Как работает электронный впрыск в машине: поймет даже школьник
У любого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания есть топливная система. Ее задача – доставить к двигателю топливо и воздух (без воздуха топливо не сможет гореть), смешать их в нужной пропорции, а затем подать в цилиндры. Причем подать не абы как, а в виде тумана из мельчайших капелек, потому что только тогда топливо сгорит эффективно.
Что было до электроники
Раньше эти задачи решали с помощью карбюраторов. Если совсем кратко описать его, то карбюратор – это хитроумное механическое устройство со сложной системой клапанов. В зависимости от того, насколько сильно водитель нажимает педаль газа, клапаны открываются на разную величину, регулируя подачу топлива и воздуха.
Что не так с карбюраторами
В жизни двигатель работает в очень разных условиях. Сразу после запуска, когда он холодный, ему нужен один состав топливной смеси, а когда разогреется до рабочей температуры – другой. Зависит он и от того, на малых и высоких оборотах едет автомобиль, при большой или малой нагрузке, разгоняется или тормозит, резко или плавно водитель нажимает педаль газа.
Поэтому карбюраторы с годами становились все сложнее в устройстве. И все равно инженерам не удалось создать конструкцию, которая бы одинаково хорошо работала во всех условиях. В результате топливо сгорает не целиком. А в результате расход бензина повышается, а из выхлопной трубы вылетают несгоревшее топливо, сажа и ядовитый угарный газ.
Решением этой проблемы стал электронный впрыск. Эксперименты с ним начались еще в середине 20 века. Затем в 1990-х годах экологические нормы резко усложнились – и это положило конец эпохе карбюраторов и замене их на электронику.
Как работает электронный впрыск
Когда водитель нажимает педаль газа, он открывает клапан, управляющий подачей воздуха (дроссельную заслонку). Фактически, нам следовало бы называть ее «педалью подачи воздуха». Впрочем, воздух тоже газ.
Когда в топливной смеси много воздуха и мало топлива, ее называют бедной. Если воздуха слишком много, капли топлива могут не воспламениться вовсе. Поэтому на увеличение подачи воздуха топливная система реагирует увеличением подачи топлива. Вот как это делается:
- В бензобаке находится топливный насос. Он не только подает бензин или дизель в двигатель, но и создает давление в топливной системе – напор нужен, чтобы топливо с силой впрыскивалось в цилиндры.
- Далее оно по топливной магистрали попадает в топливную рейку – канал над двигателем, распределяющий топливо по цилиндрам.
- Над каждым цилиндром находится топливная форсунка, или инжектор. Внутри форсунки находятся подпружиненный клапан и толкающий его плунжер, а на плунжер насажена магнитная катушка. Когда нужно впрыснуть топливо в цилиндр, электроника подает ток на катушку, магнитное поле выталкивает плунжер и клапан открывается.
ЭБУ и его датчики
Когда открыть клапан форсунки, на какую величину и как долго держать его открытым, решает бортовой компьютер машины – точнее, электронный блок управления двигателем (ЭБУ). Его важной частью является микросхема (чип), на которой записаны параметры работы двигателя во всех режимах (отсюда, кстати, слово чип-тюнинг).
Но для того, чтобы посылать команды, ЭБУ должен знать, что в двигателе происходит. За этоим следит множество датчиков, которые можно сравнить с нервной системой человека:
- Датчик массового расхода воздуха – понятно, он следит за поступлением воздуха в цилиндры.
- Датчик кислорода контролирует количество кислорода в выхлопных газах, помогая ЭБУ понять, насколько богата или обеднена топливная смесь.
- Датчик положения дроссельной заслонки контролирует открытие клапана, пускающего воздух в двигатель. Если он резко открылся, ЭБУ с упреждением увеличит подачу топлива.
- Датчик температуры охлаждающей жидкости нужен, чтобы компьютер знал, достиг ли мотор рабочей температуры.
- Датчик напряжения электрической сети нужен для регулировки оборотов холостого хода, чтобы не давать им упасть слишком низко.
- Датчик давления контролирует давление воздуха во впускном коллекторе, регулируя подачу топлива и воздуха.
- А по датчику оборотов двигателя компьютер понимает, когда нужно открывать и закрывать клапаны форсунок.