Das Funktionsprinzip des Kraftstoffeinspritzsystems. Einspritzmotor – eine weitere Etappe in der Geschichte der Verbrennungsmotorentwicklung

Vom Konzept her sind Verbrennungsmotoren - Benziner und Diesel - fast identisch, aber es gibt eine Reihe von Besonderheiten zwischen ihnen. Einer der wichtigsten ist der unterschiedliche Verlauf der Verbrennungsprozesse in den Zylindern. In einem Dieselmotor entzündet sich Kraftstoff, wenn er hohen Temperaturen und hohem Druck ausgesetzt wird. Dazu ist es jedoch erforderlich, dass Dieselkraftstoff nicht nur zu einem genau definierten Zeitpunkt, sondern auch unter hohem Druck direkt den Brennräumen zugeführt wird. Und dafür sorgen die Einspritzsysteme von Dieselmotoren.

Die ständige Verschärfung der Umweltstandards und das Bestreben, eine höhere Leistung bei geringeren Kraftstoffkosten zu erzielen, lassen immer mehr Designlösungen entstehen.

Das Funktionsprinzip ist für alle bestehenden Dieseleinspritzarten identisch. Die Hauptantriebselemente sind eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (Einspritzpumpe) und ein Injektor. Die Aufgabe der ersten Komponente ist die Einspritzung von Dieselkraftstoff, wodurch der Druck im System deutlich ansteigt. Die Düse hingegen führt den Brennräumen Kraftstoff (in komprimiertem Zustand) zu und versprüht ihn, um eine bessere Gemischbildung zu gewährleisten.

Es sollte beachtet werden, dass der Kraftstoffdruck die Verbrennungsqualität des Gemischs direkt beeinflusst. Je höher er ist, desto besser verbrennt der Dieselkraftstoff, sorgt für mehr Leistung und weniger Schadstoffe in den Abgasen. Um höhere Druckanzeigen zu erhalten, wurden verschiedene Konstruktionslösungen verwendet, die zur Entstehung verschiedener Arten von Dieselantriebssystemen führten. Darüber hinaus betrafen alle Änderungen nur diese beiden Elemente - Hochdruck-Kraftstoffpumpe und Einspritzdüsen. Die restlichen Komponenten – Tank, Kraftstoffleitungen, Filterelemente – sind in allen verfügbaren Formen im Wesentlichen identisch.

Arten von Dieselantriebssystemen

Dieselkraftwerke können mit einem Einspritzsystem ausgestattet werden:

• mit Inline-Hochdruckpumpe;
• mit Verteilerpumpen;
• Batterietyp (Common Rail).

Mit Inline-Pumpe

Reiheneinspritzpumpe für 8 Düsen

Anfangs war dieses System vollständig mechanisch, aber dann wurden elektromechanische Elemente in seiner Konstruktion verwendet (für Regler zum Ändern der Kreislaufversorgung von Dieselkraftstoff).

Das Hauptmerkmal dieses Systems ist die Pumpe. Darin bedienten Kolbenpaare (Präzisionselemente, die Druck erzeugen) jeweils eine eigene Düse (ihre Anzahl entsprach der Anzahl der Düsen). Außerdem wurden diese Paare in einer Reihe platziert, daher der Name.

Zu den Vorteilen eines Inline-Pumpsystems gehören:

• Zuverlässigkeit der Konstruktion. Die Pumpe hatte ein Schmiersystem, das dem Aggregat eine lange Ressource verschaffte;
• Geringe Empfindlichkeit gegenüber Kraftstoffreinheit;
• Vergleichbare Einfachheit und hohe Wartbarkeit;
• Lange Pumpenressource;
• Die Möglichkeit, den Motor bei Ausfall einer Sektion oder Düse zu betreiben.

Aber die Nachteile eines solchen Systems sind bedeutender, was dazu führte, dass es allmählich aufgegeben und modernere Systeme bevorzugt wurden. Die negativen Aspekte einer solchen Injektion sind:

• Niedrige Geschwindigkeit und Genauigkeit der Kraftstoffdosierung. Das kann die mechanische Konstruktion einfach nicht leisten;
• Relativ niedriger erzeugter Druck;
• Die Aufgabe der Hochdruck-Kraftstoffpumpe umfasst neben dem Aufbau des Kraftstoffdrucks auch die Regelung der Taktförderung und des Einspritzzeitpunktes;
• Der erzeugte Druck hängt direkt von der Kurbelwellendrehzahl ab;
• Große Abmessungen und Gewicht der Pumpe.

Diese Mängel und vor allem der geringe erzeugte Druck führten dazu, dass dieses System aufgegeben wurde, da es einfach nicht mehr in Umweltstandards passte.

Verteilte Pumpe

Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe mit verteilter Einspritzung ist die nächste Stufe in der Entwicklung von Stromversorgungssystemen für Dieselaggregate.

Ein solches System war zunächst auch mechanisch und unterschied sich von dem oben beschriebenen nur in der Konstruktion der Pumpe. Im Laufe der Zeit wurde ihr Gerät jedoch um eine elektronische Steuerung erweitert, die den Einspritzeinstellprozess verbesserte, was sich positiv auf die Effizienzindikatoren des Motors auswirkte. Für einen bestimmten Zeitraum passt ein solches System in Umweltstandards.

Die Besonderheit dieser Art der Einspritzung lag darin, dass die Konstrukteure auf die Verwendung einer mehrteiligen Pumpenkonstruktion verzichteten. In der Einspritzpumpe wurde nur ein Kolbenpaar verwendet, das alle verfügbaren Düsen bedient, deren Anzahl von 2 bis 6 variiert. Um die Kraftstoffversorgung aller Düsen sicherzustellen, macht der Kolben nicht nur translatorische Bewegungen, sondern auch rotierenden, die die Verteilung von Dieselkraftstoff sicherstellen.

Einspritzpumpe mit verteilter Pumpe

Zu den positiven Eigenschaften solcher Systeme gehörten:

• Geringe Gesamtabmessungen und Gewicht der Pumpe;
• Die besten Indikatoren für die Kraftstoffeffizienz;
• Die Verwendung einer elektronischen Steuerung hat die Leistung des Systems verbessert.

Zu den Nachteilen eines Systems mit einer verteilten Pumpe gehören:

• Geringe Lebensdauer des Kolbenpaares;
• Die Komponenten werden mit Kraftstoff geschmiert;
• Die Vielseitigkeit der Pumpe (neben der Druckerzeugung wird sie auch durch die Zufuhr und den Einspritzzeitpunkt gesteuert);
• Wenn die Pumpe ausfällt, funktioniert das System nicht mehr;
• Luftempfindlichkeit;
• Abhängigkeit des Drucks von der Motordrehzahl.

Diese Art der Einspritzung ist bei Pkw und kleinen Nutzfahrzeugen weit verbreitet.

Pumpe-Düse-Einheiten

Die Besonderheit dieses Systems liegt darin, dass Düsen- und Kolbenpaar zu einer einzigen Konstruktion zusammengefasst sind. Der Teil dieser Kraftstoffeinheit wird von der Nockenwelle angetrieben.

Es ist bemerkenswert, dass ein solches System entweder vollständig mechanisch (die Einspritzung wird durch ein Rail und Regler gesteuert) oder elektronisch (Magnetventile werden verwendet) sein kann.

Pumpendüse

Eine Art dieser Injektionsart ist der Einsatz von Einzelpumpen. Das heißt, für jeden Injektor ist ein eigener Abschnitt vorgesehen, der von der Nockenwelle angetrieben wird. Der Abschnitt kann sich direkt im Zylinderkopf befinden oder in einem separaten Gehäuse untergebracht sein. Diese Konstruktion verwendet herkömmliche Hydraulikdüsen (d. h. ein mechanisches System). Im Gegensatz zur Einspritzung mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe sind die Hochdruckleitungen sehr kurz, wodurch der Druck deutlich erhöht werden konnte. Aber dieses Design fand nicht viel Verbreitung.

Zu den positiven Eigenschaften der Versorgungseinheit-Injektoren zählen:

• Signifikante Indikatoren für den erzeugten Druck (der höchste unter allen verwendeten Injektionsarten);
• Geringer Metallverbrauch der Struktur;
• Dosiergenauigkeit und Durchführung der Mehrfacheinspritzung (bei Injektoren mit Magnetventilen);
• Möglichkeit des Motorbetriebs bei Ausfall eines der Injektoren;
• Das Ersetzen eines beschädigten Elements ist nicht schwierig.

Es gibt jedoch auch Nachteile bei dieser Art der Injektion, darunter:

• Nicht reparierbare Pumpe-Düse (im Falle einer Panne ist deren Austausch erforderlich);
• Hohe Empfindlichkeit gegenüber Kraftstoffqualität;
• Der erzeugte Druck hängt von der Motordrehzahl ab.

Pump-Injektoren sind im Wirtschafts- und Güterverkehr weit verbreitet, und diese Technologie wird auch von einigen Automobilherstellern eingesetzt. Heutzutage wird es aufgrund der hohen Wartungskosten nicht sehr oft verwendet.

Common-Rail

Bisher ist es das perfekteste in Bezug auf die Effizienz. Es entspricht auch vollständig den neuesten Umweltstandards. Weitere "Pluspunkte" sind die Anwendbarkeit auf jeden Dieselmotor, vom Pkw bis zum Schiff.

Common-Rail-Einspritzsystem

Seine Besonderheit liegt darin, dass die Vielseitigkeit der Einspritzpumpe nicht erforderlich ist und ihre Aufgabe nur darin besteht, Druck aufzubauen, und nicht für jede Düse separat, sondern eine gemeinsame Leitung (Kraftstoffverteiler) und daraus Dieselkraftstoff zugeführt wird zu den Düsen.

Gleichzeitig haben die Kraftstoffleitungen zwischen Pumpe, Rail und Injektoren eine relativ kurze Länge, wodurch der erzeugte Druck erhöht werden konnte.

Die Steuerung der Arbeit in diesem System erfolgt durch eine elektronische Einheit, die die Dosiergenauigkeit und die Geschwindigkeit des Systems deutlich erhöht.

Positive Eigenschaften von Common Rail:

• Hohe Dosiergenauigkeit und Verwendung von Multi-Mode-Injektion;
• Zuverlässigkeit der Einspritzpumpe;
• Es besteht keine Abhängigkeit des Druckwertes von der Motordrehzahl.

Die negativen Eigenschaften dieses Systems sind wie folgt:

• Empfindlichkeit gegenüber Kraftstoffqualität;
• Ausgeklügeltes Düsendesign;
• Systemausfall beim geringsten Druckverlust durch Druckentlastung;
• Die Komplexität des Designs aufgrund des Vorhandenseins einer Reihe zusätzlicher Elemente.

Trotz dieser Mängel ziehen Autohersteller Common Rail zunehmend anderen Arten von Einspritzsystemen vor.

Der Hauptzweck des Einspritzsystems (ein anderer Name ist das Einspritzsystem) besteht darin, die rechtzeitige Kraftstoffversorgung der Arbeitszylinder des Verbrennungsmotors sicherzustellen.

Derzeit wird ein ähnliches System aktiv bei Diesel- und Benzin-Verbrennungsmotoren verwendet. Es ist wichtig zu verstehen, dass das Einspritzsystem für jeden Motortyp sehr unterschiedlich ist.

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Bei Otto-Verbrennungsmotoren trägt also 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 verbunden 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. 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 perfektesten und fortschrittlichsten Einspritzsysteme. 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 Gemisches 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 den Ausstoß von Schadstoffen und Abgasen zu reduzieren und dadurch eine hohe Umweltfreundlichkeit des Motors zu erreichen.

Alle Kraftstoffversorgungssysteme, die für Benzin-Verbrennungsmotoren verwendet werden, können mit mechanischen oder elektronischen Steuergeräten ausgestattet werden, von denen letzteres die fortschrittlichste ist, da sie die beste Effizienz und Umweltfreundlichkeit des Motors bietet.

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 dem Direkteinspritzsystem der Vorzug gegeben, das sich im Vergleich zur Einspritzung in die Vorkammer durch einen erhöhten Geräuschpegel und einen weniger ruhigen Motorlauf auszeichnet, gleichzeitig jedoch 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 den Einspritzventilen Kraftstoff aus dem Rail zugeführt, das auch Hochdruckspeicher genannt wird, weshalb das System auch einen zweiten Namen hat – das Batterieeinspritzsystem.

Das Common-Rail-System sieht drei Einspritzstufen vor - Vor-, Haupt- und Zusatzeinspritzung. Dies macht es möglich, 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. Systeme an der Mechanik ermöglichen es Ihnen, den Arbeitsdruck, das Volumen und den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung zu steuern. Elektronische Systeme ermöglichen eine effizientere Steuerung von Diesel-Verbrennungsmotoren im Allgemeinen.

Bei modernen Autos in Benzinkraftwerken ist das Funktionsprinzip des Stromversorgungssystems ähnlich wie bei Dieselmotoren. Bei diesen Motoren ist es in zwei Teile unterteilt - Einlass und Einspritzung. Der erste liefert Luft und der zweite Kraftstoff. Aufgrund der Konstruktions- und Betriebsmerkmale unterscheidet sich die Funktionsweise der Einspritzung jedoch erheblich von der bei Dieselmotoren.

Beachten Sie, dass der Unterschied in den Einspritzsystemen von Diesel- und Benzinmotoren zunehmend aufgehoben wird. Um die besten Qualitäten zu erzielen, leihen sich Designer Designlösungen und wenden sie auf verschiedene Arten von Energiesystemen an.

Das Gerät und das Funktionsprinzip des Injektions-Injektionssystems

Die zweite Bezeichnung für Einspritzsysteme für Ottomotoren ist Einspritzung. Sein Hauptmerkmal ist die präzise Dosierung des Kraftstoffs. Dies wird durch die Verwendung von Injektoren in der Konstruktion erreicht. Die Motoreinspritzvorrichtung umfasst zwei Komponenten - Exekutive und Steuerung.

Die Aufgabe des ausführenden Teils umfasst die Versorgung mit Benzin und dessen Versprühung. Es enthält nicht so viele konstituierende Elemente:

1. Pumpe (elektrisch).
2. Filterelement (Feinreinigung).
3. Kraftstoffleitungen.
4. Rampe.
5. Injektoren.

Aber das sind nur die Hauptkomponenten. Die ausführende Komponente kann eine Reihe zusätzlicher Einheiten und Teile umfassen - einen Druckregler, ein System zum Ablassen von überschüssigem Benzin, einen Adsorber.

Diese Elemente haben die Aufgabe, den Kraftstoff aufzubereiten und die Versorgung der Injektoren zu gewährleisten, über die er eingespritzt wird.

Das Funktionsprinzip der Exekutivkomponente ist einfach. Beim Drehen des Zündschlüssels (bei einigen Modellen beim Öffnen der Fahrertür) schaltet sich eine elektrische Pumpe ein, die Benzin pumpt und die restlichen Elemente damit füllt. Der Kraftstoff wird gereinigt und gelangt über die Kraftstoffleitungen in das Rail, das die Injektoren verbindet. Durch die Pumpe steht der Kraftstoff im gesamten System unter Druck. Aber sein Wert ist niedriger als bei Dieselmotoren.

Die Injektoren werden durch elektrische Impulse vom Steuerteil geöffnet. Diese Komponente des Kraftstoffeinspritzsystems besteht aus einem Steuergerät und einer ganzen Reihe von Tracking-Geräten - Sensoren.

Diese Sensoren überwachen Anzeigen und Betriebsparameter - Kurbelwellendrehzahl, zugeführte Luftmenge, Kühlmitteltemperatur, Drosselklappenstellung. Die Messwerte werden an die Steuereinheit (ECU) gesendet. Er vergleicht diese Informationen mit den im Speicher abgelegten Daten, anhand derer die Länge der den Injektoren zugeführten elektrischen Impulse bestimmt wird.

Die Elektronik im Steuerteil der Kraftstoffeinspritzanlage wird benötigt, um die Zeit zu berechnen, die die Düse in einer bestimmten Betriebsart des Aggregats öffnen soll.

Arten von Injektoren

Beachten Sie jedoch, dass dies die allgemeine Auslegung des Versorgungssystems des Benzinmotors ist. Es wurden jedoch mehrere Injektoren entwickelt, von denen jeder seine eigenen Konstruktions- und Betriebsmerkmale hat.

Bei Autos werden Motoreinspritzsysteme verwendet:

• zentral;
• verteilt;
• Direkte.

Die Zentraleinspritzung gilt als erster Injektor. Seine Besonderheit liegt in der Verwendung von nur einem Injektor, der für alle Zylinder gleichzeitig Benzin in das Saugrohr einspritzt. Anfangs war es mechanisch und es wurde keine Elektronik im Design verwendet. Betrachtet man das Gerät eines mechanischen Injektors, dann ähnelt es einem Vergasersystem, mit dem einzigen Unterschied, dass anstelle eines Vergasers ein mechanisch angetriebener Injektor verwendet wurde. Im Laufe der Zeit wurde der zentrale Feed elektronisch.

Heute wird dieser Typ aufgrund einer Reihe von Nachteilen nicht verwendet, von denen der Hauptgrund die ungleichmäßige Verteilung des Kraftstoffs auf die Zylinder ist.

Die verteilte Injektion ist derzeit das gebräuchlichste System. Der Aufbau dieses Injektortyps ist oben beschrieben. Seine Besonderheit liegt darin, dass der Kraftstoff für jeden Zylinder von einem eigenen Injektor zugeführt wird.

Bei dieser Bauart sind die Injektoren im Saugrohr verbaut und befinden sich neben dem Zylinderkopf. Die Verteilung des Kraftstoffs auf die Zylinder ermöglicht eine genaue Benzindosierung.

Die Direkteinspritzung ist derzeit die fortschrittlichste Art der Benzinförderung. Bei den beiden vorherigen Typen wurde Benzin in den vorbeiströmenden Luftstrom eingespeist und die Gemischbildung begann bereits im Saugrohr. Das Design des gleichen Injektors kopiert das Dieseleinspritzsystem.

Bei einem Direkteinspritzer befinden sich die Einspritzdüsen im Brennraum. Dadurch werden die Komponenten des Luft-Kraftstoff-Gemischs getrennt in die Zylinder eingespeist und in der Kammer selbst vermischt.

Die Besonderheit dieses Injektors besteht darin, dass zum Einspritzen von Benzin ein hoher Kraftstoffdruck erforderlich ist. Und seine Erstellung wird von einer anderen Einheit gewährleistet, die dem Gerät des Exekutivteils hinzugefügt wird - einer Hochdruckpumpe.

Antriebssysteme für Dieselmotoren

Und Dieselsysteme werden aufgerüstet. Wenn es früher mechanisch war, sind Dieselmotoren jetzt mit einer elektronischen Steuerung ausgestattet. Er verwendet die gleichen Sensoren und das gleiche Steuergerät wie der Benzinmotor.

Bei Autos werden derzeit drei Arten von Dieseleinspritzung verwendet:

1. Mit Verteilereinspritzpumpe.
2. Common-Rail.
3. Pumpe-Düse-Einheiten.

Wie beim Ottomotor besteht die Dieseleinspritzung aus einem Führungs- und einem Steuerteil.

Viele Elemente des ausführenden Teils sind mit denen der Einspritzdüsen identisch - Tank, Kraftstoffleitungen, Filterelemente. Es gibt aber auch Knoten, die bei Benzinmotoren nicht zu finden sind - eine Kraftstoffansaugpumpe, eine Hochdruckkraftstoffpumpe, Hochdruckkraftstoffleitungen.

In mechanischen Systemen von Dieselmotoren wurden Reiheneinspritzpumpen verwendet, bei denen der Kraftstoffdruck für jede Düse durch ein eigenes separates Kolbenpaar erzeugt wurde. Diese Pumpen waren sehr zuverlässig, aber sperrig. Der Einspritzzeitpunkt und die eingespritzte Dieselkraftstoffmenge wurden durch eine Pumpe geregelt.

Bei Motoren, die mit einer Verteilereinspritzpumpe ausgestattet sind, wird in der Pumpenkonstruktion nur ein Kolbenpaar verwendet, das Kraftstoff für die Injektoren fördert. Dieser Knoten hat eine kompakte Größe, aber seine Ressourcen sind geringer als bei Inline-Knoten. Ein solches System wird nur in leichten Fahrzeugen verwendet.

Common Rail gilt als eines der effizientesten Einspritzsysteme für Dieselmotoren. Sein allgemeines Konzept ist weitgehend dem Split-Feed-Injektor entlehnt.

Bei einem solchen Dieselmotor ist der Zeitpunkt des Förderbeginns und die Kraftstoffmenge "verantwortlich" der elektronischen Komponente. Die Hochdruckpumpe hat nur die Aufgabe, Dieselkraftstoff zu pumpen und Hochdruck zu erzeugen. Außerdem wird Dieselkraftstoff nicht sofort den Injektoren zugeführt, sondern der Rampe, die die Injektoren verbindet.

Pumpe-Düse-Einspritzdüsen sind eine andere Art der Dieseleinspritzung. Bei dieser Konstruktion fehlt die Hochdruckkraftstoffpumpe, und die Kolbenpaare, die den Dieselkraftstoffdruck erzeugen, treten in die Einspritzvorrichtung ein. Mit dieser Konstruktionslösung können Sie die höchsten Kraftstoffdruckwerte unter den bestehenden Einspritzarten bei Dieselaggregaten erstellen.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass hier allgemein Angaben zu den Einspritzarten von Motoren gemacht werden. Um das Design und die Funktionen dieser Typen zu verstehen, werden sie separat betrachtet.

Video: Steuerung des Kraftstoffeinspritzsystems

Die interne Verbrennung (ICE) basiert auf der Verbrennung einer kleinen Kraftstoffmenge in einem begrenzten Volumen. Dabei wird die freigesetzte Energie durch die Bewegung der Kolben in mechanische Energie umgewandelt. Die dosierte Kraftstoffmenge wird von einem Vergaser oder einem speziellen Gerät - einem Injektor - bereitgestellt. Motoren mit solchen Vorrichtungen werden Einspritzmotoren genannt. Das Funktionsprinzip eines Einspritzmotors ist einfach – die richtige Kraftstoffmenge zur richtigen Zeit am richtigen Ort bereitzustellen.

So funktioniert der Verbrennungsmotor

Um den Unterschied zwischen den beiden Arten von Kraftgeräten klar zu verstehen, ist es notwendig, zunächst die Funktionsweise des Verbrennungsmotors im Allgemeinen zu berühren. Es gibt verschiedene Arten, von denen die häufigsten sein werden:

1. Benzin;
2. Diesel;
3. Gas-Diesel;
4. Gas;
5. rotierend.

Die Funktionsweise eines Motors lässt sich am besten am Beispiel eines Ottomotors nachvollziehen. Am beliebtesten ist der Viertakter. Dies bedeutet, dass der gesamte Zyklus der Umwandlung der bei der Verbrennung des Kraftstoffs erzeugten Energie in mechanische Energie in vier Takten erfolgt.
Die Konstruktion des Motors ist so, dass die Abfolge der Taktzyklen wie folgt ist:

• Ansaugung - Befüllen der Zylinder mit Kraftstoff:
• Kompression - Vorbereitung des Kraftstoffs für die Verbrennung;
• Arbeitshub - Umwandlung von Verbrennungsenergie in mechanische;
• Abgas - Entfernung von Kraftstoffverbrennungsprodukten.

Um den Betrieb des Motors sicherzustellen, hat jeder von ihnen seine eigene Aufgabe. Während des ersten Hubs senkt sich der Kolben von der oberen Position in die äußerste untere, das (Einlass-)Ventil öffnet und der Zylinder beginnt sich mit dem Kraftstoff-Luft-Gemisch zu füllen. Beim zweiten Hub werden die Ventile geschlossen und der Kolben bewegt sich von der unteren Position in die obere Position, das Gemisch im Zylinder wird komprimiert. Wenn er die oberste Position erreicht, springt ein Funke auf die Kerze und entzündet das Gemisch.

Beim Verbrennen entsteht ein erhöhter Druck, der den Kolben zwingt, sich von der oberen in die untere Position zu bewegen. Nachdem er es erreicht hat, beginnt sich der Kolben unter der Wirkung der Trägheit der Kurbelwellendrehung wieder nach oben zu bewegen, während das Auslassventil aktiviert wird, die Produkte der Kraftstoffverbrennung werden aus dem Zylinder abgegeben. Wenn der Kolben die obere Position erreicht, schließt der Auslass, aber das Einlassventil öffnet und der gesamte Arbeitszyklus wiederholt sich.

All dies ist im Video zu sehen.

Über den Vergaser, seine Vor- und Nachteile

Hier muss noch eine kleine Ergänzung vorgenommen werden. Da es sich um einen Ottomotor handelt, ist die Versorgung der Motorzylinder mit Benzin auf unterschiedliche Weise möglich. Historisch gesehen war die erste Entwicklung die Benzinzufuhr und -dosierung über einen Vergaser. Dies ist ein spezielles Gerät, das die erforderliche Menge an Kraftstoff-Luft-Gemisch (FA) in den Zylindern bereitstellt.


Kraftstoff-Luft ist ein Gemisch aus Luft und Benzindämpfen. Es wird in einem Vergaser, einer speziellen Vorrichtung, vorbereitet, um sie je nach Betriebsmodus des Motors im richtigen Verhältnis zu mischen. Der Vergaser ist in seinem Aufbau recht einfach und arbeitet seit langem erfolgreich mit einem Benzinmotor.
Im Laufe der Entwicklung des Autos traten jedoch Mängel auf, die unter den damaligen Bedingungen für die Motorenentwickler ohnehin nur schwer zu verkraften waren. Dies betraf zunächst einmal:

• Kraftstoffeffizienz. Der Vergaser sorgte bei einer plötzlichen Änderung der Bewegungsart der Maschine nicht für einen sparsamen Benzinverbrauch;
• Umweltsicherheit. Der Gehalt an Giftstoffen in den Abgasen war recht hoch;
• unzureichende Motorleistung, da die Brennelemente nicht mit dem Fahrmodus des Fahrzeugs und seinem aktuellen Zustand übereinstimmen.

Um die genannten Nachteile zu beseitigen, wurde ein anderes Prinzip der Kraftstoffversorgung des Motors implementiert - mit Hilfe eines Injektors.

Über Einspritzmotoren

Sie haben einen anderen Namen - Einspritzmotoren, die im Allgemeinen das Wesen der stattfindenden Phänomene in keiner Weise ändern. Die Einspritzung ähnelt in ihrer Arbeitsleistung dem Prinzip des Dieselmotors. Durch die Einspritzdüsen wird dem Motor zum richtigen Zeitpunkt eine streng dosierte Kraftstoffmenge eingespritzt, die durch einen Funken einer Zündkerze gezündet wird, obwohl der Funke im Dieselbetrieb nicht genutzt wird.


Der gesamte oben betrachtete Zyklus eines Viertakt-Verbrennungsmotors bleibt unverändert. Der Hauptunterschied besteht darin, dass der Vergaser das Brennelement außerhalb des Motors vorbereitet und dann in die Zylinder gelangt, während beim neuesten Einspritzmotor Benzin direkt in den Zylinder eingespritzt wird.

Wie dies geschieht, sehen Sie im Video im Detail.

Mit einer solchen Motorvorrichtung können Sie die Probleme lösen, die beim Betrieb des Vergasers auftreten. Der Einsatz eines Injektors bietet dem Motor gegenüber der Vergaserversion folgende Vorteile:

• Leistungssteigerung um 7-10%;
• verbesserte Kraftstoffverbrauchsindikatoren;
• Verringerung des Gehalts an giftigen Substanzen in der Zusammensetzung der Abgase;
• Bereitstellung der optimalen Kraftstoffmenge, je nach Bewegungsart des Fahrzeugs.

Dies sind nur die wichtigsten Vorteile, die Ihnen ein Einspritzmotor bietet. Jeder Vorteil hat jedoch seine eigenen Nachteile. Wenn der Vergasermotor rein mechanisch ist und unter fast allen Bedingungen repariert werden kann, dann ist eine komplexe Elektronik und ein ganzes System von Sensoren zur Steuerung des Einspritzmotors erforderlich, weshalb Arbeiten (Routine und Reparatur) in einem Service-Center durchgeführt werden müssen .

Injektionsgerät

Schaut man sich an, wie ein ICE-Gerät mit Einspritzung statt Vergaser aussieht, dann kann man unterscheiden:

• Einspritzsteuerung - ein elektronisches Gerät, das ein Programm für den Betrieb aller Komponenten des Systems enthält;
• Düsen. Je nach verwendetem Injektionssystem kann es mehrere oder eine davon geben;
• ein Luftmengensensor, der in Abhängigkeit vom Hub die Füllung der Zylinder ermittelt. Zuerst wird der Gesamtverbrauch ermittelt und dann die benötigte Menge für jeden Zylinder programmgesteuert neu berechnet;
• Drosselklappensensor (Position), der den aktuellen Bewegungszustand und die Belastung des Motors einstellt;
• ein Temperatursensor, der den Erwärmungsgrad des Kühlmittels steuert, gemäß seinen Daten wird der Betrieb des Motors korrigiert und bei Bedarf der Betrieb des Gebläses gestartet;
• der Sensor der tatsächlichen Position der Kurbelwelle, der die Synchronisierung des Betriebs aller Komponenten des Systems gewährleistet;
• Sauerstoffsensor, der seinen Gehalt in den Abgasen bestimmt;
• ein Klopfsensor, der das Auftreten des letzteren kontrolliert; um es zu beseitigen, wird der Zündzeitpunkt entsprechend seinen Signalen geändert.

So ungefähr sieht ein System zur Kraftstoffeinspritzung im Allgemeinen aus, das Funktionsprinzip sollte aus seiner Zusammensetzung und dem Zweck der einzelnen Elemente klar ersichtlich sein.

Arten von Einspritzsystemen

Trotz der eher einfachen Beschreibung der Funktionsweise des Einspritzmotors, die zuvor gegeben wurde, gibt es mehrere Varianten, die ein ähnliches Funktionsprinzip implementieren.

Einzelpunkteinspritzung

Dies ist die einfachste Umsetzung des Injektionsprinzips. Es ist praktisch mit jedem Vergasermotor kompatibel, der Unterschied besteht in der Verwendung einer Einspritzung anstelle des Vergasers. Versorgt der Vergaser das Saugrohr mit Brennelementen, so wird bei der Einzelpunkteinspritzung Benzin über den Injektor in das Saugrohr eingespritzt.

Wie bei einem Vergasermotor saugt der Motor während des Ansaugtakts ein fertiges Kraftstoff-Luft-Gemisch an und arbeitet praktisch wie ein konventioneller Motor. Der Vorteil eines solchen Motors ist eine bessere Wirtschaftlichkeit.

Mehrpunkteinspritzung

Stellt eine weitere Stufe in der Verbesserung von Einspritzmotoren dar. Entsprechend den Signalen der Steuerung wird jedem Zylinder Kraftstoff zugeführt, aber auch dem Ansaugkrümmer, d.h. Das Brennelement wird außerhalb des Zylinders vorbereitet und gelangt, bereits fertig, in den Zylinder.
Bei einer solchen Ausführungsform des Einspritzmotorprinzips ist es möglich, viele der Vorteile bereitzustellen, die dem Einspritzmotor innewohnen und zuvor erwähnt wurden.

Direkte Injektion

Es ist die nächste Stufe in der Entwicklung von Einspritzmotoren. Der Kraftstoff wird direkt in den Brennraum eingespritzt, was für den bestmöglichen Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors sorgt. Das Ergebnis dieses Ansatzes ist es, maximale Leistung, minimalen Kraftstoffverbrauch und die besten Umweltsicherheitsindikatoren zu erzielen.

Der Verbrennungsmotor mit Einspritzung ist die nächste Entwicklungsstufe des Ottomotors, der seine Leistung deutlich verbessert. Bei Motoren mit Kraftstoffeinspritzung, Leistungssteigerungen sowie deren Wirtschaftlichkeit unterscheiden sie sich in einer deutlich geringeren Umweltbelastung.

Einspritzsysteme werden heute aktiv bei Otto- und Diesel-Verbrennungsmotoren eingesetzt. Es ist erwähnenswert, dass sich ein solches System für jede Variation des Motors erheblich unterscheidet. Mehr dazu später im Artikel.

Einspritzsystem, Zweck, wie sich das Einspritzsystem eines Ottomotors von dem eines Dieselmotors unterscheidet

Der Hauptzweck des Einspritzsystems (ein anderer Name ist das Einspritzsystem) besteht darin, die rechtzeitige Kraftstoffversorgung der Arbeitszylinder des Motors sicherzustellen.

Bei Ottomotoren hält der Einspritzvorgang die Bildung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches aufrecht, wonach es mit einem Funken gezündet wird. Bei Dieselmotoren wird der Kraftstoff unter hohem Druck zugeführt – ein Teil des brennbaren Gemisches wird mit Druckluft kombiniert und entzündet sich fast augenblicklich selbst.

Benzineinspritzsystem, Vorrichtung von Kraftstoffeinspritzsystemen für Ottomotoren

Das Kraftstoffeinspritzsystem ist ein integraler Bestandteil des Kraftstoffsystems des Fahrzeugs. Das wichtigste Arbeitselement eines jeden Einspritzsystems ist der Injektor. Je nach Verfahren zur Bildung des Luft-Kraftstoff-Gemisches gibt es Direkteinspritzung, verteilte Einspritzung und Zentraleinspritzung. Verteilte und zentrale Einspritzsysteme sind Voreinspritzsysteme, dh sie werden in das Saugrohr eingespritzt, ohne den Brennraum zu erreichen.

Die Einspritzsysteme von Ottomotoren können elektronisch oder mechanisch gesteuert werden. Am fortschrittlichsten ist die elektronische Einspritzsteuerung, die erhebliche Kraftstoffeinsparungen und eine Verringerung der schädlichen Emissionen in die Atmosphäre ermöglicht.

Die Kraftstoffeinspritzung in das System erfolgt pulsierend (diskret) oder kontinuierlich. Aus wirtschaftlicher Sicht gilt die Impulseinspritzung, die von allen modernen Systemen eingesetzt wird, als vielversprechend.

Im Motor ist die Einspritzanlage meist mit der Zündanlage verbunden und bildet eine kombinierte Zünd- und Einspritzanlage (zB Fenix, Motronic-Systeme). Die Motorsteuerung sorgt für den koordinierten Betrieb der Systeme.

Benzinmotor-Einspritzsysteme, Arten von Kraftstoffeinspritzsystemen, Vor- und Nachteile jeder Art von Benzinmotor-Einspritzsystemen

Bei Ottomotoren werden solche Kraftstoffversorgungssysteme verwendet - Direkteinspritzung, kombinierte Einspritzung, verteilte Einspritzung (Mehrpunkt), Zentraleinspritzung (Einzeleinspritzung).

Zentrale Einspritzung. Die Kraftstoffversorgung erfolgt bei diesem System über ein im Saugrohr angeordnetes Einspritzventil. Und da es nur eine Düse gibt, wird dieses System auch Monoinjektion genannt.

Bis heute haben Zentraleinspritzsysteme an Bedeutung verloren, daher sind sie in neuen Automodellen nicht vorgesehen, in einigen alten Fahrzeugen jedoch noch zu finden.

Die Vorteile der Monoinjektion sind Zuverlässigkeit und Benutzerfreundlichkeit. Nachteile dieses Systems sind der hohe Kraftstoffverbrauch und die geringe Umweltfreundlichkeit des Motors. Verteilte Injektion. Das Mehrpunkt-Einspritzsystem versorgt jeden Zylinder mit separatem Kraftstoff, der mit einem eigenen Einspritzventil ausgestattet ist. Das Brennelement tritt in diesem Fall nur im Saugrohr auf.

Heutzutage sind die meisten Ottomotoren mit einem dezentralen Kraftstoffversorgungssystem ausgestattet. Die Vorteile eines solchen Systems sind optimaler Kraftstoffverbrauch, hohe Umweltfreundlichkeit, optimale Anforderungen an die Qualität des verbrauchten Kraftstoffs.

Direkte Injektion. Eines der fortschrittlichsten und perfektesten Injektionssysteme. Das Funktionsprinzip dieses Systems basiert auf der direkten (direkten) Zufuhr von Brennstoff zum Brennraum.

Das direkte Kraftstoffversorgungssystem ermöglicht es, in allen Phasen des Motorbetriebs eine qualitativ hochwertige Kraftstoffzusammensetzung zu erhalten, um den Verbrennungsprozess von Brennelementen zu verbessern, die Betriebsleistung des Motors zu erhöhen und die Abgasbelastung zu reduzieren.

Die Nachteile dieses Einspritzsystems sind ein recht komplexer Aufbau und hohe Anforderungen an die Kraftstoffqualität.

Kombinierte Injektion. In einem System dieser Art werden zwei Systeme kombiniert - verteilte und direkte Einspritzung. In der Regel dient es zur Reduzierung der Emissionen giftiger Komponenten und Abgase, mit deren Hilfe eine hohe Umweltfreundlichkeit des Motors erreicht werden kann.

Dieseleinspritzsysteme, Systemtypen, Vor- und Nachteile jedes Typs von Dieseleinspritzsystemen

Bei modernen Dieselmotoren kommen folgende Einspritzsysteme zum Einsatz - das Common-Rail-System, das Pumpe-Düse-System, ein System mit Verteiler oder die Reihen-Hochdruck-Kraftstoffpumpe (TNVD).

Die beliebtesten und fortschrittlichsten sind Pumpe-Düse und Common Rail. Die Kraftstoffeinspritzpumpe ist eine zentrale Komponente jedes Kraftstoffsystems von Dieselmotoren.
Das Kraftstoffgemisch bei Dieselmotoren kann der Vorkammer oder direkt der Brennkammer zugeführt werden.

Derzeit wird der Direkteinspritzung der Vorzug gegeben, die sich durch einen erhöhten Geräuschpegel und einen weniger ruhigen Lauf des Motors im Vergleich zur Einspeisung in die Vorkammer auszeichnet, dies jedoch einen wichtigeren Indikator liefert - die Effizienz.

Pump-Injektor-System. Dieses System dient zum Zuführen und Einspritzen eines brennbaren Gemisches unter hohem Druck durch Pumpendüsen. Das wesentliche Merkmal dieses Systems ist, dass zwei Funktionen in einem Gerät vereint sind – Injektion und Druckerzeugung.

Der Konstruktionsfehler dieses Systems besteht darin, dass die Pumpe mit einem permanenten Antrieb von der Motornockenwelle (nicht abgeschaltet) ausgestattet ist, was zu einem schnellen Verschleiß des Systems führen kann. Daher bevorzugen Hersteller zunehmend Common-Rail-Systeme.

Batterieeinspritzung (Common Rail). Verbessertes Design der Kraftstoffgemischversorgung für eine Vielzahl von Dieselmotoren. Bei einem solchen System wird Kraftstoff aus dem Rail den Kraftstoffinjektoren zugeführt, die auch Hochdruckspeicher genannt werden, weshalb das System einen anderen Namen hat - Batterieeinspritzung.

Das Common-Rail-System sieht folgende Einspritzstufen vor - Vor-, Haupt- und Zusatzeinspritzung. Dies ermöglicht es, Vibrationen und Motorgeräusche zu reduzieren, das Kraftstoffselbstzündungsverfahren effizienter zu gestalten und schädliche Emissionen zu reduzieren.

Schlussfolgerungen

Zur Steuerung von Einspritzsystemen an Dieselmotoren sind elektronische und mechanische Geräte vorgesehen. Mechanische Systeme ermöglichen die Steuerung von Arbeitsdruck, Moment und Volumen der Kraftstoffeinspritzung. Elektronische Systeme sorgen im Allgemeinen für eine effizientere Steuerung von Dieselmotoren.