In den späten 60er und frühen 70er Jahren des 20. Jahrhunderts tauchte das Problem der Umweltverschmutzung durch Industrieabfälle auf, darunter die Abgase von Autos. Die Zusammensetzung der Verbrennungsprodukte von Verbrennungsmotoren interessierte bis dahin niemanden. Um den Lufteinsatz während des Verbrennungsprozesses zu maximieren und die maximal mögliche Motorleistung zu erreichen, wurde die Zusammensetzung des Gemisches so angepasst, dass ein Überschuss an Benzin darin enthalten war.
Infolgedessen war in den Verbrennungsprodukten absolut kein Sauerstoff enthalten, jedoch blieb unverbrannter Kraftstoff zurück, und vor allem bei unvollständiger Verbrennung werden gesundheitsschädliche Stoffe gebildet. Um die Leistung zu steigern, installierten die Konstrukteure Beschleunigerpumpen an den Vergasern, die bei jedem starken Druck auf das Gaspedal, d.h. wenn eine starke Beschleunigung des Autos erforderlich ist. In diesem Fall tritt eine übermäßige Kraftstoffmenge in die Zylinder ein, die nicht der Luftmenge entspricht.
Im Stadtverkehr arbeitet die Beschleunigerpumpe an fast allen Kreuzungen mit Ampeln, an denen Autos entweder anhalten oder schnell anfahren müssen. Eine unvollständige Verbrennung tritt auch im Leerlauf des Motors auf, insbesondere wenn der Motor bremst. Bei geschlossener Drosselklappe strömt Luft mit hoher Geschwindigkeit durch die Leerlaufkanäle des Vergasers und saugt zu viel Kraftstoff an.
Durch den hohen Unterdruck im Saugrohr wird wenig Luft in die Zylinder gesaugt, der Druck im Brennraum bleibt am Ende des Verdichtungstaktes relativ niedrig, der Verbrennungsprozess eines zu fetten Gemisches ist langsam und viel unverbrannter Kraftstoff verbleibt in den Abgasen. Die beschriebenen Motorbetriebsarten erhöhen den Gehalt an toxischen Verbindungen in Verbrennungsprodukten stark.
Es wurde offensichtlich, dass zur Verringerung der für das menschliche Leben schädlichen Emissionen in die Atmosphäre eine radikale Änderung der Herangehensweise an die Konstruktion von Kraftstoffanlagen erforderlich ist.
Um schädliche Emissionen im Abgassystem zu reduzieren, wurde vorgeschlagen, einen Abgaskatalysator einzubauen. Wirksam arbeitet der Katalysator aber nur, wenn das sogenannte normale Kraftstoff-Luft-Gemisch im Motor verbrannt wird (Luft/Benzin-Gewichtsverhältnis 14,7:1). Jede Abweichung der Zusammensetzung der Mischung von der angegebenen führte zu einer Verringerung der Effizienz ihrer Arbeit und zu einem beschleunigten Ausfall. Für eine stabile Aufrechterhaltung eines solchen Verhältnisses des Arbeitsgemisches waren Vergasersysteme nicht mehr geeignet. Die einzige Alternative könnten Einspritzsysteme sein.
Die ersten Systeme waren rein mechanisch mit geringem Einsatz elektronischer Komponenten. Die Praxis der Anwendung dieser Systeme hat jedoch gezeigt, dass sich die Parameter des Gemisches, auf deren Stabilität die Entwickler gerechnet haben, mit der Nutzung des Fahrzeugs ändern. Dieses Ergebnis ist ganz natürlich, wenn man den Verschleiß und die Verschmutzung der Systemelemente und des Verbrennungsmotors selbst während seines Betriebs berücksichtigt. Es stellte sich die Frage nach einem System, das sich im Arbeitsprozess selbst korrigieren kann und die Bedingungen für die Zubereitung des Arbeitsgemisches je nach äußeren Bedingungen flexibel verschiebt.
Es wurde folgende Lösung gefunden. Feedback wurde in das Einspritzsystem eingebracht - ein Sensor für den Sauerstoffgehalt in den Abgasen, die sogenannte Lambda-Sonde, wurde direkt vor dem Katalysator in die Abgasanlage eingebaut. Dieses System wurde bereits unter Berücksichtigung des Vorhandenseins eines so grundlegenden Elements für alle nachfolgenden Systeme wie einer elektronischen Steuereinheit (ECU) entwickelt. Basierend auf den Signalen des Sauerstoffsensors passt die ECU die Kraftstoffzufuhr zum Motor an und hält die gewünschte Gemischzusammensetzung präzise ein.
Bis heute hat der Einspritzmotor (oder auf Russisch Einspritzmotor) das veraltete fast vollständig ersetzt
Vergasersystem. Der Einspritzmotor verbessert die Betriebs- und Leistungsanzeigen des Autos erheblich
(Beschleunigungsdynamik, Umweltleistung, Kraftstoffverbrauch).
Kraftstoffeinspritzsysteme haben gegenüber Vergasersystemen folgende Hauptvorteile:
- genaue Dosierung des Kraftstoffs und damit sparsamerer Kraftstoffverbrauch.
- Verringerung der Giftigkeit von Abgasen. Dies wird durch die Optimalität des Kraftstoff-Luft-Gemisches und den Einsatz von Sensoren für die Parameter der Abgase erreicht.
- Erhöhung der Motorleistung um ca. 7-10%. Es erfolgt aufgrund der Verbesserung der Füllung der Zylinder die optimale Einstellung des Zündzeitpunktes entsprechend der Betriebsart des Motors.
- Verbesserung der dynamischen Eigenschaften des Autos. Das Einspritzsystem reagiert sofort auf Laständerungen, indem es die Parameter des Kraftstoff-Luft-Gemisches anpasst.
- einfache Inbetriebnahme unabhängig von den Wetterbedingungen.
Das Gerät und das Funktionsprinzip (zum Beispiel ein elektronisches verteiltes Injektionssystem)
Bei modernen Einspritzmotoren ist für jeden Zylinder ein eigener Injektor vorgesehen. Alle Injektoren sind mit dem Kraftstoffverteiler verbunden, wo der Kraftstoff unter Druck steht, der von einer elektrischen Benzinpumpe erzeugt wird. Die eingespritzte Kraftstoffmenge hängt von der Öffnungsdauer des Injektors ab. Der Öffnungszeitpunkt wird von der elektronischen Steuereinheit (Controller) anhand der von ihr verarbeiteten Daten verschiedener Sensoren geregelt.
Der Luftmassenmesser dient zur Berechnung der zyklischen Füllung der Zylinder. Der Luftmassenstrom wird gemessen, der dann vom Programm in eine zylindrische Zyklenfüllung umgerechnet wird. Bei Ausfall eines Sensors werden dessen Messwerte ignoriert, die Berechnung erfolgt nach den Notfalltabellen.
Der Drosselklappensensor berechnet den Motorlastfaktor und ändert ihn in Abhängigkeit von Drosselklappenwinkel, Motordrehzahl und Taktrate.
Der Kühlmitteltemperatursensor dient zur Ermittlung der Korrektur der Kraftstoffzufuhr und Zündung nach Temperatur und zur Steuerung des Elektrolüfters. Fällt der Sensor aus, werden seine Messwerte ignoriert, die Temperatur wird abhängig von der Motorlaufzeit aus der Tabelle entnommen.
Der Kurbelwellenpositionssensor dient der allgemeinen Synchronisation des Systems, der Berechnung von Motordrehzahl und Kurbelwellenposition zu bestimmten Zeitpunkten. DPKV ist ein Polarsensor. Bei falschem Einschalten springt der Motor nicht an. Bei einem Sensorausfall funktioniert das System nicht. Dies ist der einzige "lebenswichtige" Sensor im System, bei dem die Bewegung des Autos unmöglich ist. Bei Unfällen mit allen anderen Sensoren können Sie selbstständig zum Autoservice gelangen.
Der Sauerstoffsensor dient zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in den Abgasen. Die vom Sensor gelieferten Informationen werden von der elektronischen Steuereinheit verwendet, um die zugeführte Kraftstoffmenge anzupassen. Der Sauerstoffsensor wird nur in Systemen mit einem Katalysator für die Toxizitätsnormen Euro-2 und Euro-3 verwendet (Euro-3 verwendet zwei Sauerstoffsensoren - vor und nach dem Katalysator).
Der Klopfsensor dient der Klopfüberwachung. Wenn letzteres erkannt wird, schaltet die ECU den Klopfunterdrückungsalgorithmus ein und passt den Zündzeitpunkt schnell an.
Dies sind nur einige der grundlegenden Sensoren, die für die Funktion des Systems erforderlich sind. Der komplette Sensorsatz an verschiedenen Fahrzeugen hängt vom Einspritzsystem, von den Toxizitätsstandards usw. ab.
Über die Ergebnisse der Abfrage der im Programm definierten Sensoren steuert das ECU-Programm die Aktoren, darunter: Injektoren, eine Gaspumpe, ein Zündmodul, einen Leerlaufregler, ein Adsorberventil für ein Benzindampfrückgewinnungssystem, ein Kühlsystem Lüfter usw. (alles hängt wiederum von den spezifischen Modellen ab)
Von all dem weiß vielleicht nicht jeder, was ein Adsorber ist. Der Adsorber ist ein Element eines geschlossenen Kreislaufs zur Rückführung von Benzindämpfen. Euro-2-Normen verbieten den Kontakt der Gastankbelüftung mit der Atmosphäre, Benzindämpfe müssen gesammelt (adsorbiert) und beim Blasen zur Nachverbrennung in die Zylinder geleitet werden. Bei Motorstillstand gelangen Benzindämpfe aus Tank und Saugrohr in den Adsorber und werden dort absorbiert. Beim Anlassen des Motors wird der Adsorber auf Befehl der ECU von dem vom Motor angesaugten Luftstrom durchblasen, die Dämpfe werden von diesem abgeführt und im Brennraum verbrannt.
Arten von Kraftstoffeinspritzsystemen
Je nach Anzahl der Injektoren und Ort der Kraftstoffversorgung werden Einspritzsysteme in drei Typen unterteilt: Einzel- oder Monoeinspritzung (ein Injektor im Saugrohr für alle Zylinder), Mehrpunkt- oder verteilte (jeder Zylinder hat seine eigener Injektor, der den Krümmer mit Kraftstoff versorgt) und direkt (der Kraftstoff wird wie bei Dieselmotoren von Injektoren direkt an die Zylinder geliefert).
Einzelpunkteinspritzung einfacher, es ist weniger mit Steuerelektronik vollgestopft, aber auch weniger effizient. Die Steuerelektronik ermöglicht es Ihnen, Informationen von den Sensoren auszulesen und die Einspritzparameter sofort zu ändern. Wichtig ist auch, dass Vergasermotoren ohne bauliche Veränderungen oder technologische Änderungen in der Produktion leicht auf Monoeinspritzung umgestellt werden können. Die Einzelpunkteinspritzung hat gegenüber dem Vergaser einen Vorteil in Bezug auf Kraftstoffverbrauch, Umweltfreundlichkeit und relative Stabilität und Zuverlässigkeit der Parameter. Aber in der Gasannahme des Motors verliert die Einzelpunkteinspritzung. Ein weiterer Nachteil: Bei der Einzelpunkteinspritzung sowie bei der Verwendung eines Vergasers setzen sich bis zu 30 % des Benzins an den Krümmerwänden ab.
Single-Point-Injection-Systeme waren natürlich ein Fortschritt gegenüber Vergaser-Power-Systemen, aber sie entsprechen nicht mehr den modernen Anforderungen.
Die Systeme sind perfekter Mehrpunkteinspritzung, bei dem die Kraftstoffzufuhr zu jedem Zylinder einzeln erfolgt. Die verteilte Einspritzung ist leistungsfähiger, sparsamer und komplexer. Die Verwendung einer solchen Einspritzung erhöht die Motorleistung um etwa 7-10 Prozent. Die Hauptvorteile der verteilten Injektion:
- die Fähigkeit, sich automatisch auf unterschiedliche Geschwindigkeiten einzustellen und dementsprechend die Füllung der Zylinder zu verbessern, wodurch das Auto bei gleicher maximaler Leistung viel schneller beschleunigt;
- Benzin wird in der Nähe des Einlassventils eingespritzt, was die Setzverluste im Saugrohr deutlich reduziert und eine präzisere Steuerung der Kraftstoffzufuhr ermöglicht.
Als weiteres und wirksames Mittel zur Optimierung der Gemischverbrennung und zur Steigerung der Effizienz eines Ottomotors implementiert es einfache
Prinzipien. Nämlich: Es versprüht den Kraftstoff gründlicher, vermischt sich besser mit Luft und entsorgt das fertige Gemisch bei verschiedenen Motorbetriebszuständen kompetenter. Infolgedessen verbrauchen Motoren mit Direkteinspritzung weniger Kraftstoff als herkömmliche "Einspritzmotoren" (insbesondere bei leiser Fahrt bei niedriger Geschwindigkeit); bei gleichem Arbeitsvolumen sorgen sie für eine intensivere Beschleunigung des Autos; sie haben einen saubereren Auspuff; sie garantieren durch das größere Verdichtungsverhältnis und den Kühleffekt der Luft beim Verdampfen des Kraftstoffs in den Zylindern ein höheres Litervolumen. Gleichzeitig benötigen sie hochwertiges Benzin mit geringem Schwefelgehalt und mechanischen Verunreinigungen, um den normalen Betrieb der Kraftstoffanlage zu gewährleisten.
Und nur der Hauptunterschied zwischen den derzeit in Russland und der Ukraine geltenden GOSTs und europäischen Standards ist der erhöhte Gehalt an Schwefel, aromatischen Kohlenwasserstoffen und Benzol. Zum Beispiel erlaubt der russisch-ukrainische Standard das Vorhandensein von 500 mg Schwefel in 1 kg Kraftstoff, während Euro-3 - 150 mg, Euro-4 - nur 50 mg und Euro-5 - nur 10 mg. Schwefel und Wasser können Korrosionsprozesse an der Oberfläche von Teilen aktivieren, und Schmutz ist eine Quelle für abrasiven Verschleiß der kalibrierten Löcher von Düsen und Kolbenpaaren von Pumpen. Durch Verschleiß sinkt der Arbeitsdruck der Pumpe und die Qualität der Benzinzerstäubung verschlechtert sich. All dies spiegelt sich in den Eigenschaften der Motoren und der Gleichmäßigkeit ihres Betriebs wider.
Mitsubishi war der erste, der einen Direkteinspritzer in einem Serienfahrzeug einsetzte. Daher betrachten wir die Vorrichtung und die Wirkungsweise der Direkteinspritzung am Beispiel eines GDI-Motors (Benzindirekteinspritzung). Der GDI-Motor kann in einem ultramageren Luft-Kraftstoff-Gemisch betrieben werden: Luft-Kraftstoff-Massenverhältnis von bis zu 30-40:1.
Das maximal mögliche Verhältnis für herkömmliche Einspritzmotoren mit verteilter Einspritzung beträgt 20-24: 1 (es sei daran erinnert, dass die optimale, sogenannte stöchiometrische Zusammensetzung 14,7: 1 beträgt) - wenn der Luftüberschuss größer ist, das Gemisch zu mager wird sich einfach nicht entzünden. Beim GDI-Motor befindet sich der zerstäubte Kraftstoff in Form einer Wolke im Zylinder, konzentriert im Bereich der Zündkerze.
Obwohl das Gemisch im Allgemeinen zu mager ist, liegt es daher nahe der stöchiometrischen Zusammensetzung der Zündkerze und ist hochentzündlich. Gleichzeitig hat das magere Gemisch im Restvolumen eine viel geringere Detonationsneigung als das stöchiometrische. Der letztere Umstand ermöglicht es Ihnen, das Verdichtungsverhältnis zu erhöhen und somit sowohl Leistung als auch Drehmoment zu erhöhen. Dadurch, dass beim Einspritzen und Verdampfen des Kraftstoffs in den Zylinder die Luftfüllung gekühlt wird - die Füllung der Zylinder wird etwas verbessert und die Wahrscheinlichkeit einer Detonation wird erneut verringert.
Die wichtigsten konstruktiven Unterschiede zwischen GDI und konventioneller Einspritzung:
Hochdruck-Kraftstoffpumpe (TNVD). Eine mechanische Pumpe (ähnlich einer Dieseleinspritzpumpe) baut einen Druck von 50 bar auf (bei einem Einspritzmotor erzeugt eine elektrische Pumpe im Tank einen Druck von ca. 3-3,5 bar in der Leitung).
- Hochdruck-Drallzerstäuberdüsen erzeugen die Form der Kraftstoffflamme entsprechend der Motorbetriebsart. Im Leistungsmodus erfolgt die Einspritzung im Ansaugmodus und eine konische Luft-Kraftstoff-Flamme wird gebildet. Im supermageren Betriebsmodus erfolgt die Einspritzung am Ende des Verdichtungstakts und ein kompakter Luft-Kraftstoff
ein Brenner, der den konkaven Kolbenboden direkt auf die Zündkerze leitet. - Kolben. Im Boden einer speziellen Form ist eine Aussparung angebracht, mit deren Hilfe das Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Bereich der Zündkerze geleitet wird.
- Ansaugkanäle. Beim GDI-Motor werden vertikale Ansaugkanäle verwendet, die für die Bildung des sogenannten im Zylinder sorgen. „Umgekehrter Wirbel“, der das Luft-Kraftstoff-Gemisch zum Stopfen leitet und die Füllung der Zylinder mit Luft verbessert (bei einem herkömmlichen Motor wird der Wirbel im Zylinder in die entgegengesetzte Richtung verwirbelt).
GDI-Motorbetriebsarten
Es gibt insgesamt drei Motorbetriebsmodi:
- Supermagerer Verbrennungsmodus (Kraftstoffeinspritzung im Verdichtungstakt).
- Power-Modus (Einspritzung im Ansaugtakt).
- Zweistufiger Modus (Einspritzung im Ansaug- und Verdichtungstakt) (verwendet bei Euro-Modifikationen).
Super-magerer Verbrennungsmodus(Kraftstoffeinspritzung im Verdichtungstakt). Dieser Modus wird bei geringer Belastung verwendet: bei ruhiger Stadtfahrt und bei Fahrten außerhalb der Stadt mit konstanter Geschwindigkeit (bis zu 120 km / h). Kraftstoff wird von einem kompakten Brenner am Ende des Kompressionshubs in Richtung Kolben eingespritzt, von diesem reflektiert, mit Luft vermischt und in Richtung Zündkerze verdampft. Obwohl das Gemisch im Hauptvolumen des Brennraums extrem mager ist, ist die Ladung im Bereich der Kerze fett genug, um durch einen Funken gezündet zu werden und den Rest des Gemisches zu entzünden. Dadurch läuft der Motor auch bei einem Gesamt-Luft/Kraftstoff-Verhältnis von 40:1 rund.
Das Betreiben des Motors mit einem sehr mageren Gemisch stellte ein neues Problem dar - die Neutralisierung der Abgase. Tatsache ist, dass in diesem Modus Stickoxide den Großteil ausmachen und daher ein herkömmlicher Katalysator wirkungslos wird. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine Abgasrückführung (AGR-Exhaust Gas Recirculation) eingesetzt, die die Stickoxid-Bildung stark reduziert und ein zusätzlicher NO-Katalysator verbaut.
Das AGR-System „verdünnt“ das Kraftstoff-Luft-Gemisch mit Abgasen, senkt die Verbrennungstemperatur im Brennraum und „dämpft“ dadurch die aktive Bildung schädlicher Oxide, darunter NOx. Es ist jedoch unmöglich, eine vollständige und stabile Neutralisierung von NOx nur durch AGR sicherzustellen, da bei einer Erhöhung der Motorlast die Menge an rückgeführtem Abgas reduziert werden muss. Daher wurde am Direkteinspritzer ein NO-Katalysator installiert.
Es gibt zwei Arten von Katalysatoren zur Reduzierung der NOx-Emissionen – selektiv (selektive Reduktionsart) und
Akkumulationstyp (NOx-Fallen-Typ). Speicherkatalysatoren sind effizienter, aber extrem empfindlich gegenüber schwefelreichen Kraftstoffen, auf die selektive weniger anfällig sind. Dementsprechend werden bei Modellen für Länder mit niedrigem Schwefelgehalt im Benzin Speicherkatalysatoren verbaut, für den Rest selektive Katalysatoren.
Power-Modus(Einspritzung im Ansaugtakt). Der sogenannte „homogene Mischmodus“ wird bei intensiven Stadtfahrten, schnellem Vorortverkehr und Überholmanövern eingesetzt. Der Kraftstoff wird im Ansaugtakt von einem konischen Brenner eingespritzt, vermischt sich mit der Luft und bildet ein homogenes Gemisch, wie bei einem herkömmlichen Motor mit Mehrfacheinspritzung. Die Zusammensetzung der Mischung ist nahezu stöchiometrisch (14,7: 1)
Zweistufiger Modus(Einspritzung im Ansaug- und Verdichtungstakt). In diesem Modus können Sie das Motordrehmoment erhöhen, wenn der Fahrer bei niedriger Geschwindigkeit stark auf das Gaspedal drückt. Wenn der Motor mit niedrigen Drehzahlen läuft und ihm plötzlich ein fettes Gemisch zugeführt wird, steigt die Wahrscheinlichkeit einer Detonation. Daher wird die Injektion in zwei Stufen durchgeführt. Beim Ansaugtakt wird eine kleine Menge Kraftstoff in den Zylinder eingespritzt und kühlt die Luft im Zylinder. In diesem Fall wird der Zylinder mit einem ultramageren Gemisch (ca. 60:1) gefüllt, bei dem keine Detonationsvorgänge auftreten. Dann am Ende der Maßnahme
Kompression wird ein kompakter Kraftstoffstrahl abgegeben, der das Verhältnis von Luft zu Kraftstoff im Zylinder auf „fett“ 12:1 bringt.
Warum wird dieser Modus nur für Autos für den europäischen Markt eingeführt? Ja, denn niedrige Geschwindigkeiten und ständige Staus gehören zu Japan, und Europa hat lange Autobahnen und hohe Geschwindigkeiten (und damit hohe Motorlasten).
Mitsubishi war Vorreiter beim Einsatz der Direkteinspritzung. Heute wird eine ähnliche Technologie von Mercedes (CGI), BMW (HPI), Volkswagen (FSI, TFSI, TSI) und Toyota (JIS) verwendet. Das Hauptfunktionsprinzip dieser Antriebssysteme ist ähnlich - die Zufuhr von Benzin nicht in den Ansaugtrakt, sondern direkt in den Brennraum und die Bildung einer schichtweisen oder homogenen Gemischbildung in verschiedenen Motorbetriebsarten. Aber auch solche Kraftstoffsysteme weisen teilweise erhebliche Unterschiede auf. Die wichtigsten sind der Arbeitsdruck im Kraftstoffsystem, die Position der Injektoren und deren Konstruktion.
Etwas anders als bei Benzinern. Der Hauptunterschied kann in der Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches gesehen werden, die nicht von einer externen Quelle (Zündfunke), sondern durch starke Kompression und Erwärmung erfolgt.
Mit anderen Worten, der Kraftstoff entzündet sich in einem Dieselmotor spontan. In diesem Fall muss der Kraftstoff unter extrem hohem Druck zugeführt werden, da es notwendig ist, den Kraftstoff möglichst effizient in die Zylinder des Dieselmotors einzuspritzen. In diesem Artikel werden wir darüber sprechen, welche Einspritzsysteme für Dieselmotoren heute aktiv eingesetzt werden, und betrachten auch deren Konstruktion und Funktionsweise.
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So funktioniert das Kraftstoffsystem eines Dieselmotors
Wie oben erwähnt, zündet ein Dieselmotor ein Arbeitsgemisch aus Kraftstoff und Luft selbst. Dabei wird dem Zylinder zunächst nur Luft zugeführt, dann wird diese Luft stark komprimiert und erwärmt sich durch die Kompression. Damit ein Feuer auftritt, muss gegen Ende des Kompressionshubs gefüttert werden.
Da Luft stark komprimiert ist, muss auch der Kraftstoff mit hohem Druck eingespritzt und effizient zerstäubt werden. Bei verschiedenen Dieselmotoren kann sich der Einspritzdruck von durchschnittlich 100 Atmosphären bis zu einem beeindruckenden Indikator von mehr als 2 Tausend Atmosphären unterscheiden.
Für eine möglichst effiziente Kraftstoffversorgung und um optimale Bedingungen für die Selbstzündung der Ladung und anschließende vollständige Verbrennung des Gemisches zu gewährleisten, erfolgt die Kraftstoffeinspritzung über einen Dieseleinspritzer.
Es stellt sich heraus, dass es bei Dieselmotoren immer zwei Hauptelemente gibt, egal welche Art von Antriebssystem verwendet wird:
- Vorrichtung zum Erzeugen eines hohen Kraftstoffdrucks;
Mit anderen Worten, bei vielen Dieselmotoren wird Druck erzeugt (durch eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe) und Dieselkraftstoff wird den Zylindern über Einspritzdüsen zugeführt. Was die Unterschiede betrifft, so kann die Pumpe in verschiedenen Kraftstoffversorgungssystemen die eine oder andere Konstruktion aufweisen, und auch die Dieseleinspritzdüsen selbst unterscheiden sich in ihrer Konstruktion.
Außerdem können sich Stromversorgungssysteme in der Position bestimmter Bestandteile unterscheiden, unterschiedliche Steuerungsschemata haben usw. Schauen wir uns die Einspritzsysteme von Dieselmotoren genauer an.
Antriebssysteme für Dieselmotoren: eine Übersicht
Unterteilt man die am weitesten verbreiteten Antriebssysteme von Dieselmotoren, lassen sich folgende Lösungen unterscheiden:
- Das Stromversorgungssystem, das auf einer Reiheneinspritzpumpe (Reiheneinspritzpumpe) basiert;
- Das Kraftstoffversorgungssystem, das eine Einspritzpumpe vom Verteilertyp aufweist;
- Lösungen mit Pumpe-Düse-Einheiten;
- Common-Rail-Kraftstoffeinspritzung (Hochdruckspeicher im Common-Rail).
Auch diese Systeme haben eine Vielzahl von Unterarten, wobei jeweils die eine oder andere Art die Hauptart ist.
- Beginnen wir also mit dem einfachsten Schema, das das Vorhandensein einer Inline-Kraftstoffpumpe voraussetzt. Die Reiheneinspritzpumpe ist eine bekannte und bewährte Lösung, die seit mehr als einem Dutzend Jahren bei Dieselmotoren eingesetzt wird. Eine solche Pumpe wird aktiv an Spezialgeräten, Lastkraftwagen, Bussen usw. Im Vergleich zu anderen Systemen ist die Pumpe recht groß in Größe und Gewicht.
Kurz gesagt basiert die Inline-Einspritzpumpe auf. Ihre Anzahl entspricht der Anzahl der Motorzylinder. Das Kolbenpaar ist ein Zylinder, der sich in einem „Glas“ (Hülse) bewegt. Beim Aufwärtsfahren wird der Kraftstoff komprimiert. Wenn der Druck den erforderlichen Wert erreicht, öffnet ein spezielles Ventil.
Dadurch gelangt der vorverdichtete Kraftstoff in den Injektor und wird dann eingespritzt. Nachdem sich der Kolben wieder nach unten zu bewegen beginnt, öffnet sich die Kraftstoffeinlassöffnung. Durch den Kanal füllt der Kraftstoff den Raum über dem Kolben, dann wird der Zyklus wiederholt. Damit der Dieselkraftstoff in die Kolbenpaare gelangt, befindet sich zusätzlich eine separate Druckerhöhungspumpe im System.
Die Kolben selbst funktionieren aufgrund der Tatsache, dass sich in der Pumpenvorrichtung eine Nockenwelle befindet. Diese Welle funktioniert ähnlich, wo die Nocken das Ventil "drücken". Die Pumpenwelle selbst wird vom Motor angetrieben, da die Einspritzpumpe über eine Einspritzvorverstellung mit dem Motor verbunden ist. Mit der angegebenen Kupplung können Sie den Betrieb und die Einspritzpumpe während des Motorbetriebs einstellen.
- Das Stromversorgungssystem mit einer Verteilerpumpe unterscheidet sich nicht wesentlich vom Schema mit einer Reiheneinspritzpumpe. Die Verteilereinspritzpumpe ist in ihrer Bauweise der Inline-Pumpe ähnlich, wobei die Anzahl der Kolbenpaare darin reduziert ist.
Mit anderen Worten, wenn bei einer Inline-Pumpe Dämpfe für jeden Zylinder benötigt werden, dann reichen bei einer Verteilerpumpe 1 oder 2 Kolbenpaare aus. Tatsache ist, dass in diesem Fall ein Paar ausreicht, um 2, 3 oder sogar 6 Zylinder mit Kraftstoff zu versorgen.
Möglich wurde dies dadurch, dass sich der Kolben nicht nur nach oben (Kompression) und nach unten (Einlass) bewegen, sondern auch um die Achse drehen konnte. Diese Drehung ermöglichte es, das abwechselnde Öffnen der Auslassöffnungen zu realisieren, durch die Dieselkraftstoff unter hohem Druck zu den Düsen zugeführt wird.
Die Weiterentwicklung dieses Schemas führte zur Entstehung einer moderneren Rotationseinspritzpumpe. Bei einer solchen Pumpe wird ein Rotor verwendet, in den Kolben eingebaut sind. Diese Kolben bewegen sich aufeinander zu und der Rotor dreht sich. So wird der Dieselkraftstoff verdichtet und auf die Motorzylinder verteilt.
Der Hauptvorteil der Verteilerpumpe und ihrer Varianten ist das reduzierte Gewicht und die Kompaktheit. Gleichzeitig ist es schwieriger, dieses Gerät zu konfigurieren. Aus diesem Grund werden zusätzlich elektronische Steuer- und Regelkreise verwendet.
- Das Antriebssystem vom Typ „Pumpe-Injektor“ ist ein Kreislauf, bei dem es zunächst keine separate Hochdruck-Kraftstoffpumpe gibt. Genauer gesagt wurden Düsen- und Pumpenteil in einem Gehäuse vereint. Es basiert auf dem bereits bekannten Kolbenpaar.
Die Lösung hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber Systemen, die Hochdruck-Kraftstoffpumpen verwenden. Zunächst lässt sich die Kraftstoffzufuhr zu den einzelnen Zylindern einfach einstellen. Auch wenn ein Injektor ausfällt, funktioniert der Rest.
Durch die Verwendung von Pumpe-Düse-Einheiten können Sie auch auf einen separaten Antrieb der Einspritzpumpe verzichten. Die Kolben der Pumpe-Düse-Einheit werden von der eingebauten Steuernockenwelle angetrieben. Diese Eigenschaften ermöglichten die Verbreitung von Pumpe-Düse-Dieselmotoren nicht nur bei Lastkraftwagen, sondern auch bei großen Pkw (z. B. Diesel-SUVs).
- Das Common-Rail-System ist eine der fortschrittlichsten Kraftstoffeinspritzlösungen. Außerdem können Sie mit diesem Stromversorgungsschema eine maximale Effizienz bei gleichzeitig hoher Leistung erzielen. Gleichzeitig wird auch die Toxizität der Abgase reduziert.
Das System wurde in den 90er Jahren von der deutschen Firma Bosch entwickelt. Unter Berücksichtigung der offensichtlichen Vorteile in kurzer Zeit wurde die überwiegende Mehrheit der Diesel-Verbrennungsmotoren in Pkw und Lkw ausschließlich mit Common Rail ausgestattet.
Der allgemeine Aufbau des Gerätes basiert auf einem sogenannten Hochdruckspeicher. Vereinfacht gesagt steht der Kraftstoff unter konstantem Druck und wird anschließend den Düsen zugeführt. Was den Druckspeicher angeht, ist dieser Speicher eigentlich eine Kraftstoffleitung, in die Kraftstoff mit einer separaten Einspritzpumpe gepumpt wird.
Das Common-Rail-System ähnelt teilweise einem Benzineinspritzmotor, der über ein Kraftstoffverteilerrohr mit Injektoren verfügt. Benzin wird unter niedrigem Druck von der Kraftstoffpumpe aus dem Tank in das Rail (Fuel Rail) gepumpt. Bei einem Dieselmotor ist der Druck viel höher, der Kraftstoff pumpt die Einspritzpumpe.
Durch den konstanten Druck im Speicher wurde eine schnelle und „mehrschichtige“ Kraftstoffeinspritzung durch die Injektoren möglich. Moderne Systeme in Common-Rail-Motoren ermöglichen Injektoren bis zu 9 dosierte Einspritzungen.
Dadurch ist ein Dieselmotor mit einem solchen Antriebssystem sparsam, effizient, arbeitet sanft, leise und elastisch. Auch der Einsatz eines Druckspeichers ermöglichte eine einfachere Auslegung der Einspritzpumpe bei Dieselmotoren.
Wir fügen hinzu, dass die hochpräzise Einspritzung bei Common-Rail-Motoren vollständig elektronisch erfolgt, da ein separates Steuergerät den Betrieb des Systems überwacht. Das System verwendet eine Gruppe von Sensoren, die es der Steuerung ermöglichen, genau zu bestimmen, wie viel Dieselkraftstoff zu welchem Zeitpunkt den Zylindern zugeführt werden muss.
Fassen wir zusammen
Wie Sie sehen, hat jedes der betrachteten Dieselmotoren seine eigenen Vor- und Nachteile. Wenn wir über die einfachsten Lösungen mit Inline-Einspritzpumpe sprechen, kann ihr Hauptvorteil die Möglichkeit der Reparatur und die Verfügbarkeit des Service sein.
Beachten Sie bei Kreisläufen mit Pumpe-Düse-Einheiten, dass diese Elemente empfindlich auf die Qualität des Kraftstoffs und dessen Reinheit reagieren. Das Eindringen kleinster Partikel kann die Pumpe-Düse-Einheit beschädigen, wodurch ein teures Element ausgetauscht werden muss.
Im Hinblick auf Common-Rail-Systeme besteht der Hauptnachteil nicht nur in den hohen Anschaffungskosten solcher Lösungen, sondern auch in der Komplexität und den hohen Kosten der anschließenden Reparatur und Wartung. Aus diesem Grund müssen die Qualität des Kraftstoffs und der Zustand der Kraftstofffilter ständig überwacht sowie planmäßige Wartungen rechtzeitig durchgeführt werden.
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Diesel-Injektor-Typen in verschiedenen Hochdruck-Kraftstoffversorgungssystemen. Funktionsprinzip, Methoden der Injektorsteuerung, Konstruktionsmerkmale.
Die ersten Einspritzsysteme waren mechanisch (Abb. 2.61), nicht elektronisch, und einige (wie das hocheffiziente BOSCH-System) waren äußerst intelligent und funktionierten gut. Erstmals wurde bei Daimler Benz die mechanische Kraftstoffeinspritzung entwickelt und bereits 1954 der erste Serienwagen mit Benzineinspritzung produziert. Die wesentlichen Vorteile der Einspritzanlage gegenüber Vergasersystemen sind:
Fehlen eines zusätzlichen Widerstands gegen den Luftstrom am Einlass, der im Vergaser stattfindet, was die Füllung der Zylinder und die Literleistung des Motors erhöht;
Genauere Verteilung des Kraftstoffs auf einzelne Zylinder;
Ein deutlich höherer Optimierungsgrad der Zusammensetzung des brennbaren Gemisches bei allen Betriebsmodi des Motors unter Berücksichtigung seines Zustands, was zu einer Verbesserung der Kraftstoffeffizienz und einer Verringerung der Toxizität von Abgasen führt.
Am Ende stellte sich jedoch heraus, dass es besser ist, dafür eine Elektronik zu verwenden, die es ermöglicht, das System kleiner, zuverlässiger und an die Anforderungen verschiedener Motoren anpassbarer zu machen. Einige der frühesten elektronischen Einspritzsysteme waren ein Vergaser, aus dem alle "passiven" Kraftstoffsysteme entfernt und ein oder zwei Injektoren installiert wurden. Solche Systeme werden als „zentrale (Single-Point-)Injection“ bezeichnet (Abb. 2.62 und 2.64).
Reis. 2.62. Zentrale (Single-Point) Spritzeinheit
Reis. 2.64. Schema der zentralen Kraftstoffeinspritzanlage: 1 - Kraftstoffversorgung;
Reis. 2.63. Elektronisches Steuergerät 2 - Lufteinlass; 3 - Drosselklappe eines Vierzylindermotors; 4 - Einlassrohrleitung; Valvetronic BMW 5 - Einspritzdüse; 6 - Motor
Am weitesten verbreitet sind derzeit verteilte elektronische (Mehrpunkt-)Einspritzsysteme. Es ist notwendig, näher auf das Studium dieser Energiesysteme einzugehen.
STROMSYSTEM MIT ELEKTRONISCHER VERTEILTER BENZINEINSPRITZUNG (MOTRONISCHER TYP)
Bei der Zentraleinspritzung wird das Gemisch im Saugrohr zugeführt und auf die Zylinder verteilt (Abb. 2.64).
Das modernste verteilte Kraftstoffeinspritzsystem zeichnet sich dadurch aus, dass im Ansaugtrakt jedes Zylinders ein eigener Injektor eingebaut ist, der zu einem bestimmten Zeitpunkt eine dosierte Benzinmenge in das Einlassventil des entsprechenden Zylinders einspritzt. Benzin erhalten
in den Zylinder, verdampft und vermischt sich mit Luft zu einem brennbaren Gemisch. Motoren mit solchen Antriebssystemen haben im Vergleich zu Vergasermotoren eine bessere Kraftstoffeffizienz und einen geringeren Schadstoffgehalt in den Abgasen.
Der Betrieb der Injektoren wird von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) (Abb. 2.63) gesteuert, einem speziellen Computer, der elektrische Signale von der Sensorik empfängt und verarbeitet, ihre Messwerte mit Werten vergleicht,
im Computerspeicher gespeichert und liefert elektrische Steuersignale an die Magnetventile der Einspritzdüsen und andere Aktuatoren. Darüber hinaus führt die ECU ständig Diagnosen durch
Reis. 2.65. Schema des verteilten Kraftstoffeinspritzsystems Motronic: 1 - Kraftstoffversorgung; 2 - Lufteinlass; 3 - Drosselklappe; 4 - Einlassrohrleitung; 5 - Düsen; 6 - Motor
Das Kraftstoffeinspritzsystem warnt den Fahrer im Falle einer Störung durch eine in der Instrumententafel installierte Warnleuchte. Schwerwiegende Fehler werden im Speicher des Steuergerätes festgehalten und können während der Diagnose ausgelesen werden.
Das dezentrale Einspeisestromsystem besteht aus folgenden Komponenten:
Kraftstoffversorgungs- und -reinigungssystem;
Luftversorgungs- und -reinigungssystem;
Benzindampfrückgewinnungs- und Verbrennungssystem;
Elektronischer Teil mit einer Reihe von Sensoren;
Abgasauspuff und Nachverbrennungssystem.
Kraftstoffversorgungssystem besteht aus einem Kraftstofftank, einer elektrischen Kraftstoffpumpe, einem Kraftstofffilter, Rohrleitungen und einem Kraftstoffverteiler mit Einspritzdüsen und einem Kraftstoffdruckregler.
Reis. 2.66. Versenkbare elektrische Kraftstoffpumpe; a - Kraftstoffeinlass mit einer Pumpe; b - die Außenansicht der Pumpe und des Förderabschnitts einer Drehkolbenpumpe mit elektrischem Antrieb; в - Zahnrad; g - Walze; d - lamellar; e - das Schema des Pumpenabschnitts des Rotationstyps: 1 - Körper; 2 - Saugzone; 3 - Rotor; 4 - Injektionszone; 5 - Drehrichtung
Reis. 2.67. Kraftstoffverteilerleiste eines Fünfzylindermotors mit montierten Injektoren, Druckregler und Druckregelanschluss
Elektrische Kraftstoffpumpe(üblicherweise Walze) kann sowohl innerhalb des Gastanks (Fig. 2.66) als auch außerhalb installiert werden. Die Kraftstoffpumpe wird durch ein elektromagnetisches Relais eingeschaltet. Das Benzin wird von der Pumpe aus dem Tank angesaugt und wäscht und kühlt gleichzeitig den Elektromotor der Pumpe. Am Pumpenausgang befindet sich ein Rückschlagventil, das verhindert, dass bei ausgeschalteter Kraftstoffpumpe Kraftstoff aus der Druckleitung fließt. Ein Sicherheitsventil dient zur Druckbegrenzung.
Der von der Kraftstoffpumpe kommende Kraftstoff mit einem Druck von mindestens 280 kPa durchläuft einen Kraftstofffeinfilter und gelangt in die Kraftstoffverteilerleiste. Der Filter hat einen Metallkörper, der mit einem Papierfilterelement gefüllt ist.
Rampe(Abb. 2.67) ist eine hohle Konstruktion, an der die Düsen und der Druckregler befestigt sind. Die Rampe ist mit dem Ansaugkrümmer des Motors verschraubt. Am Rail ist auch eine Armatur verbaut, die zur Steuerung des Kraftstoffdrucks dient. Zum Schutz vor Verschmutzung wird der Anschluss mit einer Verschlussschraube verschlossen.
Düse(Abb. 2.68) hat einen Metallkörper, in dem sich ein Magnetventil befindet, das aus einer elektrischen Wicklung, einem Stahlkern, einer Feder und einer Absperrnadel besteht. Oben an der Düse befindet sich ein kleiner Maschenfilter, der den Düsenzerstäuber (der sehr kleine Löcher hat) vor Verschmutzung schützt. Die Gummiringe sorgen für die erforderliche Abdichtung zwischen Rail, Düse und Saugrohrsitz. Fixieren der Düse
auf der Rampe mit einer speziellen Klemme. Am Düsenkörper befinden sich elektrische Kontakte zum Anschließen
Reis. 2.68. Magnetdüsen Benzinmotor: links - GM, rechts - Bosch
Reis. 2.69. Kraftstoffdruckkontrolle: 1 - Fall; 2 - Abdeckung; 3 - ein Abzweigrohr für einen Vakuumschlauch; 4 - Membran; 5 - Ventil; A - Kraftstoffhohlraum; B - Vakuumkammer
Reis. 2.70. Einlassrohr aus Kunststoff mit Luftbehälter und Drosselklappe
den elektrischen Stecker anschließen. Die von der Einspritzdüse eingespritzte Kraftstoffmenge wird durch Ändern der Länge des an die Einspritzdüsenkontakte angelegten elektrischen Impulses gesteuert.
Druck-Regler Kraftstoff (Abb. 2.69) dient der Druckänderung im Rail in Abhängigkeit vom Unterdruck im Saugrohr. Das Stahlgehäuse des Reglers beherbergt ein federbelastetes Nadelventil, das mit einer Membran verbunden ist. Die Membran wird zum einen durch den Kraftstoffdruck im Rail und zum anderen durch den Unterdruck im Saugrohr beeinflusst. Bei steigendem Unterdruck öffnet sich beim Schließen der Drosselklappe das Ventil, überschüssiger Kraftstoff wird über das Ablassrohr zurück in den Tank abgelassen und der Druck im Rail sinkt.
In letzter Zeit sind Einspritzsysteme aufgetaucht, bei denen es keinen Kraftstoffdruckregler gibt. So gibt es beispielsweise an der V8-Motorrampe des New Range Rover keinen Druckregler, und das Kraftstoffgemisch wird nur durch den Betrieb der Injektoren bereitgestellt, die Signale von der Elektronik erhalten.
Luftversorgungs- und Reinigungssystem besteht aus einem Luftfilter mit auswechselbarem Filterelement, einem Drosselrohr mit Dämpfer und einem Leerlaufregler, einem Sammler und einem Abgasrohr (Abb. 2.70).
Empfänger muss ein ausreichend großes Volumen haben, um die Pulsationen der in die Motorzylinder eintretenden Luft zu glätten.
Drosselrohr am Empfänger befestigt und dient zur Änderung der Luftmenge, die in die Motorzylinder eindringt. Die Änderung der Luftmenge erfolgt mit Hilfe der Drosselklappe, die mittels Seilzug vom Gaspedal in der Karosserie gedreht wird. Am Drosselrohr sind ein Drosselklappensensor und ein Leerlaufregler verbaut. Das Drosselrohr hat Öffnungen zum Aufnehmen eines Unterdrucks, der vom Benzindampfrückgewinnungssystem genutzt wird.
Neuerdings setzen Konstrukteure von Einspritzsystemen einen elektrischen Regelantrieb ein, wenn keine mechanische Verbindung zwischen Gaspedal und Drosselklappe besteht (Abb. 2.71). Bei solchen Konstruktionen sind Sensoren für seine Position am "Gas" -Pedal installiert und die Drosselklappe wird von einem Schrittmotor mit einem Untersetzungsgetriebe gedreht. Der Elektromotor dreht den Dämpfer entsprechend den Signalen des Computers, der den Betrieb des Motors steuert. Bei solchen Konstruktionen wird nicht nur die präzise Ausführung der Fahrerbefehle gewährleistet, sondern es ist auch möglich, den Betrieb des Motors zu beeinflussen, Fahrerfehler zu korrigieren, durch die Wirkung der elektronischen Stabilitätskontrollsysteme des Fahrzeugs und anderer moderner elektronischer Sicherheitssysteme Systeme.
Reis. 2.71. Drosselklappe mit elektrischem Reis. 2.72. Induktive Sensoren vom Poltyp sorgen für die Kurbelwellen- und Verteilersteuerung des Motors über Einbrüche
Gewässer
Drosselklappensensor ist ein Potentiometer, dessen Schieber mit der Drosselklappenwelle verbunden ist. Wenn Sie den Gashebel drehen, ändern sich der elektrische Widerstand des Sensors und seine Versorgungsspannung, die das Ausgangssignal für die ECU ist. Elektrische Drosselklappensteuerungssysteme verwenden mindestens zwei Sensoren, damit der Computer die Bewegungsrichtung der Drosselklappe bestimmen kann.
Leerlaufregler dient zur Einstellung der Leerlaufdrehzahl der Motorkurbelwelle durch Änderung der Luftmenge, die um die geschlossene Drosselklappe strömt. Der Regler besteht aus einem von einer ECU gesteuerten Schrittmotor und einem Kegelventil. In modernen Systemen mit leistungsfähigeren Motorsteuerrechnern wird auf Leerlaufregler verzichtet. Der Computer, der die Signale zahlreicher Sensoren analysiert, steuert die Dauer der elektrischen Stromimpulse, die zu den Einspritzdüsen kommen, und den Betrieb des Motors in allen Modi, einschließlich Leerlauf.
Wird zwischen Luftfilter und Ansaugkrümmer eingebaut Kraftstoff-Massendurchflusssensor. Der Sensor ändert die Frequenz des an die ECU gelieferten elektrischen Signals in Abhängigkeit von der durch das Rohr strömenden Luftmenge. Dieser Sensor liefert der ECU ein der Temperatur der einströmenden Luft entsprechendes elektrisches Signal. Die frühesten elektronischen Einspritzsysteme verwendeten Sensoren, um das Volumen der einströmenden Luft abzuschätzen. Im Zulaufrohr wurde eine Klappe eingebaut, die je nach Druck der einströmenden Luft unterschiedlich stark abwich. An den Dämpfer war ein Potentiometer angeschlossen, das den Widerstand in Abhängigkeit von der Drehung des Dämpfers veränderte. Moderne Luftmassenmesser arbeiten nach dem Prinzip, den elektrischen Widerstand eines beheizten Drahtes oder einer leitfähigen Folie zu ändern, wenn dieser durch den einströmenden Luftstrom gekühlt wird. Der Steuerrechner, der auch Signale vom Ansauglufttemperatursensor erhält, kann die Masse der in den Motor eintretenden Luft bestimmen.
Um den Betrieb des verteilten Einspritzsystems korrekt zu steuern, benötigt die Elektronikeinheit Signale von anderen Sensoren. Zu letzteren gehören: Kühlmitteltemperatursensor, Positions- und Kurbelwellendrehzahlsensor, Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, Klopfsensor, Sauerstoffkonzentrationssensor (in der Version der Einspritzanlage mit Feedback im Vorderrohr der Abgasanlage eingebaut).
Als Temperatursensoren werden hauptsächlich Halbleiter verwendet, die bei Temperaturänderungen den elektrischen Widerstand ändern. Die Positions- und Kurbelwellendrehzahlsensoren sind normalerweise induktiv (Abb. 2.72). Sie geben elektrische Stromimpulse ab, wenn sich das Schwungrad mit den Markierungen dreht.
Reis. 2.73. Das Schema des Adsorbers: 1 - Ansaugluft; 2 - Drosselklappe; 3 - Ansaugkrümmer des Motors; 4 - Ventil zum Spülen des Behälters mit Aktivkohle; 5 - Signal von ECU; 6 - ein Gefäß mit Aktivkohle; 7 - Umgebungsluft; 8 - Kraftstoffdämpfe im Kraftstofftank
Das Stromversorgungssystem mit verteilter Injektion kann sequentiell oder parallel sein. Bei einem Paralleleinspritzsystem werden je nach Zylinderzahl des Motors mehrere Injektoren gleichzeitig angesteuert. Bei einem sequentiellen Einspritzsystem wird nur ein bestimmter Injektor zum richtigen Zeitpunkt angesteuert. Im zweiten Fall muss die ECU Informationen über den Moment erhalten, in dem sich jeder Kolben im Ansaugtakt nahe dem OT befindet. Dies erfordert nicht nur einen Kurbelwellenpositionssensor, sondern auch Nockenwellensensor. Moderne Autos sind in der Regel mit Motoren mit sequentieller Einspritzung ausgestattet.
Zum Auffangen von Benzindämpfen, die aus dem Kraftstofftank verdampft, verwenden alle Einspritzsysteme spezielle Adsorber mit Aktivkohle (Abb. 2.73). Aktivkohle, die sich in einem speziellen Behälter befindet, der über eine Rohrleitung mit dem Kraftstofftank verbunden ist, absorbiert Benzindämpfe gut. Um Benzin aus dem Adsorber zu entfernen, wird dieser mit Luft angeblasen und an das Saugrohr des Motors angeschlossen.
Damit der Motorbetrieb in diesem Fall nicht gestört wird, wird die Spülung nur bei bestimmten Betriebsmodi des Motors mit Hilfe spezieller Ventile durchgeführt, die auf Befehl der ECU öffnen und schließen.
Verwendung von Feedback-Einspritzsystemen Sauerstoffkonzentrationssensoren ja in den Abgasen, die mit einem Katalysator in die Abgasanlage eingebaut werden.
Katalysator(Abb. 2.74;
Reis. 2.74. Zweischichtiger Dreiwege-Katalysator für Abgase: 1 - Sauerstoffkonzentrationssensor für einen geschlossenen Regelkreis; 2 - monolithischer Blockträger; 3 - Befestigungselement aus Drahtgeflecht; 4 - doppelschalige Wärmedämmung des Neutralisators
2.75) wird in die Abgasanlage eingebaut, um den Schadstoffgehalt der Abgase zu reduzieren. Der Neutralisator enthält einen Reduktions- (Rhodium) und zwei Oxidationskatalysatoren (Platin und Palladium). Oxidationskatalysatoren fördern die Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (CH) zu Wasserdampf,
Reis. 2.75. Aussehen des Konverters
und Kohlenmonoxid (CO) zu Kohlendioxid. Ein reduzierender Katalysator reduziert schädliche Stickoxide NOx zu unschädlichem Stickstoff. Da diese Katalysatoren den Gehalt an drei Schadstoffen in den Abgasen reduzieren, werden sie als Dreikomponentenkatalysatoren bezeichnet.
Das Betreiben eines Automotors mit verbleitem Benzin führt zum Ausfall eines teuren Katalysators. Daher ist in den meisten Ländern die Verwendung von verbleitem Benzin verboten.
Ein Drei-Wege-Katalysator arbeitet am effizientesten, wenn dem Motor ein stöchiometrisches Gemisch zugeführt wird, das heißt mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 14,7:1 oder einem Luftüberschuss von eins. Wenn das Gemisch zu wenig Luft (d. h. wenig Sauerstoff) enthält, werden CH und CO nicht vollständig zu einem sicheren Nebenprodukt oxidiert (verbrennen). Bei zu viel Luft kann die Zersetzung von NOX in Sauerstoff und Stickstoff nicht gewährleistet werden. Daher entstand eine neue Motorengeneration, bei der die Gemischzusammensetzung ständig angepasst wurde, um eine exakte Übereinstimmung mit dem Luftüberschussverhältnis cc = 1 mit Hilfe eines in die Abgasanlage eingebauten Sauerstoffkonzentrationssensors (Lambdasonde) (Abb. 2.77) zu erhalten .
Reis. 2.76. Abhängigkeit des Wirkungsgrades des Neutralisators vom Luftüberschussverhältnis
Reis. 2.77. Sauerstoffkonzentrationssensorgerät: 1 - Dichtring; 2 - Metallkörper mit Gewinde und Sechskant "schlüsselfertig"; 3 - Keramikisolator; 4 - Drähte; 5 - Dichtungsmanschette von Drähten; 6 - Stromleitungskontakt des Stromversorgungskabels der Heizung; 7 - äußeres Schutzgitter mit einem Loch für atmosphärische Luft; 8 - Stromabnehmer des elektrischen Signals; 9 - elektrische Heizung; 10 - Keramikspitze; 11 - Schutzgitter mit einem Loch für Abgase
Dieser Sensor erkennt die Sauerstoffmenge in den Abgasen und sein elektrisches Signal wird von der ECU verwendet, die die eingespritzte Kraftstoffmenge entsprechend ändert. Das Funktionsprinzip des Sensors ist die Fähigkeit, Sauerstoffionen durch sich selbst zu leiten. Wenn der Sauerstoffgehalt an den aktiven Oberflächen des Sensors (eine davon in Kontakt mit der Atmosphäre und die andere mit den Abgasen) signifikant unterschiedlich ist, ändert sich die Spannung an den Sensoranschlüssen stark. Manchmal werden zwei Sensoren für die Sauerstoffkonzentration installiert: einer - vor dem Neutralisator und der andere - danach.
Damit der Katalysator und der Sauerstoffkonzentrationssensor effektiv arbeiten, müssen sie auf eine bestimmte Temperatur erwärmt werden. Die Mindesttemperatur, bei der 90% der Schadstoffe zurückgehalten werden, liegt bei etwa 300 °C. Eine Überhitzung des Katalysators muss ebenfalls vermieden werden, da dies die Füllung beschädigen und den Gasdurchgang teilweise blockieren kann. Wenn der Motor intermittierend zu arbeiten beginnt, verbrennt der unverbrannte Kraftstoff im Katalysator und erhöht seine Temperatur stark. Manchmal können einige Minuten intermittierender Motorbetrieb ausreichen, um den Katalysator vollständig zu beschädigen. Aus diesem Grund müssen elektronische Systeme in modernen Motoren Fehlzündungen erkennen, verhindern und den Fahrer vor der Schwere des Problems warnen. Manchmal werden elektrische Heizungen verwendet, um das Aufheizen des Katalysators nach dem Starten eines kalten Motors zu beschleunigen. Derzeit verwendete Sauerstoffkonzentrationssensoren weisen praktisch alle Heizelemente auf. In modernen Motoren, um Schadstoffemissionen in die Atmosphäre zu begrenzen
Beim Warmlaufen des Motors werden Vorkatalysatoren möglichst nahe am Abgaskrümmer eingebaut (Abb. 2.78), um ein schnelles Aufheizen des Katalysators auf Betriebstemperatur zu gewährleisten. Sauerstoffsensoren werden vor und nach dem Konverter installiert.
Um die Umweltleistung des Motors zu verbessern, müssen nicht nur die Abgaskonverter verbessert werden, sondern auch die im Motor ablaufenden Prozesse. Es wurde möglich, den Gehalt an Kohlenwasserstoffen durch Reduktion zu reduzieren
„Spaltvolumina“ wie das Spiel zwischen Kolben und Zylinderwand über dem oberen Kompressionsring und Hohlräume um die Ventilsitze.
Eine gründliche Untersuchung der Strömung des brennbaren Gemischs im Zylinder mit Computertechnologie ermöglichte eine vollständigere Verbrennung und einen geringeren CO-Gehalt. Der NOx-Gehalt wurde durch das AGR-System reduziert, indem ein Teil des Gases aus dem Abgassystem angesaugt und in den Ansaugluftstrom eingespeist wird. Diese Maßnahmen und eine schnelle, genaue Steuerung der transienten Motorleistung können die Emissionen bereits vor dem Katalysator auf ein Minimum reduzieren. Um das Aufheizen des Katalysators und seinen Eintritt in den Betriebsmodus zu beschleunigen, wird auch die Methode der Sekundärluftzufuhr zum Abgaskrümmer mit einer speziellen Elektropumpe verwendet.
Eine weitere wirksame und weit verbreitete Methode zur Neutralisation von Schadstoffen in Abgasen ist die Flammennachverbrennung, die auf der Oxidationsfähigkeit brennbarer Abgasbestandteile (CO, CH, Aldehyde) bei hohen Temperaturen beruht. Die Abgase treten in die Nachbrennerkammer ein, die über einen Ejektor verfügt, durch den erwärmte Luft aus dem Wärmetauscher eintritt. Die Verbrennung findet in der Kammer statt,
Reis. 2.78. Motorauspuffkrümmer und die Zündung wird zum Zünden verwendet
mit Vorneutralisator Kerze.
DIREKTE BENZINEINSPRITZUNG
Die ersten Systeme zum direkten Einspritzen von Benzin in die Motorzylinder erschienen in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. und wurden an Flugzeugtriebwerken verwendet. Versuche, die Direkteinspritzung in Benzinmotoren von Autos zu verwenden, wurden in den 40er Jahren des 19. Jahrhunderts eingestellt, weil solche Motoren teuer und unwirtschaftlich waren und im Hochleistungsmodus stark rauchten. Benzin direkt in die Zylinder einzuspritzen ist eine Herausforderung. Benzindirekteinspritzer arbeiten unter schwierigeren Bedingungen als die im Saugrohr verbauten. Der Kopf des Blocks, in den solche Injektoren eingebaut werden sollen, gestaltet sich komplizierter und teurer. Der Zeitaufwand für den Prozess der Gemischbildung bei der Direkteinspritzung wird deutlich verkürzt, so dass für eine gute Gemischbildung eine Zufuhr von Benzin unter hohem Druck erforderlich ist.
All diese Schwierigkeiten konnten die Spezialisten von Mitsubishi bewältigen, die erstmals das Benzindirekteinspritzsystem bei Automobilmotoren anwendeten. Das erste Serienfahrzeug Mitsubishi Galant mit einem 1,8-GDI-Motor (Benzindirekteinspritzung) erschien 1996 (Abb. 2.81). Jetzt werden Motoren mit Benzindirekteinspritzung von Peugeot-Citroen, Renault, Toyota, DaimlerChrysler und anderen Herstellern hergestellt (Abb. 2.79; 2.80; 2.84).
Die Vorteile des Direkteinspritzsystems liegen hauptsächlich in der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs sowie in einer gewissen Leistungssteigerung. Der erste ist auf die Fähigkeit eines Motors mit Direkteinspritzung zurückzuführen
Reis. 2.79. Schematische Darstellung eines Volkswagen FSI-Motors mit Benzindirekteinspritzung
Reis. 2.80. Im Jahr 2000 stellte PSA Peugeot-Citroen seinen Zweiliter-Vierzylinder-HPI-Motor mit Benzindirekteinspritzung vor, der mit magerem Gemisch betrieben werden konnte
bei sehr schlechten Mischungen. Die Leistungssteigerung ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass die Organisation der Kraftstoffzufuhr zu den Motorzylindern eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses auf 12,5 ermöglicht (bei herkömmlichen Benzinmotoren ist es selten möglich, das Verdichtungsverhältnis einzustellen über 10 aufgrund des Beginns der Detonation).
Beim GDI-Motor liefert die Kraftstoffpumpe einen Druck von 5 MPa. Ein im Zylinderkopf eingebauter elektromagnetischer Injektor spritzt Benzin direkt in den Motorzylinder ein und kann in zwei Modi arbeiten. Je nach zugeführtem elektrischem Signal kann er Brennstoff entweder mit einem leistungsstarken konischen Brenner oder mit einem kompakten Strahl einspritzen (Abb. 2.82). Der Kolbenboden hat eine besondere Form in Form einer kugelförmigen Vertiefung (Abb. 2.83). Diese Form ermöglicht es, die einströmende Luft zu verwirbeln und den eingespritzten Kraftstoff zu der in der Mitte des Brennraums installierten Zündkerze zu leiten. Der Zuleitungsdraht liegt nicht seitlich, sondern senkrecht
Reis. 2.81. Mitsubishi GDI-Motor – erster Serienmotor mit Benzindirekteinspritzung
aber von oben. Es hat keine scharfen Kurven und daher wird die Luft mit hoher Geschwindigkeit zugeführt.
Reis. 2.82. Die Düse des GDI-Motors kann in zwei Modi betrieben werden und liefert einen leistungsstarken (a) oder kompakten (b) Brenner mit versprühtem Benzin
Beim Betrieb eines Motors mit Direkteinspritzung lassen sich drei verschiedene Modi unterscheiden:
1) die Arbeitsweise bei supermageren Gemischen;
2) die Arbeitsweise bei einem stöchiometrischen Gemisch;
3) Modus der scharfen Beschleunigung aus niedrigen Drehzahlen;
Erster Modus Es wird verwendet, wenn sich das Auto ohne plötzliche Beschleunigungen mit einer Geschwindigkeit von etwa 100-120 km / h bewegt. Dieser Modus verwendet ein sehr mageres Kraftstoffgemisch mit einem Luftüberschuss von mehr als 2,7. Unter normalen Bedingungen kann ein solches Gemisch nicht durch einen Funken gezündet werden, daher spritzt der Injektor Kraftstoff am Ende des Verdichtungstakts in einen kompakten Brenner ein (wie bei einem Dieselmotor). Eine kugelförmige Aussparung im Kolben leitet den Kraftstoffstrom zu den Elektroden der Zündkerze, wo die hohe Konzentration der Benzindämpfe die Zündung des Gemisches ermöglicht.
Zweiter Modus Es wird beim Fahren eines Autos mit hoher Geschwindigkeit und bei starken Beschleunigungen verwendet, wenn eine hohe Leistung erforderlich ist. Diese Bewegungsweise erfordert eine stöchiometrische Zusammensetzung des Gemisches. Eine Mischung dieser Zusammensetzung ist leicht entzündlich, aber der GDI-Motor hat einen erhöhten Grad an
Kompression, und um eine Detonation zu verhindern, spritzt der Injektor Kraftstoff mit einem starken Brenner ein. Ein fein zerstäubter Kraftstoff füllt den Zylinder und verdampft, um die Zylinderoberflächen zu kühlen, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Detonation verringert wird.
Dritter Modus ist erforderlich, um ein hohes Drehmoment zu erreichen, wenn das Gaspedal bei laufendem Motor stark gedrückt wird
arbeitet bei niedrigen Geschwindigkeiten. Dieser Betriebsmodus des Motors unterscheidet sich dadurch, dass der Injektor während eines Zyklus zweimal angesteuert wird. Während des Ansaugtaktes im Zylinder für
Reis. 2.83. Der Kolben eines Benzindirekteinspritzmotors hat eine spezielle Form (Verbrennungsprozess über dem Kolben)
4. Bestell-Nr. 1031. 97
Reis. 2.84. Konstruktionsmerkmale des Audi 2.0 FSI Benzindirekteinspritzer
seine Kühlung mit einem leistungsstarken Brenner wird mit einem ultramageren Gemisch (a = 4,1) injiziert. Am Ende des Verdichtungstaktes spritzt der Injektor erneut Kraftstoff ein, jedoch mit einem kompakten Brenner. In diesem Fall wird das Gemisch im Zylinder angereichert und es kommt nicht zur Detonation.
Im Vergleich zu einem konventionellen Motor mit Mehrpunkteinspritzung ist ein GDI-Motor etwa 10 % sparsamer und stößt 20 % weniger Kohlendioxid aus. Die Steigerung der Motorleistung erreicht 10%. Wie der Betrieb von Autos mit Motoren dieser Art zeigt, reagieren sie jedoch sehr empfindlich auf den Schwefelgehalt im Benzin.
Orbital hat das ursprüngliche Benzindirekteinspritzverfahren entwickelt. Dabei wird Benzin in die Motorzylinder eingespritzt, das über eine spezielle Düse mit Luft vorgemischt wird. Die Orbitaldüse besteht aus zwei Düsen, Kraftstoff und Luft.
Reis. 2.85. Orbitaldüsenbetrieb
Den Luftdüsen wird Luft in komprimierter Form von einem speziellen Kompressor mit einem Druck von 0,65 MPa zugeführt. Der Kraftstoffdruck beträgt 0,8 MPa. Zuerst wird der Kraftstoffstrahl gezündet und dann im richtigen Moment der Luftstrahl, also wird mit einer starken Fackel ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in Form eines Aerosols in den Zylinder eingespritzt (Abb. 2.85).
Ein im Zylinderkopf neben der Zündkerze angeordneter Injektor spritzt einen Kraftstoff- und Luftstrahl direkt auf die Elektroden der Zündkerze, um eine gute Zündung zu gewährleisten.
»Kraftstoffeinspritzsystem - Diagramme und Funktionsprinzip
Verschiedene Systeme und Arten der Kraftstoffeinspritzung.
Einspritzdüse Ist nichts anderes als ein automatisch gesteuertes Ventil. Einspritzventile sind Teil eines mechanischen Systems, das in regelmäßigen Abständen Kraftstoff in die Brennräume einspritzt. Kraftstoffinjektoren können innerhalb einer Sekunde mehrmals öffnen und schließen. Bisher verwendete Vergaser zur Kraftstoffförderung wurden in den letzten Jahren weitgehend durch Injektoren ersetzt.
- Drossel- und Dämpfer-Injektor.
Die Drosselklappe ist die einfachste Einspritzart. Wie bei den Vergasern befindet sich der Drosselklappeninjektor oben auf dem Motor. Diese Injektoren sind Vergasern sehr ähnlich, abgesehen von ihrer Arbeit. Wie Vergaser haben sie keine Schüssel mit Kraftstoff oder Düsen. In dieser Form leiten ihn die Injektoren direkt an die Brennräume weiter.
- Kontinuierliches Injektionssystem.
Wie der Name schon sagt, fließt ständig Kraftstoff aus den Injektoren. Sein Eintritt in die Zylinder oder Rohre wird durch Einlassventile gesteuert. Bei der kontinuierlichen Einspritzung gibt es einen kontinuierlichen Kraftstofffluss mit variabler Rate.
- Zentraler Injektionsport (CPI).
Diese Schaltung verwendet eine spezielle Art von Armaturen, die "Ventilkegel" genannt werden. Ventilteller sind die Ventile, die verwendet werden, um den Einlass und Auslass von Kraftstoff in den Zylinder zu steuern. Dieser sprüht Kraftstoff bei jedem Schuss mit einem Rohr, das an einem zentralen Injektor befestigt ist.
- Mehrkanal- oder Mehrpunkt-Kraftstoffeinspritzung - Arbeitsschema.
Eines der fortschrittlicheren Kraftstoffeinspritzverfahren wird heutzutage als "Mehrpunkt- oder Mehrkanaleinspritzung" bezeichnet. Dies ist ein dynamischer Einspritztyp, der für jeden Zylinder einen separaten Injektor enthält. Bei einem Mehrkanal-Kraftstoffeinspritzsystem spritzen ihn alle Injektoren gleichzeitig ohne Verzögerung. Die gleichzeitige Mehrpunkteinspritzung ist eine der fortschrittlichsten mechanischen Einstellungen, die eine sofortige Zündung des Kraftstoffs im Zylinder ermöglicht. Folglich erhält der Fahrer mit der Mehrpunkt-Kraftstoffeinspritzung eine schnelle Reaktion.
Moderne Kraftstoffeinspritzsysteme sind ziemlich komplexe computerisierte mechanische Systeme, die über Kraftstoffeinspritzdüsen hinausgehen. Der gesamte Prozess wird von einem Computer gesteuert. Und verschiedene Teile reagieren gemäß den gegebenen Anweisungen. Es gibt eine Reihe von Sensoren, die sich anpassen, indem sie wichtige Informationen an den Computer senden. Es gibt verschiedene Sensoren, die den Kraftstoffverbrauch, den Sauerstoffgehalt und andere überwachen.
Obwohl dieses Diagramm des Kraftstoffsystems komplexer ist, ist die Funktionsweise seiner verschiedenen Teile sehr verfeinert. Es hilft, den Sauerstoffgehalt und den Kraftstoffverbrauch zu kontrollieren, wodurch unnötiger Kraftstoffverbrauch im Motor vermieden wird. Die Einspritzdüse gibt Ihrem Auto die Möglichkeit, Aufgaben mit hoher Präzision auszuführen.
Bei unterschiedlichen Kraftstoffsystemen ist oft eine Spülung mit Sonderausstattung erforderlich.
Die Essenz des Schemas der Direkteinspritzung in den Brennraum
Für eine Person, die keine technische Denkweise hat, ist es eine äußerst schwierige Aufgabe, dieses Problem zu verstehen. Trotzdem ist es notwendig, die Unterschiede zwischen dieser Motormodifikation und der Einspritzung oder Vergaser zu kennen. Erstmals kamen in einem Mercedes-Benz Modell von 1954 Direkteinspritzer zum Einsatz, doch diese Modifikation erlangte dank Mitsubishi unter dem Namen Benzindirekteinspritzung große Popularität.
Und seitdem wird dieses Design von vielen bekannten Marken verwendet, wie zum Beispiel:
- Unendlichkeit,
- Ford,
- General Motors,
- Hyundai,
- Mercedes Benz,
- Mazda.
Darüber hinaus verwendet jede der Firmen ihren eigenen Namen für das betrachtete System. Aber das Funktionsprinzip bleibt gleich.
Die wachsende Popularität des Kraftstoffeinspritzsystems wird durch die Indikatoren für seine Effizienz und Umweltfreundlichkeit begünstigt, da bei seiner Verwendung die Emission von Schadstoffen in die Atmosphäre erheblich reduziert wird.
Hauptmerkmale des Kraftstoffeinspritzsystems
Das Grundprinzip dieses Systems besteht darin, dass Kraftstoff direkt in die Motorzylinder eingespritzt wird. Für den Betrieb des Systems sind normalerweise zwei Kraftstoffpumpen erforderlich:
- der erste befindet sich im tank mit benzin,
- der zweite ist am motor.
Darüber hinaus ist die zweite eine Hochdruckpumpe, die manchmal mehr als 100 bar fördert. Dies ist eine notwendige Bedingung für den Betrieb, da Kraftstoff während des Kompressionshubs in den Zylinder eintritt. Hoher Druck ist der Hauptgrund für die besondere Struktur der Düsen, die in Form von Teflon-O-Ringen hergestellt werden.
Dieses Kraftstoffsystem ist im Gegensatz zu einem herkömmlichen Einspritzsystem ein internes Gemischsystem mit geschichteter oder gleichmäßiger Bildung einer Kraftstoff-Luft-Masse. Das Gemischbildungsverfahren ändert sich mit sich ändernder Motorlast. Wir werden den Betrieb des Motors mit einer schichtweisen und homogenen Bildung des Kraftstoff-Luft-Gemisches verstehen.
Mit geschichtetem Kraftstoffgemisch arbeiten
Aufgrund der strukturellen Merkmale des Kollektors (das Vorhandensein von Klappen, die den Boden verschließen) ist der Zugang zum Boden blockiert. Beim Ansaugtakt tritt Luft in den oberen Teil des Zylinders ein, nach einiger Drehung der Kurbelwelle wird Kraftstoff beim Verdichtungstakt eingespritzt, was einen großen Pumpendruck erfordert. Als nächstes wird die resultierende Mischung durch einen Luftwirbel zur Kerze geblasen. Beim Anlegen des Funkens ist Benzin bereits gut mit Luft vermischt, was zu einer hochwertigen Verbrennung beiträgt. Gleichzeitig entsteht durch den Luftspalt eine Art Hülle, die Verluste reduziert, den Wirkungsgrad erhöht und damit den Kraftstoffverbrauch senkt.
Es ist zu beachten, dass die Arbeit mit geschichteter Kraftstoffeinspritzung die erfolgversprechendste Richtung ist, da in diesem Modus die optimale Kraftstoffverbrennung erreicht werden kann.
Homogene Gemischbildung
In diesem Fall sind die laufenden Prozesse noch besser nachvollziehbar. Der zur Verbrennung benötigte Kraftstoff und die Luft gelangen während des Ansaugtaktes fast gleichzeitig in den Motorzylinder. Noch bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht, befindet sich das Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem gemischten Zustand. Die Bildung einer hochwertigen Mischung ist auf den hohen Einspritzdruck zurückzuführen. Durch die Analyse der eingehenden Daten wechselt das System von einem Betriebsmodus in einen anderen. Im Ergebnis führt dies zu einer Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Motors.
Die Hauptnachteile der Kraftstoffeinspritzung
Alle Vorteile einer Direkteinspritzung werden nur erreicht, wenn Benzin verwendet wird, das bestimmte Qualitätskriterien erfüllt. Sie sollten aussortiert werden. Die Oktanzahlanforderungen für das System haben keine großen Merkmale. Eine gute Kühlung des Luft-Kraftstoff-Gemisches wird auch bei Verwendung von Benzinen mit Oktanzahlen von 92 bis 95 erreicht.
Gerade an die Reinigung von Benzin, seine Zusammensetzung, den Blei-, Schwefel- und Schmutzgehalt werden höchste Anforderungen gestellt. Es sollte überhaupt kein Schwefel vorhanden sein, da seine Anwesenheit zu einem schnellen Verschleiß der Kraftstoffausrüstung und einem Ausfall der Elektronik führt. Zu den Nachteilen zählen auch die erhöhten Kosten des Systems. Dies liegt an der zunehmenden Komplexität des Designs, was wiederum zu einer Erhöhung der Komponentenkosten führt.
Ergebnisse
Wenn man die obigen Informationen analysiert, kann man mit Sicherheit sagen, dass das System mit Direkteinspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum vielversprechender und moderner ist als die Einspritzung mit Verteilung. Es ermöglicht Ihnen, die Effizienz des Motors aufgrund der hohen Qualität des Luft-Kraftstoff-Gemischs erheblich zu steigern. Der Hauptnachteil des Systems sind die hohen Anforderungen an die Benzinqualität, die hohen Reparatur- und Wartungskosten. Und bei der Verwendung von minderwertigem Benzin steigt der Bedarf an häufigeren Reparaturen und Wartungen dramatisch an.
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Der Hauptzweck des Einspritzsystems (ein anderer Name ist das Einspritzsystem) besteht darin, die rechtzeitige Versorgung der Arbeitszylinder des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff sicherzustellen.
Derzeit wird ein solches System aktiv bei Diesel- und Benzin-Verbrennungsmotoren verwendet. Es ist wichtig zu verstehen, dass das Einspritzsystem für jeden Motortyp sehr unterschiedlich ist.
Foto: rsbp (flickr.com/photos/rsbp/)
So trägt bei Otto-Verbrennungsmotoren der Einspritzvorgang zur Bildung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches bei, das anschließend durch einen Funken zwangsgezündet wird.
Bei Diesel-Verbrennungsmotoren wird Kraftstoff unter hohem Druck zugeführt, wenn ein Teil des Kraftstoffgemisches mit heißer Druckluft vermischt wird und sich fast augenblicklich selbst entzündet.
Das Einspritzsystem bleibt ein wichtiger Bestandteil des gesamten Kraftstoffsystems eines Fahrzeugs. Das zentrale Arbeitselement eines solchen Systems ist der Kraftstoffinjektor (Injektor).
Wie bereits erwähnt, kommen bei Ottomotoren und Dieseln verschiedene Arten von Einspritzsystemen zum Einsatz, auf die wir in diesem Artikel kurz eingehen und die wir in nachfolgenden Veröffentlichungen im Detail analysieren werden.
Arten von Einspritzsystemen bei Otto-Verbrennungsmotoren
Ottomotoren verwenden die folgenden Kraftstoffversorgungssysteme - Zentraleinspritzung (Monoeinspritzung), Mehrpunkteinspritzung (Mehrpunkteinspritzung), kombinierte Einspritzung und Direkteinspritzung.
Zentraleinspritzung
Die Kraftstoffversorgung der Zentraleinspritzung erfolgt über ein im Saugrohr angeordnetes Einspritzventil. Da es nur eine Düse gibt, wird dieses Einspritzsystem auch Monoinjektion genannt.
Systeme dieser Art haben heute ihre Relevanz verloren, so dass sie in neuen Automodellen nicht vorgesehen sind, jedoch in einigen alten Modellen einiger Automarken zu finden sind.
Zu den Vorteilen der Monoinjektion zählen Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit. Die Nachteile eines solchen Systems sind die geringe Umweltfreundlichkeit des Motors und der hohe Kraftstoffverbrauch.
Verteilte Injektion
Das Mehrpunkt-Einspritzsystem versorgt jeden mit einem eigenen Einspritzventil ausgestatteten Zylinder separat mit Kraftstoff. In diesem Fall wird das Brennelement nur im Ansaugkrümmer gebildet.
Derzeit sind die meisten Benzinmotoren mit einem verteilten Kraftstoffversorgungssystem ausgestattet. Die Vorteile eines solchen Systems sind hohe Umweltfreundlichkeit, optimaler Kraftstoffverbrauch, moderate Anforderungen an die Qualität des verbrauchten Kraftstoffs.
Direkte Injektion
Eines der fortschrittlichsten und fortschrittlichsten Injektionssysteme. Das Funktionsprinzip eines solchen Systems ist die direkte Zufuhr (Einspritzung) von Kraftstoff in den Brennraum der Zylinder.
Das direkte Kraftstoffversorgungssystem ermöglicht eine qualitativ hochwertige Zusammensetzung der Brennelemente in allen Phasen des ICE-Betriebs, um den Verbrennungsprozess des brennbaren Gemischs zu verbessern, die Betriebsleistung des Motors zu erhöhen und die Abgasmenge zu reduzieren Gase.
Nachteile dieses Einspritzsystems sind ein komplexer Aufbau und hohe Anforderungen an die Kraftstoffqualität.
Kombinierte Injektion
Ein System dieser Art kombiniert zwei Systeme – Direkteinspritzung und verteilte Einspritzung. Es wird häufig verwendet, um Emissionen von giftigen Elementen und Abgasen zu reduzieren und dadurch eine hohe Umweltfreundlichkeit des Motors zu erreichen.
Alle bei Benzin-Verbrennungsmotoren verwendeten Kraftstoffversorgungssysteme können mit mechanischen oder elektronischen Steuergeräten ausgestattet werden, von denen letztere die fortschrittlichsten sind, da sie die besten Indikatoren für die Effizienz und Umweltfreundlichkeit des Motors liefern.
Die Kraftstoffversorgung in solchen Systemen kann kontinuierlich oder diskret (Impuls) erfolgen. Nach Meinung von Experten ist die Impulskraftstoffversorgung am geeignetsten und effizientesten und wird derzeit in allen modernen Motoren verwendet.
Arten von Einspritzsystemen für Diesel-Verbrennungsmotoren
Moderne Dieselmotoren verwenden Einspritzsysteme wie ein Pumpe-Düse-System, ein Common-Rail-System, ein System mit Reihen- oder Verteilereinspritzpumpe (Kraftstoffhochdruckpumpe).
Die beliebtesten und fortschrittlichsten von ihnen sind die Systeme: Common Rail und Pumpe-Düse-Einheit, auf die wir im Folgenden näher eingehen werden.
Die Einspritzpumpe ist das zentrale Element eines jeden Dieselkraftstoffsystems.
Bei Dieselmotoren kann die Zufuhr des brennbaren Gemisches sowohl in die Vorkammer als auch direkt in den Brennraum (Direkteinspritzung) erfolgen.
Heute wird der Direkteinspritzung der Vorzug gegeben, die sich im Vergleich zur Einspritzung in die Vorkammer durch einen erhöhten Geräuschpegel und einen weniger ruhigen Motorlauf auszeichnet, gleichzeitig aber ein viel wichtigerer Indikator bereitgestellt wird - die Effizienz .
Einspritzsystemeinheit-Injektor
Ein ähnliches System wird verwendet, um ein Kraftstoffgemisch unter hohem Druck durch eine zentrale Vorrichtung - Pumpendüsen - zuzuführen und einzuspritzen.
Wie der Name schon sagt, zeichnet sich dieses System dadurch aus, dass in einem einzigen Gerät (Pumpdüse) gleich zwei Funktionen vereint sind: Druckerzeugung und Einspritzung.
Der konstruktive Nachteil dieses Systems besteht darin, dass die Pumpe mit einem konstanten Antrieb von der Motornockenwelle (nicht abgeschaltet) ausgestattet ist, was zu einem schnellen Verschleiß der Struktur führt. Aus diesem Grund entscheiden sich Hersteller zunehmend für das Common-Rail-Einspritzsystem.
Common-Rail-Einspritzsystem (Speichereinspritzung)
Dies ist ein fortschrittlicheres Fahrzeugversorgungssystem für die meisten Dieselmotoren. Sein Name leitet sich vom Hauptstrukturelement ab – dem Kraftstoffverteiler, der allen Injektoren gemeinsam ist. Common Rail bedeutet in der Übersetzung aus dem Englischen nur - eine gemeinsame Rampe.
Bei einem solchen System wird Kraftstoff aus dem Rail, das auch Hochdruckspeicher genannt wird, den Einspritzventilen zugeführt, weshalb das System einen zweiten Namen hat – das Batterieeinspritzsystem.
Das Common-Rail-System sieht drei Einspritzstufen vor - Vor-, Haupt- und Zusatzeinspritzung. Dies ermöglicht es, Motorgeräusche und -vibrationen zu reduzieren, den Kraftstoffselbstzündungsprozess effizienter zu gestalten und die Menge an schädlichen Emissionen in die Atmosphäre zu reduzieren.
Zur Steuerung von Einspritzsystemen an Dieselmotoren sind mechanische und elektronische Geräte vorgesehen. Mit Systemen an der Mechanik können Sie den Arbeitsdruck, das Volumen und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung steuern. Elektronische Systeme ermöglichen eine effizientere Steuerung von Diesel-Verbrennungsmotoren im Allgemeinen.