Устройство двигателя ВАЗ 2110 8 клапанов, карбюратор
1 – шкив привода генератора (демпфер); 2 – масляный насос; 3 – зубчатый шкив насоса охлаждающей жидкости; 4 – шатун; 5 – поршневой палец; 6 – натяжной ролик; 7 – зубчатый шкив распределительного вала; 8 – передняя крышка привода механизма газораспределения; 9 – ремень привода механизма газораспределения; 10 – задняя крышка привода распределительного вала; 11 – сальник распределительного вала; 12 – крышка головки блока цилиндров; 13 – распределительный вал; 14 – передняя крышка подшипников распределительного вала; 15 – сетка маслоотделителя системы вентиляции картера; 16 – задняя крышка подшипников распределительного вала; 17 – крышка маслозаливной горловины; 18 – топливный насос; 19 – распределитель зажигания; 20 – корпус вспомогательных агрегатов; 21 – отводящий патрубок рубашки охлаждения; 22 – толкатель; 23 – пружина клапана; 24 – датчик температуры охлаждающей жидкости; 25 – клапан; 26 – головка блока цилиндров; 27 – блок цилиндров; 28 – поршень; 29 – маховик; 30 – держатель заднего сальника коленчатого вала; 31 – задний сальник коленчатого вала; 32 – коленчатый вал; 33 – крышка коренного подшипника; 34 – поддон картера; 35 – приемник масляного насоса; 36 – крышка шатуна; 37 – передний сальник коленчатого вала; 38 – зубчатый шкив коленчатого вала; 39 – пробка сливного отверстия поддона картера; 40 – масляный фильтр; 41 – насос охлаждающей жидкости; 42 – выпускной коллектор; 43 – впускной коллектор; 44 – карбюратор; 45 – регулировочная шайба клапана; 46 – шланг вентиляции картера; 47 – сухарь клапана; 48 – направляющая втулка клапана; 49 – масляный щуп.
Основное различие инжекторного двигателя ВАЗ 2110 8 клапанов в системе питания, которая значительно сложнее устроена, но в этом есть свои плюсы. Инжекторный мотор экономичнее, мощнее, лучше и стабильнее работает. Однако в обслуживании такой двигатель требует диагностического оборудования, без которого выявить плохую работу силового агрегата бывает крайне сложно.
Инжекторные двигатели
Вместо недавно повсеместно распространенных карбюраторных двигателей сейчас в основном используются инжекторные или впрысковые двигатели. Принцип их работы относительно прост и чрезвычайно экономичен. Однако, чтобы оценить преимущество инжектора, нужно сначала разобраться, почему они пришли на смену карбюраторам.
Карбюратор служит для подачи топлива во впускной коллектор, где оно уже смешивается с воздухом, а оттуда распределяется в камеры сгорания поршней. На подачу и смешивание топлива с воздухом израсходуются силы двигателя – до десяти процентов. Бензин всасывается в коллектор благодаря разнице в давлении в атмосфере и коллекторе, а чтобы поддерживать нужный уровень давления, как раз и расходуются ресурсы двигателя.
Кроме этого у карбюратора есть и масса других недостатков, например, когда через карбюратор проходит слишком много топлива, он просто физически не успевает направить его через узкую горловину в коллектор, в результате чего карбюратор начинает коптить. Если же топливо ниже определенного уровня, то двигатель попросту не тянет и глохнет – знакомая многим ситуация.
Принцип работы инжектора
Инжектор, в принципе, исполняет в двигателе ту же работу, что и карбюратор – подает топливо в камеры сгорания поршней. Однако происходит это не из-за всасывания бензина в коллектор, а методом впрыска топлива через форсунки непосредственно в камеры сгорания или в коллектор, и здесь же происходит смешивание топлива с воздухом.
Инжекторы делятся на два основных вида:
- моновпрыск – топливо подается через форсунки в коллекторе, а затем распределяется непосредственно в камеры сгорания;
- распределенный впрыск – в головке цилиндров имеется форсунка для каждого поршня и смесь топлива с воздухом происходит в камере сгорания.
Преимущества инжектора
Система впрыска незамедлительно реагирует на любые изменения нагрузки на двигатель, как только увеличиваются обороты, впрыск производится чаще.
Автомобили с впрысковой системой легче заводятся, увеличивается динамический момент двигателя. Инжектор меньше реагирует на погодные условия, ему не требуется длительное прогревание при минусовых температурах воздуха.
Инжекторы более “дружелюбны” к экологии, уровень выбросов вредных веществ на 50-70 процентов ниже, чем у карбюратора.
Также они более экономны, поскольку топлива расходуется ровно столько, сколько нужно для бесперебойной работы двигателя в данный момент.
Недостатки впрысковых систем
К недостаткам можно отнести тот факт, что для нормальной работы двигателя требуется слаженная работа нескольких электронных датчиков, которые контролируют разные параметры и передают их на главный процессор бортового компьютера.
Высокие требования к чистоте топлива – узкие горлышки форсунок очень быстро будут забиваться, если пользоваться некачественным бензином.
Ремонт обходится очень дорого, а некоторые элементы вообще не подлежат восстановлению.
Как видим, ни одна система не лишена недостатков, однако преимуществ у инжектора значительно больше и именно из-за этого инжекторные двигатели пришли на замену карбюраторным.
Очень наглядное видео, в 3D, о принципе работы инжекоторного двигателя.
В данном видео вы узнаете о принципе работы системы питания инжекторного двигателя.
https://youtube.com/watch?v=HLvFx1FZAsU
КАРБЮРАТОР
Был изобретен первым, его утрированные модификации были еще на заре двигателей внутреннего сгорания, поэтому его можно назвать дедушкой современных систем питания двигателя.
Из чего состояла такая система (для примера я возьму ВАЗ 2101):
- Бак (для хранения топлива)
- Поплавок и совместно с ним трубка закачки бензина. Поплавок отслеживал уровень топлива и показывал его на панели приборов
- Топливная магистраль. Обычно это бензостойкие шланги и трубки (медь, алюминий)
- Топливный насос (диафрагменного типа). Качал с давлением в 20 – 30 кПа (около 0,3 атмосфер). Обычно находится в моторном отсеке, и был присоединен к двигателю. Почему? Да просто потому что приводился в движение механически – эксцентриком привода масляного насоса и распределителя зажигания через толкатель. Если утрировать на насосе внутри есть специальный «рычажок», на который давил этот эксцентрик и происходила накачка топлива за счет колебания мембраны. Кстати снаружи на корпусе также был рычажок для ручной подкачки, например — кончилось топливо, залили новое, и вам нужно было закачать вручную, чтобы запустить автомобиль и не расходовать заряд АКБ.
- Карбюратор. От насоса шел шланг с топливом, который подходил к главному узлу. Именно карбюратор смешивал топливо с одной стороны и захватывал воздух с другой. Кстати обычно сверху находилась круглая банка в которой был воздушный фильтр, через который проходил воздух и поступал внутрь для смешивания.
- Впускной коллектор. Уже через него поступала готовая топливно-воздушная смесь в цилиндры двигателя.
Система по современным меркам – ОЧЕНЬ ПРОСТАЯ и не прихотливая. По сути, ломаться было нечему, однако внутри карбюратора были несколько жиклеров, иголка, поплавок, дроссельная заслонка (заслонки), которые могли влиять на работоспособность этого узла. Нужно отметить, что заслонки открывались от нажатия педали газа, причем привод был механический (обычный тросик).
ПЛЮСЫ
- Простая конструкция. Действительно можно разобрать в любом лесу
- Дешевый и легкий ремонт. Мне кажется, практически любой автомобилист ковырял у себя в гараже
- Дешевые запчасти
- Низкие требования к качеству топлива (работал на АИ-76)
- Упрощенная диагностика. Зачастую не нужно использовать различные стенды
- Нет большого количества электронных датчиков, которые нужны для работы
МИНУСЫ
- Низкая стабильность работы. Раз в 2 – 3 месяца нужно было регулировать
- Сложно было точно настроить.
- Зависимость от перепадов температур (зимой мог замерзать, мог образовываться конденсат, который приводил к залипанию поплавка или иглы. Летом — мог перегреваться)
- Большее потребление топлива, чем у оппонента
- Большой выброс вредных веществ (таких как СО). Одна из причин запрета, отвечает нормам ЕВРО2
- Сложно раскрутить мотор и вывести на полную мощность
- Заливание свечей. Если один-два раза не запустил, то может залить свечи топливом, они не будут эффективно давать искру, не запустите мотор. Нужно выкручивать свечи и сушить – калить их.
- Запах в салоне. Как бы я не регулировал карбюратор, но был постоянный запах в салоне, толи бензина, толи неправильного выхлопа
Как бы не казались карбюраторные системы простыми и легкими в обслуживании, мороки с ними было больше. За год эксплуатации вы обязательно бы регулировали его минимум 3 – 4 раза, а может быть и больше. Зимой в сильные морозы один раз не запустили мотор, шанс что вообще запустите (без прокаливания свечей) уменьшался в разы. Нужно было играться подсосом после пуска (современные водители сейчас и не знают что это такое).
И сказать честно – Я ВООБЩЕ НЕ ЖАЛЕЮ, ЧТО КАРБЮРАТОРЫ УШЛИ В ПРОШЛОЕ. Они выполнили свою задачу, и по сути достигли своего предела.
Принцип работы инжектора и его конструкция
Думаю что будет лучше всего, если мы рассмотрим принцип работы инжектора на распределенной системе впрыска, так как именно она установлена на большинстве автомобилей и считается одной из самых удачных и распространенных.
Для удобства предлагаю разделить систему подачи топлива на две основные составляющие – электронную и механическую. Роль механической системы достаточно простая – обеспечение непрерывной и дозированной подачи топлива в цилиндры. А вот управление и контроль системы производится электроникой.
Механическая часть
Механическая составляющая инжекторной системы включает в себя следующие компоненты:
- бензонасос (электрический);
- топливный бак;
- фильтр очистки бензина;
- топливную рампу;
- топливопроводы высокого давления;
- форсунки;
- дроссельный узел;
- воздушный фильтр.
Этот список составляющих не исчерпывающий. В зависимости от конструктивных особенностей двигателя и системы управления в механическую часть могут включатся и другие элементы. Приведенный выше список является списком обязательных элементов для любого двигателя.
Принцип работы
Теперь давайте рассмотрим зачем все эти составляющие нужны и какую работу выполняет каждая из них. Думаю все и так знают, что топливный бак это емкость для бензина. Электрический бензонасос, который расположен в баке, обеспечивает непрерывную подачу топлива под давлением.
После чего топливо попадает в фильтр, где очищается от примесей и прочего мусора. Топлипроводы высокого давления позволяют бензину беспрепятственно двигаться по системе подачи топлива.
Регулятор давления не позволяет достигать критической отметки давления во всей системе. Через регулятор топливо попадает в топливную рамку, которая подводит его к форсункам. Форсунки расположены во впускном коллекторе.
Несколько лет назад форсунки срабатывали под давлением топлива и их конструкция была полностью механической. Тут принцип работы достаточно прост – бензин оказывает давление на пружину форсунки и открывает её, а уже через неё и впрыскивается в цилиндры.
Сейчас на большинстве автомобилей устанавливают электромагнитные форсунки. Основной составляющей, которой являются обычный якорь и обмотка. Канал подачи топлива открывается благодаря получению сигнала от электронной системы управления.
С обратной стороны в систему принудительно подается воздух, через воздушный фильтр. Дроссельный узел с заслонкой располагается в патрубке по которому идет воздух. Когда водитель нажимает на педаль газа, он воздействует на заслонку. Но водитель осуществляет контроль только над воздухом, который подается в цилиндр, топливо регулирует электронная система управления.
Электронная часть
Блок памяти и контролер являются основными составляющими в электронной системе управления, которая в свою очередь выполняет роль основы электронной части инжекторной системы. Блок управления осуществляет контроль над системой подачи топлива благодаря целому ряду датчиков, которые входят в конструкцию инжектора.
Основные датчики, которые дают электронному блоку управления информацию о работе топливной системы являются:
- Лямбда-зонд. Задача этого датчика определение остатков воздуха в выхлопных газах. На основе получаемых данных блок управления регулирует подачу воздуха в топливную смесь.
- Датчик массового расхода воздуха. Задачей этого датчика является определение объема воздуха, который проходит через дроссельную заслонку. Обычно этот датчик устанавливается внутри корпуса воздушного фильтра.
- Датчик положения дроссельной заслонки. Подача сигнала о положении педали газа – вот основное предназначение данного датчика.
- Датчик температуры силовой установки. В зависимости от температуры мотора, о которой сообщает этот датчик, блок управления регулирует топливную смесь.
- Датчик положения коленчатого вала. Этот датчик ответственный за выбор цилиндра в который нужно подать топливо и время подачи искры.
- Датчик детонации. Располагается в блоке цилиндров и предназначен для выявления и устранения детонаций.
- Датчик скорости. Создает импульсы, благодаря которым рассчитывается скорость движения автомобиля. Корректируется топливная смесь, опираясь на показания от него.
- Датчик фаз. Он определяет угловое расположение распредвала.
Устройство и принцип работы карбюратора
Схема работы карбюратора
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.
Карбюраторы «Солекс»
Схема работы карбюратора «Солекс»
В отличие от простейшего, карбюраторы, устанавливаемые на автомобили, имеют более сложную конструкцию. Рассмотрим, опять же, лишь в общих чертах, устройство карбюраторов семейства «Солекс», которыми оснащались ВАЗ 2108 – 99, ВАЗ 21213 «Тайга»(представляющая собой обновленную «Ниву» ВАЗ 2121), первые модели ВАЗ 2110. Фотографии сверху демонстрируют внешний вид, ниже расположено изображение, которое не является рисунком узла в разрезе, а представляет схематический рисунок, то есть некоторым образом развёртку. Карбюратор, в отличие от простейшего, имеет ряд деталей, способствующих подаче топливной смеси для реального двигателя в различных режимах работы. Устройство имеет уже две камеры (l и ll), каждая с дроссельной заслонкой, причём воздушной заслонкой оснащена лишь первая камера. Вторая камера начинает работать после того, как первая откроется наполовину, то есть при движении на высоких оборотах. Кроме того, устройство оборудовано системой холостого хода, штуцером для шланга, по которому излишки топлива стекают в бак. В отличие от схематичного, карбюратор имеет также:
- не только топливные (39 и 29), но и воздушные жиклёры (14 и 7);
- регулируемую систему холостого хода;
- систему управления воздушной заслонкой. То есть заслонка закрывается и открывается вручную, посредством тросика, но её положение подстраивается диафрагмой 3 пускового устройства;
- ускорительный насос – для обогащения смеси при разгоне путём впрыскивания дополнительной порции в камеры. Его диафрагму 42 приводит в движение рычаг 42. Бензин по каналам подаётся к распылителю 11.
Впрочем, подробное описание сейчас совершенно излишне. Цель материала – показать различия между инжектором и карбюратором. Из того, что сказано выше, можно сделать следующие заключения:
- Для подачи смеси используется разрежение, создаваемое поршнями двигателя, состав её определяется диаметром отверстий жиклёров.
- Все исполнительные механизмы, включая топливный насос, имеют механический привод, за исключением электромагнитного клапана принудительного холостого хода 5.
Характерные неисправности
Сложная и многокомпонентная конструкция является одновременно преимуществом и недостатком инжекторной системы. Некоторые элементы с течением времени и при неправильной эксплуатации могут ломаться, их работоспособность нарушается, что приводит к необходимости проведения ремонтных работ.
Инжектор направлен на то, чтобы максимально эффективно сжигать топливо. Это стало возможным благодаря электронному управлению, которое определяет оптимальный состав смеси, состоящей из топлива и кислорода.
Существует несколько наиболее распространённых неисправностей, которые встречаются в работе инжектора на современных автомобилях.
- Поломка или сбой в работе датчиков. Вне зависимости от того, какой именно датчик пострадал, нарушается общий баланс в работе всей инжекторной топливной системе. Подобная ситуация приводит к появлению плавающих оборотов во время движения и при холостых оборотах. Также не запускается двигатель или мотор троит. Всё это обусловлено тем, что воздух и топливо смешиваются в неправильных пропорциях. Часто это можно заметить по изменённому цвету выхлопа. Иногда сбой датчиков привод к переходу двигателя в режим аварийной работы. В итоге обороты не могут набираться, на приборной доске горит соответствующая лампа.
- Загрязнение фильтров или форсунок. Ещё одна распространённая ситуация, которая происходит в основном по вине самого автовладельца. Подобная неисправность актуальна для инжекторных машин, которые заправляют низкокачественным топливом. Примеси и разный мусор в горючем забивает фильтр, а в дальнейшем могут загрязниться и сами форсунки. Если они забиваются, то нарушается форма факела распыления. Это приводит к локальному повышению температуры, детонации и прогоранию клапанов. Чтобы не допускать такой ситуации, фильтр подлежит обязательной периодической замене. Дополнительно стоит менять фильтрующую сетку на бензонасосе при пробеге свыше 70 тысяч километров, а также 1 раз в 3-4 года мыть топливный бак.
- Льющие топливо форсунки. Такое происходит по причине того, что форсунки не закрываются после прекращения подачи импульсов со стороны электронного блока управления. В итоге часть топлива проникает внутрь камеры сгорания, в систему выпуска смазки двигателя, просачиваясь через поршневые кольца. Это приводит к печальным последствиям для всего двигателя. Ведь топливо смешивается с маслом, и смазочные характеристики существенно снижаются. Если топливо окажется в выхлопной системе, ломается катализатор, предназначенный для очистки выхлопа от вредных примесей.
- Выход из строя бензонасоса. В нём может падать давление ниже установленных автопроизводителем норм. Причины поломки бывают разные, но в основном это загрязнения. От этого падает производительность самих форсунок.
Наиболее важной процедурой, которую часто автовладельцы инжекторных машин проводят своими руками, считают очистку форсунок. Чистят их путём снятия или непосредственно на силовой установке
Промывка на двигателе предусматривает использование специальных промывочных составов. Они заливаются в двигатель и прокачиваются по системе. При этом от рампы следует отключить топливную магистраль, а на место топливного насоса поставить компрессор. Именно с его помощью по всей системе прокачивается специальная промывка, предназначенная для инжекторов.
Другой вариант подразумевает снятие форсунок и использование ультразвуковой ванный на стенде. Но такое доступно только в специализированных автосервисах. Реализовать подобную промывку в гаражных условиях практически невозможно.
Суть ультразвуковой ванны заключается в том, что специальный аппарат волновыми колебаниями воздействует на скопившиеся отложения, и разрушает их.
Как устроен инжектор автомобилей ВАЗ
На все модели, от устаревшей ныне классики, до современных Ларгуса и Калины, устанавливают инжекторную систему, скомпонованную по одному принципу.
- Информацию, которая необходима для дозирования топлива, впрыска горючего в цилиндры и создания искры зажигания поставляют датчики:
- массового расхода воздуха (ДМРВ);
- положения дроссельной заслонки (ДПДЗ);
- холостого хода (ДХХ);
- температуры охлаждающей жидкости (ДТОЖ);
- положения коленчатого вала (ДПКВ);
- детонации (ДД);
- кислорода (ДК).
- Анализ информации и управление исполнительными устройствами осуществляет контроллер инжектора.
- К исполнительным устройствам относят:
- топливные форсунки;
- систему зажигания.
Контроллер собирает информацию со всех датчиков и определяет алгоритм работы двигателя. Используя встроенную программу (прошивку), он определяет, сколько топлива нужно для каждого цилиндра, чтобы мотор работал в оптимальном режиме. В соответствии с показаниями (ДПКВ) контроллер определяет время впрыска в каждый цилиндр, а также время образования искры. С помощью (ДК) и (ДД) контроллер определяет, насколько полно сгорает топливовоздушная смесь и при необходимости корректирует количество топлива и угол опережения зажигания (УОЗ). На автомобилях с установленными бортовым компьютером (БК) устанавливают датчик расхода топлива (ДРТ) и электронный спидометр. С помощью информации с этих устройств БК определяет количество горючего, которое двигатель использовал за единицу времени (минута, час, сутки) или какое-то (обычно 100 км) расстояние.
Как отличить инжекторный автомобиль от карбюраторного
Если вы знаете, как выглядит карбюратор, то вам достаточно открыть капот и посмотреть под него. Но если вы не имеете о нем представления, то, чтобы его определить, вам помогут ряд признаков:
- новый автомобиль, продающийся в автосалоне, – 100% инжекторный;
- посмотрите на шильдик в задней части автомобиля – например, там написано BMW 525i. Вот эта «i» и есть обозначение инжекторного авто;
- год выпуска автомобиля. На иностранные авто инжекторы начали устанавливать в середине 90-ых годов, на отечественные – с начала 2000-ых;
- корпус воздушного фильтра установлен прямо на карбюраторе. Если вы видите воздуховоды (например, пластиковые гофрированные короба черного цвета), то, скорее всего, перед вами инжекторная машина;
- если индикаторы, которые загораются на приборной панели при повороте ключа, содержат сигнализатор «Check Engine», то машина перед вами инжекторная.
