводами.

Топливная система бензинового и дизельного двигателей имеет, в основном, аналогичное устройство. Принципиальные отличия имеет система впрыска.

Топливный бак предназначен для хранения запаса топлива, необходимого для работы двигателя. Топливный бак в легковом автомобиле обычно располагается в задней части на днище кузова. Емкость топливного бака обеспечивает в среднем 500 км пробега конкретного автомобиля. Топливный бак изолирован от атмосферы. Вентиляцию топливного бака производит система управления паров бензина.

Топливный насос подает топливо в систему впрыска и поддерживает рабочее давление в топливной системе. Топливный насос устанавливается в топливном баке и имеет электрический привод. При необходимости используется дополнительный (подкачивающий) насос (не путать с топливным насосом высокого давления системы впрыска дизельных двигателей и системы непосредственного впрыска).

В топливном баке вместе с насосом устанавливается датчик управления топлива. Конструкция датчика включает поплавок и потенциометр. Перемещение поплавка при изменении уровня топлива в баке приводит к изменению положения потенциометра. Это, в свою очередь, приводит к повышению сопротивления в цепи и уменьшению напряжения на указателе запаса топлива.

Очистка поступающего топлива осуществляется в топливном фильтре. На современных автомобилях в топливный фильтр встроен редукционный клапан, регулирующий рабочее давление в системе. Излишки топлива отводятся от клапана по сливному топливопроводу. На двигателях с непосредственный впрыском топлива редукционный клапан в топливном фильтре не устанавливается.

Топливный фильтр топливной системы дизельных двигателей имеет несколько иную конструкцию, но суть его работы остается прежней. С определенной периодичностью производится замена топливного фильтра в сборе или, только, фильтрующего элемента.

Топливо в системе циркулирует по топливопроводам. Различают подающий и сливной топливопроводы. В подающем топливопроводе поддерживается рабочее давление. По сливному топливопроводу излишки топлива удаляются в топливный бак.

Система впрыска предназначена для образования топливно-воздушной смеси за счет впрыска топлива.

Работа топливной системы осуществляется следующим образом. При включении зажигания топливный насос закачивает топливо в систему. При прохождении через топливный фильтр происходит его очистка. Далее топливо поступает в систему впрыска, где происходит распыление и образование топливно-воздушной смеси.

На некоторых автомобилях рабочее давление в топливной системе создается при открытии водительской двери (включается топливный насос).

Схема подачи топлива в дизельный и бензиновый двигатели

У дизельного двигателя топливо подается через форсунку непосредственно в камеру сгорания, где происходит его смешивание с воздухом. На некоторые бензиновые моторы также устанавливается топливная система с непосредственным впрыском. Их отличие от дизеля заключается лишь в способе поджигания рабочей смеси: бензин поджигается свечой зажигания, дизтопливо – сжатием. Непосредственный впрыск позволяет достичь наиболее высокой топливной экономичности, однако из-за сложности конструкции широкого применения в бензиновых двигателях не нашел, тогда как для дизеля это единственно возможный вариант.

Источник

Система датчиков инжекторных двигателей

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

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

Принцип действия системы непосредственного впрыска

Система непосредственного впрыска в результате работы обеспечивает несколько видов смесеобразования:

послойное ;
стехиометрическое гомогенное ;
гомогенное.

Многообразие в смесеобразовании определяет высокую эффективность использования топлива (экономия, качество образования смеси, ее полное сгорание, увеличение мощности, уменьшение вредных выбросов) на всех режимах работы двигателя.

Послойное смесеобразование используется при работе двигателя на малых и средних оборотах и нагрузках. Стехиометрическое (другое наименование – легковоспламеняемое) гомогенное (другое наименование – однородное) смесеобразование применяется при высоких оборотах двигателя и больших нагрузках. На бедной гомогенной смеси двигатель работает в промежуточных режимах.

При послойном смесеобразовании дроссельная заслонка почти полностью открыта, впускные заслонки закрыты. Воздух поступает в камеры сгорания с большой скоростью, с образованием воздушного вихря. Впрыск топлива производится в зону свечи зажигания в конце такта сжатия. За непродолжительное время до воспламенения в районе свечи зажигания образуется топливно-воздушная смесь с коэффициентом избытка воздуха от 1,5 до 3. При воспламенении смеси вокруг нее остается достаточно много чистого воздуха, выступающего в роли теплоизолятора.

Рабочий процесс поддерживается движением воздуха в цилиндрах. В зависимости от нагрузочного и скоростного режимов регулируется интенсивность движения воздуха, при этом, обеспечивается создание гомогенной или послойной смеси.

Гомогенное стехиометрическое смесеобразование происходит при открытых впускных заслонках, дроссельная заслонка при этом открывается в соответствии с положением педали газа. Впрыск топлива производится на такте впуска, что способствует образованию однородной смеси. Коэффициент избытка воздуха составляет 1. Смесь воспламеняется и эффективно сгорает во всем объеме камеры сгорания.

Бедная гомогенная смесь образуется при максимально открытой дроссельной заслонке и закрытыми впускными заслонками. При этом создается интенсивное движение воздуха в цилиндрах. Впрыск топлива производится на такте впуска. Коэффициент избытка воздуха поддерживается системой управления двигателем на уровне 1,5. При необходимости в состав смеси добавляются отработавшие газы из выпускной системы, содержание которых может доходить до 25%.

Инжекторные топливные системы

Инжекторные топливные системы в настоящее время применяются гораздо чаще карбюраторных, особенно на бензиновых двигателях легковых автомобилей. Впрыск бензина во впускной коллектор инжекторного двигателя осуществляется с помощью специальных электромагнитных форсунок (инжекторов), установленных в головку блока цилиндров и управляемых по сигналу от электронного блока. При этом исключается необходимость в карбюраторе, так как горючая смесь образуется непосредственно во впускном коллекторе.

Различают одно- и многоточечные системы впрыска. В первом случае для подачи топлива используется только одна форсунка (с ее помощью готовится рабочая смесь для всех цилиндров двигателя). Во втором случае число форсунок соответствует числу цилиндров двигателя. Форсунки устанавливают в непосредственной близости от впускных клапанов. Топливо впрыскивают в мелко распыленной виде на наружные поверхности головок клапанов. Атмосферный воздух, увлекаемый в цилиндры вследствие разрежения в них во время впуска, смывает частицы топлива с головок клапанов и способствует их испарению. Таким образом, непосредственно у каждого цилиндра готовится топливовоздушная смесь.

В двигателе с многоточечным впрыском при подаче электропитания к электрическому топливному насосу 7 через замок 6 зажигания бензин из топливного бака 8 через фильтр 5 подается в топливную рампу 1 (рампу инжекторов), общую для всех электромагнитных форсунок. Давление в этой рампе регулируется с помощью регулятора 3, который в зависимости от разрежения во впускном патрубке 4 двигателя направляет часть топлива из рампы обратно в бак. Понятно, что все форсунки находятся под одним и тем же давлением, равным давлению топлива в рампе.

Когда требуется подать (впрыснуть) топливо, в обмотку электромагнита форсунки 2 от электронного блока системы впрыска в течение строго определенного промежутка времени подается электрический ток. Сердечник электромагнита, связанный с иглой форсунки, при этом втягивается, открывая путь топливу во впускной коллектор. Продолжительность подачи электрического тока, т. е. продолжительность впрыска топлива, регулируется электронным блоком. Программа электронного блока на каждом режиме работы двигателя обеспечивает оптимальную подачу топлива в цилиндры.

Для того чтобы идентифицировать режим работы двигателя и в соответствии с ним рассчитать продолжительность впрыска, в электронный блок подаются сигналы от различных датчиков. Они измеряют и преобразуют в электрические импульсы значения следующих параметров работы двигателя:

угол поворота дроссельной заслонки
степень разрежения во впускном коллекторе
частота вращения коленчатого вала
температура всасываемого воздуха и охлаждающей жидкости
концентрация кислорода в отработавших газах
атмосферное давление
напряжение аккумуляторной батареи
и др.

Двигатели с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд неоспоримых преимуществ перед карбюраторными двигателями:

топливо распределяется по цилиндрам более равномерно, что повышает экономичность двигателя и уменьшает его вибрацию, вследствие отсутствия карбюратора снижается сопротивление впускной системы и улучшается наполнение цилиндров
появляется возможность несколько повысить степень сжатия рабочей смеси, так как ее состав в цилиндрах более однородный
достигается оптимальная коррекция состава смеси при переходе с одного режима на другой
обеспечивается лучшая приемистость двигателя
в отработавших газах содержится меньше вредных веществ

Вместе с тем системы питания с впрыском бензина во впускной коллектор имеют ряд недостатков. Они сложны и поэтому относительно дорогостоящи. Обслуживание таких систем требует специальных диагностических приборов и приспособлений.

Наиболее перспективной системой питания топливом бензиновых двигателей в настоящее время считается довольно сложная система с непосредственным впрыском бензина в камеру сгорания, позволяющая двигателю длительное время работать на сильно обедненной смеси, что повышает его экономичность и экологические показатели. В то же время из-за существования ряда проблем системы непосредственного впрыска пока не получили широкого распространения.

Подсос воздуха во впускном коллекторе

Если в двигатель проникает воздух, который не «видят» расходомер воздуха или датчик абсолютного давления, будет формироваться слишком бедная смесь топлива и воздуха. Эта проблема вызвана подсосом воздуха во впускном тракте.

Основные причины:

перегрев мотора (сказывается на состоянии прокладок);
внешнее вмешательство;
повреждение прокладок в результате неправильного использования карбклинера.

Очень часто трудности могут возникнуть в том случае, если повреждено уплотнение между впускным коллектором и головкой блока цилиндров, поскольку обнаружить такой подсос визуально непросто.

Поиск подсоса в коллекторе

На бензиновых моторах лишний воздух может оказаться в коллекторе из-за разгерметизации воздуховодов, износа уплотнительных резинок топливных форсунок или повреждений шлангов, ведущих к вакуумному усилителю тормозов.

Для того чтобы найти подсос воздуха используют разные способы:

Перекрытие подачи воздуха. Необходимо отсоединить патрубок от корпуса фильтра и завести мотор. После этого прикройте рукой патрубок – если подсоса нет, двигатель заглохнет. Если двигатель продолжает работать, и вы слышите шипение, подсос точно есть.
Пережим шлангов. Необходимо запустить мотор и через определенное время постараться услышать шипение. Если обнаружить место повреждения герметичности не удалось, надо по очереди пережимать шланги, которые соединены с ресивером. Если вы пережали и отпустили шланг, и это повлияло на работу силового агрегата, ищите проблему в данной зоне.
Сжатый воздух. Систему впуска неработающего двигателя необходимо обработать мыльным раствором, после чего перекрыть подачу воздуха от фильтра и закачать воздух через одну из трубок.
Опрыскивание горючей смесью. Для поиска места подсоса воздуха в двигатель применяются такие средства как бензин, WD-40 или очиститель карбюратора. С помощью выбранного средства необходимо опрыскивать все стыки. Когда жидкость окажется в месте подсоса, вы заметите изменения в работе двигателя (обороты должны вырасти или упасть). Для опрыскивания лучше использовать медицинский шприц.

Применяя этот метод, проверьте такие места: патрубок между клапанной крышкой и регулятором холостого хода, патрубок между датчиком массового расхода воздуха и РХХ, соединение впускного коллектора и дроссельной заслонки, соединение коллектора и головки блока цилиндров, уплотнения форсунок, все шланги в зонах крепления хомутов.

Дымогенератор. Далеко не у всех автомобилистов есть такое приспособление, в связи с чем обычно его используют в автомастерских. Вы можете купить готовое решение или изготовить его самостоятельно (инструкций и видео в Интернете хватает). Суть в том, что необходимо обеспечить подачу дыма через любой шланг во впускной коллектор. В проблемных местах дым будет просачиваться.