Das System der Direkteinspritzung in Benzinmotoren: das Funktionsprinzip. Einspritzsysteme von Benzinmotoren Falsche Kraftstoffeinspritzung

Bei der Kraftstoffeinspritzung saugt Ihr Motor immer noch, aber anstatt sich nur auf die angesaugte Kraftstoffmenge zu verlassen, feuert das Kraftstoffeinspritzsystem genau die richtige Menge Kraftstoff in den Brennraum. Kraftstoffeinspritzsysteme haben bereits mehrere Evolutionsstufen durchlaufen, Elektronik wurde hinzugefügt – das war vielleicht der größte Schritt in der Entwicklung dieses Systems. Aber die Idee solcher Systeme bleibt die gleiche: Ein elektrisch aktiviertes Ventil (Injektor) spritzt eine abgemessene Menge Kraftstoff in den Motor. Tatsächlich liegt der Hauptunterschied zwischen einem Vergaser und einer Einspritzdüse genau in der elektronischen Steuerung des Steuergeräts – es ist der Bordcomputer, der genau die richtige Kraftstoffmenge in den Brennraum des Motors liefert.

Mal sehen, wie das Kraftstoffeinspritzsystem und insbesondere der Injektor funktionieren.

Wie sieht das Kraftstoffeinspritzsystem aus?

Wenn das Herz eines Autos sein Motor ist, dann ist sein Gehirn das Motorsteuergerät (ECU). Es optimiert die Leistung des Motors, indem es Sensoren verwendet, um zu entscheiden, wie einige der Aktuatoren im Motor gesteuert werden. Zunächst einmal ist der Computer für 4 Hauptaufgaben zuständig:

1. verwaltet das Kraftstoffgemisch,
2. steuert die Leerlaufdrehzahl
3. ist verantwortlich für den Zündzeitpunkt,
4. steuert die Ventilsteuerung.

Bevor wir darüber sprechen, wie das Steuergerät seine Aufgaben erfüllt, lassen Sie uns über das Wichtigste sprechen – verfolgen wir den Weg des Benzins vom Gastank zum Motor – dies ist die Arbeit des Kraftstoffeinspritzsystems. Nachdem ein Tropfen Benzin die Wände des Gastanks verlassen hat, wird er zunächst von einer elektrischen Kraftstoffpumpe in den Motor gesaugt. Eine Elektrokraftstoffpumpe besteht in der Regel aus der Pumpe selbst sowie einem Filter und einer Fördereinrichtung.

Der Kraftstoffdruckregler am Ende des vakuumgespeisten Kraftstoffverteilers sorgt dafür, dass der Kraftstoffdruck gegenüber dem Saugdruck konstant ist. Bei einem Benzinmotor liegt der Kraftstoffdruck typischerweise in der Größenordnung von 2–3,5 Atmosphären (200–350 kPa, 35–50 PSI (psi)). Die Kraftstoffeinspritzdüsen sind mit dem Motor verbunden, aber ihre Ventile bleiben geschlossen, bis die ECU zulässt, dass Kraftstoff zu den Zylindern geleitet wird.

Aber was passiert, wenn der Motor Sprit braucht? Hier kommt der Injektor ins Spiel. Normalerweise haben Injektoren zwei Pins: Ein Pin ist über das Zündrelais mit der Batterie verbunden und der andere Pin geht zum Steuergerät. Die ECU sendet Impulssignale an den Injektor. Aufgrund des Magneten, an den solche pulsierenden Signale angelegt werden, öffnet sich das Einspritzventil und eine bestimmte Menge Kraftstoff wird seiner Düse zugeführt. Da im Injektor ein sehr hoher Druck herrscht (der Wert ist oben angegeben), schickt das geöffnete Ventil Kraftstoff mit hoher Geschwindigkeit zur Düse der Injektordüse. Die Dauer, während der das Einspritzventil geöffnet ist, wirkt sich darauf aus, wie viel Kraftstoff dem Zylinder zugeführt wird, und diese Dauer hängt jeweils von der Impulsbreite ab (d. h. wie lange die ECU ein Signal an die Einspritzdüse sendet).

Wenn sich das Ventil öffnet, schickt das Einspritzventil Kraftstoff durch die Sprühspitze, die den flüssigen Kraftstoff in Nebel zerstäubt, direkt in den Zylinder. Ein solches System heißt Direkteinspritzsystem. Der zerstäubte Kraftstoff wird jedoch möglicherweise nicht sofort den Zylindern zugeführt, sondern zuerst den Ansaugkrümmern.

So funktioniert der Injektor

Doch wie ermittelt das Steuergerät, wie viel Kraftstoff dem Motor gerade zugeführt werden muss? Wenn der Fahrer das Gaspedal drückt, öffnet er tatsächlich die Drosselklappe um den Betrag des Pedaldrucks, durch den dem Motor Luft zugeführt wird. Somit können wir das Gaspedal getrost als „Luftregler“ zum Motor bezeichnen. Der Computer des Autos wird also unter anderem vom Drosselklappenöffnungswert geleitet, ist aber nicht auf diese Anzeige beschränkt - er liest Informationen von vielen Sensoren, und lassen Sie uns sie alle herausfinden!

Luftmassenmesser

Das Wichtigste zuerst: Der Luftmassenmesser (MAF) erkennt, wie viel Luft in das Drosselklappengehäuse eintritt, und sendet diese Informationen an das Steuergerät. Die ECU verwendet diese Informationen, um zu entscheiden, wie viel Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt werden muss, um das Gemisch in idealen Proportionen zu halten.

Drosselklappensensor

Der Computer verwendet diesen Sensor ständig, um die Drosselklappenstellung zu überprüfen und so zu lernen, wie viel Luft durch den Lufteinlass strömt, um den an die Einspritzdüsen gesendeten Impuls zu regulieren und sicherzustellen, dass die richtige Kraftstoffmenge in das System gelangt.

Sauerstoffsensor

Darüber hinaus ermittelt die ECU mithilfe des O2-Sensors, wie viel Sauerstoff sich im Auspuff des Autos befindet. Der Sauerstoffgehalt der Abgase gibt Aufschluss darüber, wie gut der Kraftstoff brennt. Unter Verwendung der verknüpften Daten von zwei Sensoren: Sauerstoff- und Luftmassenstrom steuert die ECU auch die Sättigung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, das der Verbrennungskammer der Motorzylinder zugeführt wird.

Kurbelwellenpositionssensor

Dies ist vielleicht der Hauptsensor des Kraftstoffeinspritzsystems - von ihm lernt das Steuergerät die Anzahl der Motorumdrehungen zu einem bestimmten Zeitpunkt und korrigiert die zugeführte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der Drehzahl und natürlich der Position des Gaspedals.

Dies sind die drei Hauptsensoren, die direkt und dynamisch die Kraftstoffmenge beeinflussen, die der Einspritzdüse und anschließend dem Motor zugeführt wird. Aber es gibt eine Reihe anderer Sensoren:

• Der Spannungssensor im Bordnetz des Autos wird benötigt, damit das Steuergerät versteht, wie schwach die Batterie ist und ob zum Aufladen die Geschwindigkeit erhöht werden muss.
• Kühlmitteltemperatursensor - ECU erhöht die Drehzahl bei kaltem Motor und umgekehrt bei warmem Motor.

Moderne Fahrzeuge verwenden eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzsystemen. Das Einspritzsystem (ein anderer Name ist das Einspritzsystem, von Einspritzung - Einspritzung) sorgt, wie der Name schon sagt, für die Kraftstoffeinspritzung.

Das Einspritzsystem wird sowohl bei Benzin- als auch bei Dieselmotoren eingesetzt. Gleichzeitig unterscheiden sich Aufbau und Funktionsweise von Einspritzsystemen für Otto- und Dieselmotoren erheblich.

Bei Ottomotoren wird durch Einspritzung ein homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet, das durch einen Funken zwangsweise gezündet wird. Bei Dieselmotoren wird Kraftstoff unter hohem Druck eingespritzt, ein Teil des Kraftstoffs wird mit komprimierter (heißer) Luft vermischt und entzündet sich nahezu augenblicklich. Der Einspritzdruck bestimmt die Menge des eingespritzten Kraftstoffs und dementsprechend die Motorleistung. Je höher also der Druck, desto höher die Motorleistung.

Das Kraftstoffeinspritzsystem ist ein integraler Bestandteil des Kraftstoffsystems des Fahrzeugs. Der Hauptarbeitskörper eines jeden Einspritzsystems ist die Düse ( Injektor).

Einspritzsysteme für Benzinmotoren

Abhängig von der Art der Bildung des Kraftstoff-Luft-Gemisches werden die folgenden Systeme der Zentraleinspritzung, der verteilten Einspritzung und der Direkteinspritzung unterschieden. Zentral- und Kanaleinspritzsysteme sind Voreinspritzsysteme, d.h. Die Einspritzung in sie erfolgt vor Erreichen des Brennraums - im Ansaugkrümmer.

Diesel-Einspritzsysteme

Die Kraftstoffeinspritzung bei Dieselmotoren kann auf zwei Arten erfolgen: in die Vorkammer oder direkt in den Brennraum.

Motoren mit Vorkammereinspritzung zeichnen sich durch niedrige Geräuschentwicklung und Laufruhe aus. Derzeit werden jedoch Direkteinspritzsysteme bevorzugt. Trotz des erhöhten Geräuschpegels haben solche Systeme eine hohe Kraftstoffeffizienz.

Das bestimmende Strukturelement des Dieseleinspritzsystems ist die Kraftstoff-Hochdruckpumpe (TNVD).

Bei Pkw mit Dieselmotor werden Einspritzsysteme in verschiedenen Ausführungen verbaut: mit Reiheneinspritzpumpe, mit Verteilereinspritzpumpe, Pumpe-Düse, Common Rail. Progressive Einspritzsysteme - Pumpe-Düsen und Common-Rail-System.

Die ersten Einspritzsysteme waren eher mechanisch (Abbildung 2.61) als elektronisch, und einige von ihnen (wie das Hochleistungssystem von BOSCH) waren äußerst ausgeklügelt und funktionierten gut. Das erste mechanische Kraftstoffeinspritzsystem wurde von Daimler Benz entwickelt, und das erste Serienauto mit Benzineinspritzung wurde bereits 1954 produziert. Die Hauptvorteile des Einspritzsystems gegenüber Vergasersystemen sind wie folgt:

Das Fehlen eines zusätzlichen Widerstands gegen den Luftstrom am Einlass, der im Vergaser stattfindet, was für eine Erhöhung der Füllung der Zylinder und der Literleistung des Motors sorgt;

Genauere Verteilung des Kraftstoffs auf einzelne Zylinder;

Ein deutlich höherer Optimierungsgrad der Zusammensetzung des brennbaren Gemisches in allen Betriebsmodi des Motors unter Berücksichtigung seines Zustands, was zu einer verbesserten Kraftstoffeinsparung und einer Verringerung der Abgastoxizität führt.

Obwohl sich am Ende herausgestellt hat, dass es besser ist, für diesen Zweck eine Elektronik einzusetzen, die es ermöglicht, das System kompakter, zuverlässiger und besser an die Anforderungen verschiedener Motoren anzupassen. Einige der ersten elektronischen Einspritzsysteme waren Vergaser, die alle "passiven" Kraftstoffsysteme entfernten und ein oder zwei Einspritzdüsen einbauten. Solche Systeme werden als „zentrale (Einpunkt-)Einspritzung“ bezeichnet (Abb. 2.62 und 2.64).

Reis. 2.62. Zentrale (Single Point) Injektionseinheit

Reis. 2.64. Schema des zentralen Kraftstoffeinspritzsystems: 1 - Kraftstoffversorgung;

Reis. 2.63. Elektronische Steuereinheit 2 - Lufteinlass; 3 - Drosselklappe für einen Vierzylindermotor; 4 - Einlassrohrleitung; Valvetronic BMW 5 - Düse; 6 - Motor

Gegenwärtig werden am weitesten verbreitet elektronische (Mehrpunkt-)Einspritzsysteme verwendet. Es ist notwendig, näher auf die Untersuchung dieser Ernährungssysteme einzugehen.

ANTRIEBSSYSTEM MIT ELEKTRONISCHER VERTEILTER BENZINEINSPRITZUNG (MOTRONIC-TYP)

Bei der zentralen Einspritzanlage wird das Gemisch im Saugrohr zugeführt und auf die Zylinder verteilt (Abb. 2.64).

Das modernste System der verteilten Kraftstoffeinspritzung zeichnet sich dadurch aus, dass im Ansaugtrakt jedes Zylinders eine separate Düse eingebaut ist, die zu einem bestimmten Zeitpunkt eine dosierte Menge Benzin auf das Einlassventil des entsprechenden Zylinders einspritzt. Benzin erhalten

in den Zylinder, verdampft und vermischt sich mit Luft zu einem brennbaren Gemisch. Motoren mit solchen Energieversorgungssystemen haben im Vergleich zu Vergasermotoren eine bessere Kraftstoffeffizienz und einen geringeren Schadstoffgehalt in den Abgasen.

Der Betrieb der Einspritzdüsen wird von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) (Abb. 2.63) gesteuert, einem speziellen Computer, der elektrische Signale von einem Sensorsystem empfängt und verarbeitet und deren Messwerte mit den Werten vergleicht

im Computerspeicher gespeichert und erzeugt elektrische Steuersignale für die Magnetventile der Einspritzdüsen und andere Stellglieder. Darüber hinaus führt das Steuergerät ständig Diagnosen durch

Reis. 2.65. Schema des verteilten Kraftstoffeinspritzsystems Motronic: 1 - Kraftstoffversorgung; 2 - Luftzufuhr; 3 - Drosselklappe; 4 - Einlassrohrleitung; 5 - Düsen; 6 - Motor

Das Kraftstoffeinspritzsystem warnt den Fahrer auch im Falle einer Fehlfunktion mit Hilfe einer in der Instrumententafel installierten Warnlampe. Schwerwiegende Fehler werden im Speicher des Steuergerätes erfasst und können bei der Diagnose ausgelesen werden.

Das Stromversorgungssystem mit verteilter Einspeisung hat folgende Komponenten:

Kraftstoffversorgungs- und -reinigungssystem;

Luftversorgungs- und Reinigungssystem;

Benzindampferfassungs- und Verbrennungssystem;

Elektronisches Teil mit einer Reihe von Sensoren;

Abgasauslass und Nachverbrennungssystem.

Kraftstoffversorgungssystem besteht aus einem Kraftstofftank, einer elektrischen Kraftstoffpumpe, einem Kraftstofffilter, Rohrleitungen und einem Kraftstoffverteilerrohr, an dem Düsen und ein Kraftstoffdruckregler installiert sind.

Reis. 2.66. Elektrische Tauchpumpe für Kraftstoff; a - Kraftstoffeinlass mit Pumpe; b - das Aussehen der Pumpe und des Pumpenabschnitts der Rotationskraftstoffpumpe mit elektrischem Antrieb; eingelegter Gang; g - Walze; d - lamellar; e - Funktionsschema des Pumpenabschnitts des Rotationstyps: 1 - Gehäuse; 2 - Saugzone; 3 - Rotor; 4 - Injektionszone; 5 - Drehrichtung

Reis. 2.67. Kraftstoffverteilerrohr eines Fünfzylindermotors mit daran montierten Düsen, einem Druckregler und einer Armatur zur Druckregelung

Elektrische Kraftstoffpumpe(normalerweise Rolle) kann sowohl innerhalb des Gastanks (Abb. 2.66) als auch außerhalb installiert werden. Die Kraftstoffpumpe wird durch ein elektromagnetisches Relais eingeschaltet. Benzin wird von der Pumpe aus dem Tank angesaugt und wäscht und kühlt gleichzeitig den Pumpenmotor. Am Auslass der Pumpe befindet sich ein Rückschlagventil, das verhindert, dass Kraftstoff aus der Druckleitung fließt, wenn die Kraftstoffpumpe ausgeschaltet ist. Zur Druckbegrenzung wird ein Sicherheitsventil eingesetzt.

Der von der Benzinpumpe kommende Kraftstoff passiert unter einem Druck von mindestens 280 kPa den Kraftstofffeinfilter und gelangt in das Kraftstoffverteilerrohr. Der Filter hat ein Metallgehäuse, das mit einem Papierfilterelement gefüllt ist.

Rampe(Abb. 2.67) ist eine hohle Struktur, an der Düsen und ein Druckregler befestigt sind. Die Rampe ist mit dem Ansaugkrümmer des Motors verschraubt. An der Rampe ist auch eine Armatur installiert, die zur Steuerung des Kraftstoffdrucks dient. Die Armatur ist zum Schutz vor Verschmutzung mit einer Verschlussschraube verschlossen.

Düse(Abb. 2.68) hat ein Metallgehäuse, in dem sich ein elektromagnetisches Ventil befindet, das aus einer elektrischen Wicklung, einem Stahlkern, einer Feder und einer Verriegelungsnadel besteht. An der Spitze der Düse befindet sich ein feinmaschiger Filter, der die Düsendüse (die sehr kleine Löcher hat) vor Verschmutzung schützt. Gummiringe sorgen für die notwendige Abdichtung zwischen Rail, Düse und Sitz im Saugrohr. Düsenfixierung

an der Rampe erfolgt mit einer speziellen Klemme. Am Düsenkörper befinden sich elektrische Kontakte z

Reis. 2.68. Magnetventile für Benzinmotoren: links - GM, rechts - Bosch

Reis. 2.69. Kraftstoffdruckregelung: 1 - Körper; 2 - Abdeckung; 3 - ein Abzweigrohr für einen Vakuumschlauch; 4 - Membran; 5 - Ventil; A - Kraftstoffhohlraum; B - Vakuumhohlraum

Reis. 2.70. Ansaugrohr aus Kunststoff mit Ausgleichsbehälter und Drosselanschluss

elektrischer Steckerschalter. Die Regelung der vom Injektor eingespritzten Kraftstoffmenge erfolgt durch Änderung der Länge des an die Kontakte des Injektors angelegten elektrischen Impulses.

Druck-Regler Kraftstoff (Abb. 2.69) dient dazu, den Druck im Rail abhängig vom Unterdruck in der Saugleitung zu verändern. Der Stahlkörper des Reglers enthält ein federbelastetes Nadelventil, das mit der Membran verbunden ist. Auf die Membran wirkt einerseits der Kraftstoffdruck im Rail, andererseits der Unterdruck im Saugrohr. Mit zunehmendem Unterdruck öffnet sich beim Schließen der Drosselklappe das Ventil, überschüssiger Kraftstoff wird durch das Ablassrohr zurück in den Tank abgelassen und der Druck im Rail sinkt.

In letzter Zeit sind Einspritzsysteme aufgetaucht, bei denen kein Kraftstoffdruckregler vorhanden ist. Beispielsweise gibt es keinen Druckregler an der V8-Motorschiene des New Range Rover, und die Zusammensetzung des brennbaren Gemischs wird nur durch den Betrieb der Einspritzdüsen bereitgestellt, die Signale von der elektronischen Einheit erhalten.

Luftversorgungs- und Reinigungssystem besteht aus einem Luftfilter mit einem austauschbaren Filterelement, einem Drosselrohr mit einem Dämpfer und einem Leerlaufdrehzahlregler, einem Empfänger und einem Auspuffrohr (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 dazu, die in die Motorzylinder eintretende Luftmenge zu ändern. Die Änderung der Luftmenge erfolgt mit Hilfe einer Drosselklappe, die im Gehäuse mit Hilfe eines Kabelantriebs vom „Gas“ -Pedal gedreht wird. Drosselklappensensor und Leerlaufregler sind am Drosselrohr installiert. Das Drosselrohr hat Öffnungen für den Vakuumeinlass, der vom Benzindampf-Rückgewinnungssystem verwendet wird.

Neuerdings setzen Konstrukteure von Einspritzsystemen auf einen elektrischen Regelantrieb, wenn keine mechanische Verbindung zwischen „Gas“-Pedal und Drosselklappe besteht (Abb. 2.71). Bei solchen Konstruktionen sind Positionssensoren am „Gas“ -Pedal installiert, und die Drosselklappe wird von einem Schrittmotor mit Getriebe gedreht. Der Elektromotor dreht den Dämpfer gemäß den Signalen des Computers, der den Betrieb des Motors steuert. Bei solchen Konstruktionen wird nicht nur die präzise Ausführung der Fahrerbefehle sichergestellt, sondern es ist auch möglich, den Betrieb des Motors zu beeinflussen und Fahrfehler durch den Betrieb elektronischer Systeme zur Aufrechterhaltung der Fahrzeugstabilität und anderer moderner elektronischer Sicherheitssysteme zu korrigieren.

Reis. 2.71. Drosselklappe mit elektr Reis. 2.72. Induktive Sensoren mit positivem Antrieb sorgen für die Kurbelwellen- und Verteilungssteuerung des Motors durch Einbrüche

Gewässer

Drosselklappensensor ist ein Potentiometer, dessen Schleifer mit der Drosselachse verbunden ist. Beim Drehen des Gashebels ändern sich der elektrische Widerstand des Sensors und seine Versorgungsspannung, die das Ausgangssignal für das Steuergerät ist. Motorisierte Drosselklappensteuerungssysteme verwenden mindestens zwei Sensoren, damit der Computer die Richtung bestimmen kann, in die sich die Drosselklappe bewegt.

Leerlaufdrehzahlregler dient zur Einstellung der Motorleerlaufdrehzahl durch Änderung der Luftmenge, die um die geschlossene Drosselklappe strömt. Der Regler besteht aus einem Schrittmotor, der von einer ECU gesteuert wird, und einem Kegelventil. Bei modernen Systemen mit leistungsfähigeren Motorsteuerrechnern wird auf Leerlaufregler verzichtet. Der Computer, der die Signale zahlreicher Sensoren analysiert, steuert die Dauer der elektrischen Stromimpulse, die den Einspritzdüsen zugeführt werden, und den Betrieb des Motors in allen Modi, einschließlich Leerlauf.

Wird zwischen Luftfilter und Ansaugrohr eingebaut Kraftstoffmassenstromsensor. Der Sensor ändert die Frequenz des elektrischen Signals an den Computer in Abhängigkeit von der Luftmenge, die durch das Rohr strömt. Von diesem Sensor kommt zur ECU auch ein elektrisches Signal, das der Temperatur der einströmenden Luft entspricht. Die ersten elektronischen Einspritzsysteme verwendeten Sensoren, die das Volumen der einströmenden Luft schätzten. In das Einlassrohr wurde ein Dämpfer eingebaut, der je nach Druck der einströmenden Luft unterschiedlich stark abwich. An den Dämpfer wurde ein Potentiometer angeschlossen, das den Widerstand in Abhängigkeit von der Größe der Dämpferdrehung änderte. Moderne Luftmassenmesser arbeiten nach dem Prinzip, den elektrischen Widerstand eines erhitzten Drahtes oder einer leitfähigen Folie zu ändern, wenn dieser durch einen einströmenden Luftstrom gekühlt wird. Der Steuerrechner, der auch Signale vom Ansauglufttemperatursensor erhält, kann die in den Motor eintretende Luftmasse bestimmen.

Für die korrekte Steuerung des Betriebs des verteilten Einspritzsystems benötigt die elektronische Einheit Signale von anderen Sensoren. Letztere umfassen: Kühlmitteltemperatursensor, Kurbelwellenpositions- und Drehzahlsensor, Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, Klopfsensor, Sauerstoffkonzentrationssensor (in der Version des Feedback-Einspritzsystems im Abgasrohr der Abgasanlage installiert).

Als Temperatursensoren werden derzeit hauptsächlich Halbleiter eingesetzt, die bei einer Temperaturänderung den elektrischen Widerstand ändern. Die Positions- und Drehzahlsensoren der Kurbelwelle sind in der Regel induktiver Bauart (Abb. 2.72). Sie geben elektrische Stromimpulse ab, wenn sich das Schwungrad mit Markierungen dreht.

Reis. 2.73. Schema des Adsorbers: 1 - Ansaugluft; 2 - Drosselklappe; 3 - Ansaugkrümmer des Motors; 4 - Spülventil des Behälters mit Aktivkohle; 5 - Signal vom Steuergerät; 6 - ein Gefäß mit Aktivkohle; 7 - Umgebungsluft; 8 - Kraftstoffdampf im Kraftstofftank

Das Stromversorgungssystem mit verteilter Einspeisung kann sequentiell oder parallel sein. Bei einem Paralleleinspritzsystem zünden je nach Anzahl der Motorzylinder mehrere Injektoren gleichzeitig. Bei einem sequentiellen Einspritzsystem zündet nur ein bestimmter Injektor zum richtigen Zeitpunkt. Im zweiten Fall muss die ECU Informationen über den Moment erhalten, in dem sich jeder Kolben im Ansaugtakt in der Nähe des OT befindet. Dies erfordert nicht nur einen Kurbelwellenpositionssensor, sondern auch Nockenwellensensor. Bei modernen Autos sind in der Regel Motoren mit sequentieller Einspritzung verbaut.

Für Benzindämpfe auffangen, das aus dem Kraftstofftank ausdampft, werden in allen Einspritzsystemen spezielle Adsorber mit Aktivkohle eingesetzt (Abb. 2.73). Aktivkohle, die sich in einem speziellen Behälter befindet, der durch eine Rohrleitung mit dem Kraftstofftank verbunden ist, absorbiert Benzindämpfe gut. Um Benzin aus dem Adsorber zu entfernen, wird dieser mit Luft gespült und mit dem Ansaugrohr des Motors verbunden, um

Damit der Motorbetrieb nicht gestört wird, erfolgt die Spülung nur bei bestimmten Motorbetriebsarten mit Hilfe spezieller Ventile, die sich auf Befehl des Computers öffnen und schließen.

Feedback-Injektionssysteme verwenden Sauerstoffkonzentrationssensoren ja in Abgasen, die mit einem Abgaskatalysator in die Abgasanlage eingebaut werden.

Katalysator(Abb. 2.74;

Reis. 2.74. Zweischicht-Dreiwege-Katalysator für Abgase: 1 - Sauerstoffkonzentrationssensor für einen geschlossenen Regelkreis; 2 - monolithischer Trägerblock; 3 - Befestigungselement in Form eines Drahtgeflechts; 4 - zweischalige Wärmedämmung des Neutralisators

2.75) wird in die Abgasanlage eingebaut, um den Gehalt an Schadstoffen in den Abgasen zu reduzieren. Der Neutralisator enthält einen reduzierenden (Rhodium) und zwei oxidierende (Platin und Palladium) Katalysatoren. Oxidationskatalysatoren fördern die Oxidation von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (CH) zu Wasserdampf,

Reis. 2,75. Das Aussehen des Neutralisators

und Kohlenmonoxid (CO) in Kohlendioxid. Der Reduktionskatalysator reduziert schädliche Stickoxide NOx zu unschädlichem Stickstoff. Da diese Konverter den Gehalt an drei Schadstoffen in den Abgasen reduzieren, werden sie als Dreikomponenten-Konverter bezeichnet.

Der Betrieb eines Automotors mit verbleitem Benzin führt zum Ausfall eines teuren Katalysators. Daher ist die Verwendung von verbleitem Benzin in den meisten Ländern verboten.

Ein Drei-Wege-Katalysator arbeitet am effizientesten, wenn dem Motor ein stöchiometrisches Gemisch zugeführt wird, also mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 14,7:1 oder einem Luftüberschussverhältnis von eins. Wenn zu wenig Luft in der Mischung ist (d. h. nicht genug Sauerstoff), werden CH und CO nicht vollständig zu einem sicheren Nebenprodukt oxidieren (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 cm³ = 1 zu erhalten, indem ein Sauerstoffkonzentrationssensor (Lambda-Sonde ja) (Abb. 2.77) eingebaut wurde die Abgasanlage.

Reis. 2.76. Abhängigkeit der Wirksamkeit des Neutralisators vom Luftüberschusskoeffizienten

Reis. 2.77. Sauerstoffkonzentrationssensorgerät: 1 - Dichtring; 2 - Metallgehäuse mit Gewinde und schlüsselfertigem Sechskant; 3 - Keramikisolator; 4 - Drähte; 5 - Dichtungsmanschette von Drähten; 6 - stromführender Kontakt des Heizkabels; 7 - äußerer Schutzschirm mit einer Öffnung für atmosphärische Luft; 8 - Stromaufnahme 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. Unterscheidet sich der Sauerstoffgehalt an den aktiven Oberflächen des Sensors (von denen eine mit der Atmosphäre und die andere mit den Abgasen in Kontakt steht) erheblich, ändert sich die Spannung an den Sensorausgängen stark. Manchmal sind zwei Sauerstoffkonzentrationssensoren installiert: einer vor dem Konverter und der andere danach.

Damit der Katalysator und der Sauerstoffkonzentrationssensor effektiv arbeiten, müssen sie auf eine bestimmte Temperatur erhitzt werden. Die Mindesttemperatur, bei der 90 % der Schadstoffe zurückgehalten werden, liegt bei etwa 300 °C. Es ist auch notwendig, eine Überhitzung des Konverters zu vermeiden, da dies zu einer Beschädigung des Füllstoffs führen und den Durchgang für Gase teilweise blockieren kann. Wenn der Motor intermittierend zu arbeiten beginnt, brennt der unverbrannte Kraftstoff im Katalysator aus und erhöht seine Temperatur stark. Manchmal reichen ein paar Minuten intermittierender Betrieb des Motors aus, um den Katalysator vollständig zu beschädigen. Aus diesem Grund müssen die elektronischen Systeme moderner Motoren Fehlzündungen erkennen und verhindern und den Fahrer vor der Schwere des Problems warnen. Manchmal werden elektrische Heizungen verwendet, um das Aufwärmen des Katalysators nach dem Starten eines kalten Motors zu beschleunigen. Derzeit verwendete Sauerstoffkonzentrationssensoren weisen fast alle Heizelemente auf. In modernen Motoren, um die Emissionen von Schadstoffen in die Atmosphäre zu begrenzen

ru Während des Warmlaufens des Motors werden Vorkatalysatoren so nah wie möglich am Auspuffkrümmer (Abb. 2.78) installiert, um sicherzustellen, dass der Katalysator schnell auf Betriebstemperatur erwärmt wird. Sauerstoffsensoren sind vor und nach dem Konverter installiert.

Um die Umweltleistung des Motors zu verbessern, müssen nicht nur die Abgaskonverter, sondern auch die im Motor ablaufenden Prozesse verbessert werden. Der Gehalt an Kohlenwasserstoffen konnte durch Reduzieren verringert werden

"Spaltvolumen", wie der Spalt zwischen Kolben und Zylinderwand über dem oberen Kompressionsring und Hohlräume um die Ventilsitze.

Eine gründliche Untersuchung der Strömung des brennbaren Gemisches im Inneren des Zylinders mithilfe von Computertechnologie ermöglichte eine vollständigere Verbrennung und niedrige CO-Werte. Der NOx-Gehalt wurde durch das EGR-System reduziert, indem ein Teil des Gases aus dem Abgassystem entnommen und in den Ansaugluftstrom eingespeist wird. Diese Maßnahmen und eine schnelle und präzise Steuerung von Motortransienten können die Emissionen sogar 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 effektive und weit verbreitete Methode zur Neutralisierung von Schadstoffen in Abgasen ist die Flammennachverbrennung, die auf der Fähigkeit brennbarer Abgasbestandteile (CO, CH, Aldehyde) beruht, bei hohen Temperaturen zu oxidieren. Die Abgase treten in die Nachbrennkammer ein, die einen Ejektor hat, durch den erwärmte Luft aus dem Wärmetauscher eintritt. Die Verbrennung findet in der Kammer statt,

Reis. 2.78. Auspuffkrümmer des Motors und für Zündung ist die Zündung

mit Vorneutralisator Kerze.

BENZIN-DIREKTEINSPRITZUNG

Die ersten Benzineinspritzsysteme direkt in die Motorzylinder tauchten in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts auf. und an Flugzeugtriebwerken verwendet. Versuche, die Direkteinspritzung in Benzinautomotoren einzusetzen, wurden in den 40er Jahren des 19. Jahrhunderts eingestellt, da sich solche Motoren als teuer und unwirtschaftlich erwiesen und im Hochleistungsmodus stark rauchten. Benzin direkt in die Zylinder einzuspritzen ist mit gewissen Schwierigkeiten verbunden. Benzin-Direkteinspritzer arbeiten unter schwierigeren Bedingungen als die im Ansaugkrümmer verbauten. Aufwändiger und teurer gestaltet sich der Kopf des Blocks, in den solche Düsen eingebaut werden müssen. Die für den Vergasungsprozess mit Direkteinspritzung vorgesehene Zeit wird erheblich verkürzt, was bedeutet, dass für eine gute Vergasung Benzin unter hohem Druck zugeführt werden muss.

Mitsubishi-Spezialisten haben es geschafft, all diese Schwierigkeiten zu bewältigen, die zum ersten Mal ein Benzin-Direkteinspritzsystem auf Automotoren angewendet haben. Das erste Serienauto Mitsubishi Galant mit einem 1,8-GDI-Motor (Gasoline Direct Injection - Benzin-Direkteinspritzung) erschien 1996 (Abb. 2.81). Heute werden Motoren mit Benzindirekteinspritzung von Peugeot-Citroen, Renault, Toyota, DaimlerChrysler und anderen Herstellern produziert (Abb. 2.79; 2.80; 2.84).

Die Vorteile des Direkteinspritzsystems liegen hauptsächlich in einem verbesserten Kraftstoffverbrauch, aber auch in einer gewissen Leistungssteigerung. Der erste ist auf die Betriebsfähigkeit eines Direkteinspritzmotors zurückzuführen

Reis. 2,79. Schema des Volkswagen FSI-Motors mit Benzin-Direkteinspritzung

Reis. 2,80. Im Jahr 2000 stellte PSA Peugeot-Citroen seinen 2,0-Liter-Vierzylinder-HPI-Direkteinspritzmotor vor, der mit mageren Gemischen betrieben werden konnte.

bei sehr mageren Mischungen. Die Leistungssteigerung ist hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass die Organisation des Prozesses der Kraftstoffversorgung der Motorzylinder es ermöglicht, das Verdichtungsverhältnis auf 12,5 zu erhöhen (bei herkömmlichen Benzinmotoren ist es selten möglich, das Verdichtungsverhältnis über 10 einzustellen wegen Explosion).

Beim GDI-Motor liefert die Kraftstoffpumpe einen Druck von 5 MPa. Ein im Zylinderkopf installierter elektromagnetischer Injektor spritzt Benzin direkt in den Motorzylinder und kann in zwei Modi arbeiten. Je nach zugeführtem elektrischem Signal kann er Brennstoff entweder mit einem kräftigen Kegelbrenner 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 einer Zündkerze zu leiten, die in der Mitte des Brennraums angebracht ist. Das Zulaufrohr liegt nicht seitlich, sondern senkrecht

Reis. 2.81. Mitsubishi GDI-Motor - der erste Serienmotor mit Benzin-Direkteinspritzung

aber oben. Es hat keine scharfen Biegungen und daher tritt die Luft mit hoher Geschwindigkeit ein.

Reis. 2.82. Die Einspritzdüse des GDI-Motors kann in zwei Modi betrieben werden und liefert einen kraftvollen (a) oder kompakten (b) zerstäubten Benzinstrahl

Beim Betrieb eines Motors mit Direkteinspritzsystem können drei verschiedene Modi unterschieden werden:

1) Arbeitsweise bei superarmen Mischungen;

2) Betriebsmodus bei stöchiometrischer Mischung;

3) der Modus scharfer Beschleunigungen aus niedrigen Geschwindigkeiten;

Erster Modus 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 brennbares Gemisch mit einem Luftüberschussverhältnis von mehr als 2,7. Unter normalen Bedingungen kann ein solches Gemisch nicht durch einen Funken gezündet werden, daher spritzt die Einspritzdüse den Kraftstoff am Ende des Verdichtungstakts in eine kompakte Flamme (wie bei einem Dieselmotor). Eine kugelförmige Vertiefung im Kolben lenkt den Kraftstoffstrahl auf die Zündkerzenelektroden, wo die hohe Benzindampfkonzentration das Gemisch entzünden lässt.

Zweiter Modus Wird verwendet, wenn sich das Auto mit hoher Geschwindigkeit bewegt und bei starker Beschleunigung, wenn hohe Leistung benötigt wird. Eine solche Bewegungsweise erfordert eine stöchiometrische Zusammensetzung des Gemisches. Ein Gemisch dieser Zusammensetzung ist leicht entzündlich, aber der GDI-Motor hat einen erhöhten Grad an

Kompression, und um eine Detonation zu verhindern, spritzt die Düse Kraftstoff mit einer starken Fackel ein. Der fein zerstäubte Kraftstoff füllt den Zylinder und kühlt beim Verdampfen die Zylinderoberflächen, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Detonation verringert wird.

Dritter Modus erforderlich, um ein großes Drehmoment zu erhalten, wenn das Gaspedal bei laufendem Motor stark gedrückt wird

läuft mit niedrigen Drehzahlen. Dieser Motorbetriebsmodus unterscheidet sich dadurch, dass der Injektor während eines Zyklus zweimal zündet. Während des Ansaugtaktes zum Zylinder z

Reis. 2.83. Der Kolben eines Motors mit Benzin-Direkteinspritzung hat eine besondere Form (Verbrennungsprozess über dem Kolben)

4. Bestell-Nr. 1031. 97

Reis. 2.84. Konstruktionsmerkmale des Audi 2.0 FSI Direkteinspritzers

Nach dem Abkühlen mit einem starken Brenner wird ein extraarmes Gemisch (a = 4,1) eingespritzt. Am Ende des Kompressionshubs spritzt der Injektor erneut Kraftstoff ein, jedoch mit einer kompakten Flamme. In diesem Fall wird das Gemisch im Zylinder angereichert und es kommt nicht zur Detonation.

Im Vergleich zu einem herkömmlichen Benzin-Saugrohreinspritzer ist ein GDI-Motor etwa 10 % sparsamer und stößt 20 % weniger Kohlendioxid in die Atmosphäre aus. Die Steigerung der Motorleistung beträgt bis zu 10 %. Wie der Betrieb von Fahrzeugen mit Motoren dieser Art gezeigt hat, reagieren diese jedoch sehr empfindlich auf den Schwefelgehalt im Benzin.

Das ursprüngliche Benzin-Direkteinspritzverfahren wurde von Orbital entwickelt. Bei diesem Verfahren wird Benzin in die Motorzylinder eingespritzt, das über eine spezielle Düse mit Luft vorgemischt wird. Die Orbitaldüse besteht aus zwei Strahlen, Kraftstoff und Luft.

Reis. 2,85. Umlaufdüsenbetrieb

Luft wird den Luftdüsen in komprimierter Form von einem speziellen Kompressor mit einem Druck von 0,65 MPa zugeführt. Der Kraftstoffdruck beträgt 0,8 MPa. Zuerst zündet der Kraftstoffstrahl und dann zum richtigen Zeitpunkt der Luftstrahl, sodass das Kraftstoff-Luft-Gemisch in Form eines Aerosols mit einem starken Brenner in den Zylinder eingespritzt wird (Abb. 2.85).

Ein Einspritzventil, das sich im Zylinderkopf neben der Zündkerze befindet, spritzt einen Kraftstoff-Luft-Strahl direkt auf die Elektroden der Zündkerze, was für eine gute Zündung der Zündkerze sorgt.

Heute ist es eine der Hauptaufgaben der Konstruktionsbüros der Autohersteller, Kraftwerke zu schaffen, die so wenig Kraftstoff wie möglich verbrauchen und weniger Schadstoffe in die Atmosphäre emittieren. All dies muss in diesem Fall unter der Bedingung erreicht werden, dass die Auswirkungen auf die Betriebsparameter (Leistung, Drehmoment) minimal sind. Das heißt, es ist notwendig, den Motor wirtschaftlich und gleichzeitig leistungsstark und drehmomentstark zu machen.

Um das Ergebnis zu erreichen, werden fast alle Komponenten und Systeme des Aggregats Änderungen und Verbesserungen unterzogen. Dies gilt insbesondere für das Antriebssystem, da es für den Kraftstofffluss in die Zylinder verantwortlich ist. Die neueste Entwicklung in diese Richtung ist die Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Brennräume eines mit Benzin betriebenen Kraftwerks.

Die Essenz dieses Systems reduziert sich auf die getrennte Zufuhr der Komponenten des brennbaren Gemisches - Benzin und Luft in die Zylinder. Das heißt, das Funktionsprinzip ist dem Betrieb von Dieselanlagen sehr ähnlich, bei denen die Gemischbildung in Brennkammern durchgeführt wird. Das Benzinaggregat, auf dem das Direkteinspritzsystem installiert ist, weist jedoch eine Reihe von Merkmalen beim Pumpen der Komponenten des Kraftstoffgemischs, seiner Mischung und Verbrennung auf.

Ein bisschen Geschichte

Direkteinspritzung ist keine neue Idee, es gibt eine Reihe von Beispielen in der Geschichte, wo ein solches System verwendet wurde. Der erste Masseneinsatz dieser Art von Motorantrieb fand Mitte des letzten Jahrhunderts in der Luftfahrt statt. Sie versuchten auch, es auf Fahrzeugen zu verwenden, aber es war nicht weit verbreitet. Das System dieser Jahre kann als eine Art Prototyp betrachtet werden, da es vollständig mechanisch war.

Das Direkteinspritzsystem erhielt Mitte der 90er Jahre des 20. Jahrhunderts ein „zweites Leben“. Die Japaner waren die ersten, die ihre Autos mit Direkteinspritzanlagen ausstatteten. Das von Mitsubishi entwickelte Aggregat erhielt die Bezeichnung GDI, was eine Abkürzung für „Gasoline Direct Injection“ ist, was als Benzindirekteinspritzung bezeichnet wird. Wenig später entwickelte Toyota einen eigenen Motor - D4.

Direkte Kraftstoffeinspritzung

Im Laufe der Zeit erschienen Motoren mit Direkteinspritzung von anderen Herstellern:

• Konzern VAG - TSI, FSI, TFSI;
• Mercedes-Benz - CGI;
• Ford-EcoBoost;
• GM - EcoTech;

Die Direkteinspritzung ist kein eigenständiger, völlig neuer Typ und gehört zu den Kraftstoffeinspritzsystemen. Doch anders als bei seinen Vorgängern wird sein Kraftstoff unter Druck direkt in die Zylinder eingespritzt und nicht wie bisher in das Saugrohr, wo Benzin mit Luft vermischt und in die Brennräume geleitet wird.

Konstruktionsmerkmale und Funktionsprinzip

Die Direkteinspritzung von Benzin ist im Prinzip dem Diesel sehr ähnlich. Die Konstruktion eines solchen Antriebssystems verfügt über eine zusätzliche Pumpe, nach der Benzin bereits unter Druck den im Zylinderkopf installierten Düsen mit im Brennraum befindlichen Sprühern zugeführt wird. Im gewünschten Moment führt die Düse dem Zylinder Kraftstoff zu, in dem bereits Luft durch das Ansaugrohr gepumpt wurde.

Das Design dieses Stromversorgungssystems umfasst:

• ein Tank mit einer darin installierten Kraftstoffansaugpumpe;
• Niederdruckleitungen;
• Filterelemente zur Kraftstoffreinigung;
• eine Pumpe, die mit einem eingebauten Regler (Hochdruckkraftstoffpumpe) einen erhöhten Druck erzeugt;
• Hochdruckleitungen;
• Rampe mit Düsen;
• Entlastungs- und Sicherheitsventile.

Schema des Kraftstoffsystems mit Direkteinspritzung

Der Zweck von Teilen der Elemente, wie z. B. ein Tank mit einer Pumpe und einem Filter, wird in anderen Artikeln beschrieben. Erwägen Sie daher die Ernennung einer Reihe von Knoten, die nur im Direkteinspritzsystem verwendet werden.

Eines der Hauptelemente in diesem System ist die Hochdruckpumpe. Es liefert Kraftstoff unter erheblichem Druck an das Kraftstoffverteilerrohr. Sein Design ist für verschiedene Hersteller unterschiedlich - Einzel- oder Mehrfachkolben. Der Antrieb erfolgt über Nockenwellen.

Das System umfasst auch Ventile, die verhindern, dass der Kraftstoffdruck im System kritische Werte überschreitet. Im Allgemeinen erfolgt die Druckeinstellung an mehreren Stellen - am Ausgang der Hochdruckpumpe durch einen Regler, der in der Konstruktion der Hochdruckkraftstoffpumpe enthalten ist. Es gibt ein Bypassventil, das den Druck am Einlass zur Pumpe regelt. Das Sicherheitsventil überwacht den Druck im Rail.

Alles funktioniert so: Die Kraftstoff-Ansaugpumpe aus dem Tank fördert Benzin durch die Niederdruckleitung zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe, während Benzin durch einen Kraftstoff-Feinfilter geleitet wird, in dem große Verunreinigungen entfernt werden.

Kolbenpaare der Pumpe erzeugen einen Kraftstoffdruck, der in verschiedenen Motorbetriebsarten zwischen 3 und 11 MPa variiert. Der bereits unter Druck stehende Kraftstoff gelangt über Hochdruckleitungen in das Rail, das auf dessen Düsen verteilt ist.

Der Betrieb der Einspritzdüsen wird von einer elektronischen Steuereinheit gesteuert. Gleichzeitig basiert es auf den Messwerten vieler Motorsensoren und steuert nach der Analyse der Daten die Einspritzdüsen - den Zeitpunkt der Einspritzung, die Kraftstoffmenge und die Sprühmethode.

Wird der Kraftstoff-Hochdruckpumpe mehr Kraftstoff als nötig zugeführt, wird das Bypassventil aktiviert, das einen Teil des Kraftstoffs in den Tank zurückführt. Auch wird bei Überdruck im Rail ein Teil des Kraftstoffs in den Tank abgelassen, dies geschieht jedoch bereits durch ein Sicherheitsventil.

direkte Injektion

Arten mischen

Mithilfe der Direkteinspritzung gelang es den Ingenieuren, den Benzinverbrauch zu senken. Und alles wird durch die Möglichkeit erreicht, mehrere Arten der Gemischbildung zu verwenden. Das heißt, unter bestimmten Betriebsbedingungen des Kraftwerks wird eine eigene Mischungssorte zugeführt. Darüber hinaus steuert und verwaltet das System nicht nur die Kraftstoffzufuhr, um die eine oder andere Art der Gemischbildung sicherzustellen, es wird auch eine bestimmte Art der Luftzufuhr zu den Zylindern eingestellt.

Insgesamt kann die Direkteinspritzung zwei Haupttypen von Gemischen in den Zylindern bereitstellen:

• Geschichtet;
• Stöchiometrisch homogen;

Auf diese Weise können Sie eine Mischung wählen, die bei einem bestimmten Betrieb des Motors den größten Wirkungsgrad bietet.

Durch die geschichtete Gemischbildung kann der Motor mit einem sehr mageren Gemisch betrieben werden, bei dem der Massenanteil der Luft mehr als 40-mal größer ist als der Kraftstoffanteil. Das heißt, den Zylindern wird eine sehr große Luftmenge zugeführt, und dann wird etwas Kraftstoff hinzugefügt.

Unter normalen Bedingungen entzündet sich ein solches Gemisch nicht durch einen Funken. Damit es zu einer Zündung kommt, gaben die Konstrukteure dem Kolbenkopf eine spezielle Form, die für Turbulenzen sorgt.

Bei dieser Gemischbildung tritt die vom Dämpfer gelenkte Luft mit hoher Geschwindigkeit in den Brennraum ein. Am Ende des Kompressionshubs spritzt der Injektor Kraftstoff ein, der den Boden des Kolbens erreicht und zur Zündkerze verwirbelt wird. Dadurch wird im Bereich der Elektroden das Gemisch angereichert und brennbar, während um dieses Gemisch herum Luft praktisch frei von Kraftstoffpartikeln ist. Daher wird eine solche Gemischbildung als geschichtet bezeichnet - im Inneren befindet sich eine Schicht mit einem angereicherten Gemisch, auf der sich praktisch ohne Kraftstoff eine weitere Schicht befindet.

Diese Gemischbildung sorgt für einen minimalen Benzinverbrauch, aber das System bereitet ein solches Gemisch auch nur bei gleichmäßiger Bewegung ohne starke Beschleunigungen vor.

Unter stöchiometrischer Gemischbildung versteht man die Herstellung eines Kraftstoffgemisches im optimalen Verhältnis (14,7 Teile Luft zu 1 Teil Benzin), das eine maximale Leistungsausbeute gewährleistet. Eine solche Mischung entzündet sich bereits leicht, daher muss in der Nähe der Kerze keine angereicherte Schicht erzeugt werden, im Gegenteil, für eine effiziente Verbrennung ist es erforderlich, dass das Benzin gleichmäßig in der Luft verteilt ist.

Daher wird der Kraftstoff von den Einspritzdüsen mit der gleichen Kompression eingespritzt und hat vor der Zündung Zeit, sich gut mit der Luft zu bewegen.

Diese Gemischbildung erfolgt in den Zylindern beim Beschleunigen, wenn maximale Leistung gefragt ist, nicht Sparsamkeit.

Die Designer mussten sich auch mit dem Problem auseinandersetzen, den Motor bei starken Beschleunigungen von mager auf fett umzuschalten. Um eine Detonationsverbrennung zu verhindern, wird während des Übergangs eine Doppeleinspritzung verwendet.

Die erste Kraftstoffeinspritzung erfolgt beim Ansaugtakt, während der Kraftstoff als Kühler der Wände der Brennkammer wirkt, wodurch eine Detonation vermieden wird. Die zweite Portion Benzin wird bereits am Ende des Verdichtungstaktes zugeführt.

Das Direkteinspritzsystem ermöglicht es Ihnen, durch die gleichzeitige Verwendung mehrerer Arten der Gemischbildung, Kraftstoff zu sparen, ohne die Leistung stark zu beeinträchtigen.

Beim Beschleunigen läuft der Motor mit normalem Gemisch, und nach dem Anheben der Geschwindigkeit, wenn der Fahrmodus gemessen wird und ohne plötzliche Änderungen, schaltet das Kraftwerk auf ein sehr mageres Gemisch um und spart so Kraftstoff.

Dies ist der Hauptvorteil eines solchen Stromversorgungssystems. Aber es hat auch einen wichtigen Nachteil. Sowohl die Hochdruckkraftstoffpumpe als auch die Injektoren verwenden hochverarbeitete Präzisionspaare. Sie sind der Schwachpunkt, da diese Dämpfe sehr empfindlich auf die Benzinqualität reagieren. Das Vorhandensein von Verunreinigungen, Schwefel und Wasser von Drittanbietern kann Hochdruckkraftstoffpumpen und -düsen deaktivieren. Außerdem hat Benzin sehr schlechte Schmiereigenschaften. Daher ist der Verschleiß von Präzisionspaaren höher als der des gleichen Dieselmotors.

Außerdem ist das direkte Kraftstoffversorgungssystem selbst strukturell komplexer und teurer als das gleiche separate Einspritzsystem.

Neue Entwicklungen

Die Designer hören hier nicht auf. Eine besondere Verfeinerung der Direkteinspritzung wurde im VAG-Konzern im TFSI-Triebwerk vorgenommen. Sein Antriebssystem wurde mit einem Turbolader kombiniert.

Eine interessante Lösung wurde von Orbital vorgeschlagen. Sie entwickelten eine spezielle Düse, die neben Kraftstoff auch Druckluft in die Zylinder bläst, die von einem zusätzlichen Kompressor versorgt wird. Dieses Luft-Kraftstoff-Gemisch hat eine ausgezeichnete Entflammbarkeit und brennt gut. Aber das ist immer noch nur eine Entwicklung und ob es Anwendung auf einem Auto finden wird, ist noch unbekannt.

Im Allgemeinen ist die Direkteinspritzung heute das beste Stromversorgungssystem in Bezug auf Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit, obwohl es seine Nachteile hat.

Die Leistung eines jeden Fahrzeugs wird in erster Linie durch den ordnungsgemäßen Betrieb seines "Herzens" - des Motors - sichergestellt. Ein wesentlicher Bestandteil der stabilen Tätigkeit dieses „Organs“ ist wiederum die gut koordinierte Arbeit des Einspritzsystems, mit dessen Hilfe der für den Betrieb notwendige Kraftstoff zugeführt wird. Heute hat es dank vieler Vorteile das Vergasersystem vollständig ersetzt. Der wichtigste positive Aspekt seiner Verwendung ist das Vorhandensein einer "intelligenten Elektronik", die eine genaue Dosierung des Luft-Kraftstoff-Gemisches ermöglicht, was die Leistung des Fahrzeugs erhöht und die Kraftstoffeffizienz erheblich erhöht. Darüber hinaus hilft das elektronische Einspritzsystem in weitaus größerem Maße, strenge Umweltvorschriften einzuhalten, deren Einhaltung in den letzten Jahren immer wichtiger wird. Angesichts dessen ist die Wahl des Themas dieses Artikels mehr als angemessen, also schauen wir uns das Funktionsprinzip dieses Systems genauer an.

1. Funktionsprinzip der elektronischen Kraftstoffeinspritzung

Ein elektronisches Kraftstoffversorgungssystem (oder eine bekanntere Version des Namens „Injektor“) kann sowohl in Autos mit Benzin- als auch mit Benzinmotoren eingebaut werden, jedoch weist die Konstruktion des Mechanismus in jedem dieser Fälle erhebliche Unterschiede auf. Alle Kraftstoffsysteme können nach folgenden Klassifizierungskriterien eingeteilt werden:

- Je nach Art der Kraftstoffversorgung wird zwischen intermittierender und kontinuierlicher Versorgung unterschieden.

Verteiler, Düsen, Druckregler, Plungerpumpen unterscheiden sich nach der Art der Dosiersysteme;

Für das Verfahren zur Steuerung der Menge des zugeführten brennbaren Gemisches - mechanisch, pneumatisch und elektronisch;

Die Hauptparameter zum Einstellen der Gemischzusammensetzung sind der Unterdruck im Ansaugsystem, der Drosselklappenwinkel und der Luftstrom.

Das Kraftstoffeinspritzsystem moderner Benzinmotoren ist entweder elektronisch oder mechanisch gesteuert. Natürlich ist ein elektronisches System eine fortschrittlichere Option, da es einen viel besseren Kraftstoffverbrauch, reduzierte Emissionen von schädlichen toxischen Substanzen, eine erhöhte Motorleistung, eine verbesserte Gesamtfahrzeugdynamik und einen erleichterten Kaltstart bieten kann.

Das erste vollelektronische System war ein Produkt einer amerikanischen Firma Bendix im Jahr 1950. 17 Jahre später wurde von Bosch ein ähnliches Gerät entwickelt, das anschließend in eines der Modelle eingebaut wurde Volkswagen. Dieses Ereignis markierte den Beginn der Massenverbreitung der elektronischen Kraftstoffeinspritzung (EFI - Electronic Fuel Injection), nicht nur bei Sportwagen, sondern auch bei Luxusfahrzeugen.

Ein vollelektronisches System verwendet für seine Arbeit (Kraftstoffeinspritzdüsen), deren gesamte Aktivitäten auf elektromagnetischer Wirkung beruhen. An bestimmten Punkten im Motorzyklus öffnen sie und verbleiben in dieser Position für die gesamte Zeit, die erforderlich ist, um eine bestimmte Kraftstoffmenge zuzuführen. Das heißt, die Zeit des offenen Zustands ist direkt proportional zur erforderlichen Benzinmenge.

Bei den vollelektronischen Einspritzsystemen werden folgende zwei Typen unterschieden, die sich hauptsächlich nur in der Art der Luftmengenmessung unterscheiden: System mit indirekter Messung des Luftdrucks und mit direkte Messung des Luftstroms. Solche Systeme verwenden zur Bestimmung des Vakuumniveaus im Krümmer den entsprechenden Sensor (MAP - Krümmer-Absolutdruck). Seine Signale werden an das elektronische Steuermodul (Einheit) gesendet, wo sie unter Berücksichtigung ähnlicher Signale von anderen Sensoren verarbeitet und an die elektromagnetische Düse (Injektor) weitergeleitet werden, wodurch sie sich zum richtigen Zeitpunkt für den Lufteintritt öffnet .

Ein guter Vertreter eines Systems mit einem Drucksensor ist das System Bosch D-Jetronic(Buchstabe "D" - Druck). Die Funktionsweise des elektronisch gesteuerten Einspritzsystems basiert auf einigen Merkmalen. Jetzt werden wir einige von ihnen beschreiben, die für den Standardtyp eines solchen Systems (EFI) charakteristisch sind. Beginnen wir damit, dass es in drei Teilsysteme unterteilt werden kann: Das erste ist für die Kraftstoffversorgung zuständig, das zweite für die Luftansaugung und das dritte für eine elektronische Steuerung.

Die Bauteile des Kraftstoffversorgungssystems sind ein Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe, eine Kraftstoffversorgungsleitung (Führung vom Kraftstoffverteiler), ein Kraftstoffeinspritzventil, ein Kraftstoffdruckregler und eine Kraftstoffrücklaufleitung. Das Funktionsprinzip des Systems ist wie folgt: Mit Hilfe einer elektrischen Kraftstoffpumpe (im oder neben dem Kraftstofftank) verlässt das Benzin den Tank und wird in die Düse geleitet, und alle Verunreinigungen werden mit einem leistungsstarken herausgefiltert eingebauter Kraftstofffilter. Der Teil des Kraftstoffs, der nicht durch die Düse zum Saugrohr geleitet wurde, wird durch das Rücklaufstellglied zum Tank zurückgeführt. Die Aufrechterhaltung eines konstanten Kraftstoffdrucks wird durch einen speziellen Regler gewährleistet, der für die Stabilität dieses Prozesses verantwortlich ist.

Das Lufteinlasssystem besteht aus einer Drosselklappe, einem Ansaugkrümmer, einem Luftreiniger, einem Einlassventil und einer Lufteinlasskammer. Das Funktionsprinzip ist wie folgt: Bei geöffneter Drosselklappe strömt Luft durch den Reiniger, dann durch den Luftmengenmesser (sie sind mit L-Typ-Systemen ausgestattet), die Drosselklappe und ein gut abgestimmtes Einlassrohr, danach Sie treten in das Einlassventil ein. Die Funktion, Luft zum Motor zu leiten, erfordert einen Aktuator. Wenn sich die Drosselklappe öffnet, tritt eine viel größere Luftmenge in die Motorzylinder ein.

Einige Antriebsstränge verwenden zwei verschiedene Methoden, um die Menge des einströmenden Luftstroms zu messen. So wird beispielsweise bei Verwendung des EFI-Systems (Typ D) der Luftstrom gemessen, indem der Druck im Ansaugkrümmer überwacht wird, also indirekt, während ein ähnliches System, aber bereits Typ L, dies direkt mit einem speziellen tut Gerät - ein Luftmengenmesser.

Das elektronische Steuersystem umfasst die folgenden Arten von Sensoren: Motor, elektronische Steuereinheit (ECU), Einspritzdüsenbaugruppe und zugehörige Verkabelung. Mit Hilfe dieses Blocks wird durch Überwachung der Sensoren des Aggregats die genaue Kraftstoffmenge bestimmt, die der Düse zugeführt wird. Um den Motor mit Luft / Kraftstoff im richtigen Verhältnis zu versorgen, startet das Steuergerät den Betrieb der Einspritzdüsen für eine bestimmte Zeitspanne, die als „Einspritzimpulsbreite“ oder „Einspritzdauer“ bezeichnet wird. Wenn wir die Hauptfunktionsweise des elektronischen Kraftstoffeinspritzsystems unter Berücksichtigung der bereits genannten Teilsysteme beschreiben, hat es die folgende Form.

Durch das Lufteinlasssystem in das Aggregat gelangend, werden die Luftströme mit einem Durchflussmesser gemessen. Wenn Luft in den Zylinder eintritt, vermischt sie sich mit dem Kraftstoff, nicht zuletzt durch den Betrieb der Kraftstoffeinspritzdüsen (die sich hinter jedem Einlasskrümmer-Einlassventil befinden). Diese Teile sind eine Art Magnetventile, die von einer elektronischen Einheit (ECU) gesteuert werden. Es sendet bestimmte Impulse an den Injektor, indem es seinen Massekreis ein- und ausschaltet. Wenn es eingeschaltet ist, öffnet es sich und spritzt Kraftstoff auf die Rückseite der Einlassventilwand. Beim Eintritt in die von außen zugeführte Luft vermischt es sich mit dieser und verdampft durch den Unterdruck des Ansaugkrümmers.

Die von der ECU gesendeten Signale sorgen dafür, dass die Kraftstoffzufuhr ausreicht, um das ideale Luft/Kraftstoff-Verhältnis (14,7:1), auch bekannt als, zu erreichen Stöchiometrie. Es ist die ECU, die auf der Grundlage des gemessenen Luftvolumens und der Motordrehzahl das Haupteinspritzvolumen bestimmt. Abhängig von den Betriebsbedingungen des Motors kann dieser Wert variieren. Die Steuereinheit überwacht solche variablen Werte wie Motordrehzahl, Frostschutzmitteltemperatur (Kühlmitteltemperatur), Sauerstoffgehalt in Abgasen und Drosselklappenwinkel, in Übereinstimmung mit denen sie eine Einspritzkorrektur vornimmt, die das endgültige Volumen des eingespritzten Kraftstoffs bestimmt.

Natürlich ist das elektronische Kraftstoffmesssystem Benzinmotoren mit Vergaser überlegen, daher ist seine große Popularität nicht verwunderlich. Benzineinspritzsysteme sind aufgrund des Vorhandenseins einer großen Anzahl elektronischer und beweglicher Präzisionselemente komplexere Mechanismen und erfordern daher ein hohes Maß an Verantwortung bei der Herangehensweise an das Thema Wartung.

Das Vorhandensein des Einspritzsystems ermöglicht es, Kraftstoff genauer über die Motorzylinder zu verteilen. Möglich wurde dies durch das Fehlen eines zusätzlichen Widerstands gegen den Luftstrom, der am Einlass durch den Vergaser und die Diffusoren erzeugt wurde. Dementsprechend wirkt sich eine Erhöhung des Füllverhältnisses der Zylinder direkt auf die Erhöhung des Motorleistungsniveaus aus. Schauen wir uns nun alle positiven Aspekte der Verwendung eines elektronischen Kraftstoffeinspritzsystems genauer an.

2. Vor- und Nachteile der elektronischen Kraftstoffeinspritzung

Zu den positiven Punkten gehören:

Möglichkeit einer gleichmäßigeren Verteilung des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Jeder Zylinder hat seine eigene Einspritzdüse, die den Kraftstoff direkt zum Einlassventil liefert, wodurch die Notwendigkeit einer Zufuhr durch den Ansaugkrümmer entfällt. Dies hilft, seine Verteilung zwischen den Zylindern zu verbessern.

Hochpräzise Steuerung der Luft- und Kraftstoffanteile, unabhängig von den Betriebsbedingungen des Motors. Mit Hilfe eines standardmäßigen elektronischen Systems wird dem Motor das genaue Verhältnis von Kraftstoff und Luft zugeführt, wodurch das Fahrverhalten, die Kraftstoffeffizienz und die Emissionskontrolle des Fahrzeugs erheblich verbessert werden. Verbesserte Drosselleistung. Indem Kraftstoff direkt hinter dem Einlassventil zugeführt wird, kann der Einlasskrümmer optimiert werden, wodurch der Luftstrom durch das Einlassventil erhöht wird. Aufgrund solcher Aktionen werden das Drehmoment und die Arbeitseffizienz der Drosselklappe verbessert.

Verbesserte Kraftstoffeffizienz und verbesserte Emissionskontrolle. Bei Motoren, die mit einem EFI-System ausgestattet sind, kann die Anfettung des Kraftstoffgemischs beim Kaltstart und Volllast verringert werden, da das Mischen des Kraftstoffs keine problematische Aktion darstellt. Dadurch wird es möglich, Kraftstoff einzusparen und die Kontrolle der Abgase zu verbessern.

Verbesserung der Leistung eines kalten Motors (einschließlich Starten). Die Möglichkeit, Kraftstoff direkt in das Einlassventil einzuspritzen, erhöht in Kombination mit einer verbesserten Sprühformel dementsprechend die Start- und Betriebsfähigkeit eines kalten Motors. Vereinfachung der Mechanik und Verringerung der Justierempfindlichkeit. Beim Kaltstart oder beim Zumessen von Kraftstoff ist das EFI-System unabhängig von der Fettregelung. Und da es aus mechanischer Sicht einfach ist, werden die Anforderungen an seine Wartung reduziert.

Kein Mechanismus kann jedoch ausschließlich positive Eigenschaften haben, daher haben Motoren mit einem elektronischen Kraftstoffeinspritzsystem im Vergleich zu denselben Vergasermotoren einige Nachteile. Die wichtigsten sind: hohe Kosten; fast vollständige Unmöglichkeit von Reparaturmaßnahmen; hohe Anforderungen an die Zusammensetzung des Kraftstoffs; starke Abhängigkeit von Stromquellen und die Notwendigkeit einer konstanten Spannung (eine modernere Version, die von der Elektronik gesteuert wird). Auch im Pannenfall wird auf Spezialgeräte und hochqualifiziertes Personal nicht verzichtet werden können, was zu einer zu teuren Wartung führt.

3. Diagnose der Ursachen von Fehlfunktionen des elektronischen Kraftstoffeinspritzsystems

Das Auftreten von Fehlfunktionen im Einspritzsystem ist gar nicht so selten. Dieses Problem ist besonders relevant für Besitzer älterer Automodelle, die immer wieder sowohl mit dem üblichen Verstopfen der Düsen als auch mit schwerwiegenderen Problemen in Bezug auf die Elektronik zu kämpfen hatten. Die Ursachen für Fehlfunktionen, die häufig in diesem System auftreten, können sehr vielfältig sein, aber die häufigsten unter ihnen sind die folgenden:

- Defekte ("Ehe") von Strukturelementen;

Lebensdauer der Teile begrenzen;

Systematischer Verstoß gegen die Regeln für den Betrieb eines Autos (Verwendung von minderwertigem Kraftstoff, Systemverschmutzung usw.);

Äußere negative Einflüsse auf Konstruktionselemente (Eindringen von Feuchtigkeit, mechanische Beschädigungen, Oxidation von Kontakten usw.)

Der zuverlässigste Weg, sie zu bestimmen, ist die Computerdiagnose. Diese Art von Diagnoseverfahren basiert auf einer automatischen Erfassung von Abweichungen der Systemparameter von den eingestellten Normwerten (Eigendiagnosemodus). Erkannte Fehler (Inkonsistenzen) bleiben in Form sogenannter „Fehlercodes“ im Speicher des elektronischen Steuergeräts. Um diese Untersuchungsmethode durchzuführen, wird ein spezielles Gerät (ein Personalcomputer mit Programm und Kabel oder ein Scanner) an den Diagnoseanschluss des Geräts angeschlossen, dessen Aufgabe es ist, alle verfügbaren Fehlercodes zu lesen. Beachten Sie jedoch, dass die Genauigkeit der Ergebnisse der Computerdiagnose neben der speziellen Ausrüstung auch von den Kenntnissen und Fähigkeiten der Person abhängt, die sie durchgeführt hat. Daher sollten dem Verfahren nur qualifizierte Mitarbeiter spezieller Servicezentren vertrauen.

Geben Sie die Computerprüfung der elektronischen Komponenten des Einspritzsystems ein T:

- Diagnose des Kraftstoffdrucks;

Überprüfung aller Mechanismen und Komponenten des Zündsystems (Modul, Hochspannungskabel, Kerzen);

Überprüfung der Dichtheit des Ansaugkrümmers;

Die Zusammensetzung des Kraftstoffgemisches; Bewertung der Toxizität von Abgasen auf den Skalen von CH und CO);

Diagnose der Signale jedes Sensors (es wird die Methode der Referenzoszillogramme verwendet);

Zylindrischer Druckversuch; Kontrolle der Zahnriemenpositionsmarkierungen und vieler anderer Funktionen, die vom Modell der Maschine und den Fähigkeiten des Diagnosewerkzeugs selbst abhängen.

Die Durchführung dieses Verfahrens ist notwendig, wenn Sie herausfinden möchten, ob und welche Störungen im elektronischen Kraftstoffversorgungssystem (Einspritzung) vorliegen. Die EFI-Elektronikeinheit (Computer) „merkt“ sich alle Fehlfunktionen nur, während das System an die Batterie angeschlossen ist. Wenn die Klemme getrennt wird, verschwinden alle Informationen. Genau bis zu dem Moment, in dem der Fahrer die Zündung wieder einschaltet und der Computer die Funktion des gesamten Systems erneut überprüft.

Bei einigen Fahrzeugen, die mit einem elektronischen Kraftstoffeinspritzsystem (EFI) ausgestattet sind, befindet sich unter der Motorhaube ein Kasten, auf dessen Deckel die Aufschrift zu sehen ist "DIAGNOSE". Daran hängt noch ein recht dickes Bündel verschiedener Drähte. Wenn die Box geöffnet wird, ist die Klemmenmarkierung von der Innenseite des Deckels sichtbar. Nehmen Sie einen beliebigen Draht und verwenden Sie ihn, um die Leitungen kurzzuschließen. "E1" und "TE1", setzen Sie sich hinter das Lenkrad, schalten Sie die Zündung ein und beobachten Sie die Reaktion der "CHECK"-Leuchte (sie zeigt den Motor an). Beachten Sie! Die Klimaanlage muss ausgeschaltet sein.

Sobald Sie den Schlüssel im Zündschloss drehen, blinkt die Anzeigelampe. Wenn es nach einer gleichen Zeit 11 Mal (oder öfter) „blinkt“, bedeutet dies, dass keine Informationen im Speicher des Bordcomputers vorhanden sind und es möglich ist, eine Weile auf eine Reise zu einer vollständigen Diagnose zu warten des Systems (insbesondere elektronische Kraftstoffeinspritzung). Wenn die Blitze zumindest irgendwie anders sind, sollten Sie sich an die Spezialisten wenden.

Diese Methode der „Heim“-Mini-Diagnose steht nicht allen Fahrzeugbesitzern zur Verfügung (meistens nur ausländische Autos), aber diejenigen, die einen solchen Stecker haben, haben in dieser Hinsicht Glück.