Elektroniczny układ wtrysku paliwa. Układy wtrysku paliwa do silników benzynowych

Na przełomie lat 60. i 70. XX wieku pojawił się problem zanieczyszczenia środowiska odpadami przemysłowymi, wśród których znaczną część stanowiły spaliny samochodowe. Do tego czasu skład produktów spalania silników spalinowych nikogo nie interesował. Aby zmaksymalizować wykorzystanie powietrza podczas spalania i osiągnąć maksymalną możliwą moc silnika, skład mieszanki został dobrany tak, aby był w niej nadmiar benzyny.

W rezultacie w produktach spalania nie było absolutnie tlenu, ale pozostało niespalone paliwo, a substancje szkodliwe dla zdrowia powstają głównie podczas niepełnego spalania. W celu zwiększenia mocy projektanci zainstalowali pompy przyspieszenia na gaźnikach, wtryskując paliwo do kolektora dolotowego przy każdym ostrym naciśnięciu pedału przyspieszenia, tj. gdy wymagane jest gwałtowne przyspieszenie samochodu. W takim przypadku do cylindrów dostaje się nadmierna ilość paliwa, co nie odpowiada ilości powietrza.

W warunkach ruchu miejskiego pompa gazu działa na prawie wszystkich skrzyżowaniach z sygnalizacją świetlną, gdzie samochody muszą albo się zatrzymać, albo szybko wyjechać. Niepełne spalanie występuje również podczas pracy silnika na biegu jałowym, a zwłaszcza podczas hamowania. Przy zamkniętej przepustnicy powietrze przechodzi przez kanały jałowe gaźnika z dużą prędkością, zasysając zbyt dużo paliwa.

Ze względu na znaczne podciśnienie w kolektorze dolotowym do cylindrów zasysane jest mało powietrza, ciśnienie w komorze spalania pod koniec suwu sprężania pozostaje stosunkowo niskie, proces spalania zbyt bogatej mieszanki jest powolny, a niespalone paliwo pozostaje w spalinach. Opisane tryby pracy silnika znacznie zwiększają zawartość toksycznych związków w produktach spalania.

Stało się oczywiste, że w celu ograniczenia szkodliwych dla życia ludzkiego emisji do atmosfery konieczna jest radykalna zmiana podejścia do projektowania urządzeń paliwowych.

W celu ograniczenia szkodliwych emisji w układzie wydechowym zaproponowano zainstalowanie katalizatora spalin. Ale katalizator działa skutecznie tylko wtedy, gdy w silniku spalana jest tak zwana normalna mieszanka paliwowo-powietrzna (stosunek wagowy powietrze/benzyna 14,7:1). Wszelkie odchylenia składu mieszanki od podanego prowadziły do ​​spadku wydajności jej pracy i przyspieszonej awarii. Dla stabilnego utrzymania takiego stosunku mieszaniny roboczej systemy gaźnikowe nie były już odpowiednie. Jedyną alternatywą mogą być systemy wtryskowe.

Pierwsze systemy były czysto mechaniczne z niewielkim wykorzystaniem elementów elektronicznych. Jednak praktyka korzystania z tych systemów pokazała, że ​​parametry mieszanki, na której stabilność liczyli twórcy, zmieniają się wraz z użytkowaniem pojazdu. Wynik ten jest całkiem naturalny, biorąc pod uwagę zużycie i zanieczyszczenie elementów układu oraz samego silnika spalinowego podczas jego eksploatacji. Pojawiło się pytanie o system, który mógłby sam się korygować w trakcie pracy, elastycznie przesuwając warunki przygotowania mieszaniny roboczej w zależności od warunków zewnętrznych.

Znaleziono następujące rozwiązanie. Do układu wtryskowego wprowadzono sprzężenie zwrotne – czujnik zawartości tlenu w spalinach, tzw. sondę lambda, zainstalowano w układzie wydechowym, bezpośrednio przed katalizatorem. System ten został opracowany już z uwzględnieniem obecności tak fundamentalnego elementu dla wszystkich kolejnych systemów, jak elektroniczna jednostka sterująca (ECU). Na podstawie sygnałów z sondy lambda ECU dostosowuje dopływ paliwa do silnika, precyzyjnie zachowując pożądany skład mieszanki.

Do tej pory silnik wtryskowy (lub po rosyjsku wtrysk) prawie całkowicie zastąpił przestarzały
system gaźnika. Silnik wtryskowy znacznie poprawia wskaźniki eksploatacyjne i mocy auta
(dynamika przyspieszenia, efektywność środowiskowa, zużycie paliwa).

Systemy wtrysku paliwa mają następujące główne zalety w porównaniu z systemami gaźnika:

• dokładne dozowanie paliwa, a tym samym bardziej ekonomiczne zużycie paliwa.
• zmniejszenie toksyczności spalin. Osiąga się to dzięki optymalnej mieszance paliwowo-powietrznej oraz zastosowaniu czujników parametrów spalin.
• wzrost mocy silnika o około 7-10%. Dzieje się tak dzięki poprawie wypełnienia cylindrów, optymalnemu ustawieniu czasu zapłonu odpowiadającemu trybowi pracy silnika.
• poprawa właściwości dynamicznych samochodu. Układ wtryskowy natychmiast reaguje na wszelkie zmiany obciążenia, dostosowując parametry mieszanki paliwowo-powietrznej.
• łatwość rozruchu niezależnie od warunków atmosferycznych.

Urządzenie i zasada działania (na przykład elektroniczny rozproszony system wtrysku)

W nowoczesnych silnikach wtryskowych na każdy cylinder przewidziany jest oddzielny wtryskiwacz. Wszystkie wtryskiwacze połączone są z listwą paliwową, gdzie paliwo znajduje się pod ciśnieniem, które wytwarza elektryczna pompa benzynowa. Ilość wtryskiwanego paliwa zależy od czasu otwarcia wtryskiwacza. Moment otwarcia jest regulowany przez elektroniczną jednostkę sterującą (kontroler) na podstawie przetwarzanych przez nią danych z różnych czujników.

Czujnik masowego przepływu powietrza służy do obliczania cyklicznego napełniania butli. Mierzony jest masowy przepływ powietrza, który jest następnie przekształcany przez program w cylindryczny cykl napełniania. W przypadku awarii czujnika jego odczyty są ignorowane, obliczenia wykonywane są zgodnie z tabelami awaryjnymi.

Czujnik położenia przepustnicy oblicza współczynnik obciążenia silnika i zmienia go w zależności od kąta otwarcia przepustnicy, prędkości obrotowej silnika i szybkości cykli.

Czujnik temperatury płynu chłodzącego służy do określania korekcji dopływu paliwa i zapłonu od temperatury oraz do sterowania wentylatorem elektrycznym. W przypadku awarii czujnika jego odczyty są ignorowane, temperatura pobierana jest z tabeli w zależności od czasu pracy silnika.

Czujnik położenia wału korbowego służy do ogólnej synchronizacji układu, obliczania prędkości obrotowej silnika i położenia wału korbowego w określonych momentach. DPKV to czujnik biegunowy. Jeśli zostanie włączony nieprawidłowo, silnik nie uruchomi się. W przypadku awarii czujnika system nie będzie działał. To jedyny „istotny” czujnik w systemie, w którym ruch samochodu jest niemożliwy. Wypadki wszystkich pozostałych czujników pozwalają na samodzielne dotarcie do serwisu samochodowego.

Czujnik tlenu służy do określania stężenia tlenu w spalinach. Informacje dostarczane przez czujnik są wykorzystywane przez elektroniczną jednostkę sterującą do regulacji ilości dostarczanego paliwa. Czujnik tlenu stosuje się tylko w układach z katalizatorem dla norm toksyczności Euro-2 i Euro-3 (Euro-3 wykorzystuje dwa czujniki tlenu - przed i za katalizatorem).

Czujnik stuków służy do monitorowania stuków. Po wykryciu tego ostatniego ECU włącza algorytm tłumienia detonacji, szybko dostosowując czas zapłonu.

To tylko kilka podstawowych czujników wymaganych do działania systemu. Kompletny zestaw czujników w różnych pojazdach zależy od układu wtryskowego, norm toksyczności itp.

O wynikach odpytywania czujników zdefiniowanych w programie program ECU steruje elementami wykonawczymi, do których należą: wtryskiwacze, pompa gazu, moduł zapłonowy, regulator obrotów biegu jałowego, zawór adsorpcyjny układu odzysku oparów benzyny, układ chłodzenia wentylator itp. (wszystko znowu zależy od konkretnych modeli)

Być może nie wszyscy wiedzą, czym jest adsorber. Adsorber jest elementem obiegu zamkniętego do recyrkulacji oparów benzyny. Normy Euro-2 zabraniają kontaktu wentylacji zbiornika gazu z atmosferą, opary benzyny muszą być zbierane (adsorbowane) i przesyłane do butli w celu dopalenia podczas przedmuchiwania. Gdy silnik nie pracuje, opary benzyny przedostają się do adsorbera ze zbiornika i kolektora dolotowego, gdzie są pochłaniane. Po uruchomieniu silnika adsorber na polecenie ECU jest przedmuchiwany przez strumień powietrza zasysanego przez silnik, opary są przez ten strumień odprowadzane i spalane w komorze spalania.

Rodzaje układów wtrysku paliwa

W zależności od ilości wtryskiwaczy i miejsca zasilania paliwem, układy wtryskowe dzielą się na trzy typy: jednopunktowe lub jednowtryskowe (jeden wtryskiwacz w kolektorze dolotowym dla wszystkich cylindrów), wielopunktowe lub rozdzielone (każdy cylinder ma swoje własny wtryskiwacz dostarczający paliwo do kolektora) oraz bezpośredni (paliwo podawane jest przez wtryskiwacze bezpośrednio do cylindrów, podobnie jak w silnikach diesla).

Wtrysk jednopunktowy prostszy, jest mniej wypełniony elektroniką sterującą, ale także mniej wydajny. Elektronika sterująca pozwala na odczyt informacji z czujników i natychmiastową zmianę parametrów wtrysku. Ważne jest również to, że silniki gaźnikowe można łatwo dostosować do wtrysku mono, prawie bez zmian konstrukcyjnych lub zmian technologicznych w produkcji. Wtrysk jednopunktowy ma przewagę nad gaźnikiem pod względem oszczędności paliwa, przyjazności dla środowiska oraz względnej stabilności i niezawodności parametrów. Ale w reakcji przepustnicy silnika wtrysk jednopunktowy traci. Kolejna wada: przy wtrysku jednopunktowym, a także przy użyciu gaźnika, na ściankach kolektora osadza się do 30% benzyny.

Systemy wtrysku jednopunktowego były oczywiście krokiem naprzód w porównaniu z systemami zasilania gaźnika, ale nie spełniają już współczesnych wymagań.

Systemy są doskonalsze wtrysk wielopunktowy, w którym dostarczanie paliwa do każdego cylindra odbywa się indywidualnie. Wtrysk rozproszony jest mocniejszy, bardziej ekonomiczny i bardziej złożony. Zastosowanie takiego wtrysku zwiększa moc silnika o około 7-10 proc. Główne zalety wtrysku rozproszonego:

• możliwość automatycznej regulacji przy różnych prędkościach i odpowiednio poprawy napełniania cylindrów, w wyniku czego przy tej samej mocy maksymalnej samochód przyspiesza znacznie szybciej;
• benzyna wtryskiwana jest blisko zaworu dolotowego, co znacznie zmniejsza straty osiadania w kolektorze dolotowym i pozwala na bardziej precyzyjną kontrolę podawania paliwa.

Jako kolejny i skuteczny środek w optymalizacji spalania mieszanki i zwiększeniu wydajności silnika benzynowego, wdraża proste
zasady. Mianowicie: dokładniej rozpyla paliwo, lepiej miesza się z powietrzem i sprawniej usuwa gotową mieszankę w różnych trybach pracy silnika. W rezultacie silniki z wtryskiem bezpośrednim zużywają mniej paliwa niż konwencjonalne silniki „wtryskowe” (zwłaszcza podczas cichej jazdy na niskich obrotach); przy tej samej objętości roboczej zapewniają bardziej intensywne przyspieszenie samochodu; mają czystszy wydech; Gwarantują większą pojemność litrów ze względu na wyższy stopień sprężania oraz efekt chłodzenia powietrza podczas odparowania paliwa w cylindrach. Jednocześnie potrzebują wysokiej jakości benzyny o niskiej zawartości siarki i zanieczyszczeń mechanicznych, aby zapewnić normalne działanie urządzeń paliwowych.

I właśnie główną rozbieżnością między GOST, obowiązującymi obecnie w Rosji i na Ukrainie, a normami europejskimi, jest zwiększona zawartość siarki, węglowodorów aromatycznych i benzenu. Na przykład norma rosyjsko-ukraińska dopuszcza obecność 500 mg siarki w 1 kg paliwa, podczas gdy Euro-3 - 150 mg, Euro-4 - tylko 50 mg, a Euro-5 - tylko 10 mg. Siarka i woda mogą aktywować procesy korozyjne na powierzchni części, a zanieczyszczenia są źródłem zużycia ściernego kalibrowanych otworów dysz i par nurników pomp. W wyniku zużycia spada ciśnienie robocze pompy i pogarsza się jakość rozpylenia benzyny. Wszystko to znajduje odzwierciedlenie w charakterystyce silników i równomierności ich działania.

Mitsubishi jako pierwsze zastosowało silnik z wtryskiem bezpośrednim w samochodzie produkcyjnym. Dlatego urządzenie i zasady działania wtrysku bezpośredniego rozważymy na przykładzie silnika GDI (Gasoline Direct Injection). Silnik GDI może pracować w bardzo ubogiej mieszance paliwowo-powietrznej: stosunek masy powietrza do paliwa do 30-40:1.

Maksymalny możliwy stosunek dla tradycyjnych silników wtryskowych z wtryskiem rozproszonym to 20-24:1 (warto przypomnieć, że optymalny, tzw. stechiometryczny skład to 14,7:1) - jeśli nadmiar powietrza jest większy, mieszanka zbyt uboga po prostu się nie zapali. W silniku GDI rozpylone paliwo znajduje się w cylindrze w postaci chmury, skoncentrowanej w okolicy świecy zapłonowej.

Dlatego, chociaż mieszanina jest generalnie zbyt uboga, jest zbliżona do składu stechiometrycznego świecy zapłonowej i jest wysoce łatwopalna. Jednocześnie uboga mieszanina w pozostałej części objętości ma znacznie mniejszą skłonność do detonacji niż stechiometryczna. Ta ostatnia okoliczność pozwala zwiększyć stopień sprężania, a tym samym zwiększyć zarówno moc, jak i moment obrotowy. Ze względu na to, że gdy paliwo jest wtryskiwane i odparowywane do cylindra, ładunek powietrza jest chłodzony - wypełnienie cylindrów jest nieco lepsze, a prawdopodobieństwo detonacji ponownie zmniejsza się.

Główne różnice konstrukcyjne między wtryskiem GDI a wtryskiem konwencjonalnym:

Pompa paliwowa wysokiego ciśnienia (TNVD). Pompa mechaniczna (podobna do pompy wtryskowej oleju napędowego) wytwarza ciśnienie 50 barów (w przypadku silnika wtryskowego pompa elektryczna w zbiorniku wytwarza ciśnienie około 3-3,5 bara w linii).

• Wirowe dysze rozpylające pod wysokim ciśnieniem tworzą kształt płomienia paliwa zgodny z trybem pracy silnika. W trybie mocy wtrysk następuje w trybie dolotowym i powstaje stożkowy płomień powietrzno-paliwowy. W trybie pracy super ubogiej wtrysk następuje pod koniec suwu sprężania i kompaktowy powietrzno-paliwowy
  palnik, który kieruje wklęsłą koronę tłoka bezpośrednio na świecę zapłonową.
• Tłok. W dnie wykonane jest wgłębienie o specjalnym kształcie, za pomocą którego mieszanka paliwowo-powietrzna kierowana jest w okolice świecy zapłonowej.
• Kanały wlotowe. W silniku GDI zastosowano pionowe porty dolotowe, które zapewniają powstawanie tzw. w cylindrze. „Reverse vortex”, kierując mieszankę paliwowo-powietrzną do korka i poprawiając wypełnienie cylindrów powietrzem (w konwencjonalnym silniku wir w cylindrze jest zawirowany w przeciwnym kierunku).

Tryby pracy silnika GDI

W sumie dostępne są trzy tryby pracy silnika:

• Spalanie superlean (wtrysk suwu sprężania).
• Tryb mocy (wtrysk na suwie ssania).
• Tryb dwustopniowy (wtrysk na suw ssania i sprężania) (używany w modyfikacjach Euro).

Tryb spalania super ubogiego(wtrysk paliwa na suwie sprężania). Tryb ten stosowany jest przy małych obciążeniach: podczas cichej jazdy po mieście oraz podczas jazdy poza miastem ze stałą prędkością (do 120 km/h). Paliwo jest wtryskiwane przez kompaktowy palnik pod koniec suwu sprężania w kierunku tłoka, odbijane od niego, mieszane z powietrzem i odparowywane w kierunku świecy zapłonowej. Chociaż mieszanka w głównej objętości komory spalania jest bardzo uboga, ładunek w okolicy świecy jest wystarczająco bogaty, aby zapalić się iskrą i zapalić resztę mieszanki. W rezultacie silnik pracuje płynnie nawet przy ogólnym stosunku powietrza do paliwa wynoszącym 40:1.

Praca silnika na bardzo ubogiej mieszance stwarzała nowy problem - neutralizację spalin. Faktem jest, że w tym trybie większość z nich stanowią tlenki azotu, a zatem konwencjonalny katalizator staje się nieskuteczny. Aby rozwiązać ten problem, zastosowano recyrkulację spalin (EGR-Exhaust Gas Recirculation), która znacznie zmniejsza ilość powstających tlenków azotu oraz zainstalowano dodatkowy katalizator NO.

Układ EGR „rozcieńcza” mieszankę paliwowo-powietrzną spalinami, obniża temperaturę spalania w komorze spalania, tym samym „tłumiąc” aktywne tworzenie się szkodliwych tlenków, w tym NOx. Nie jest jednak możliwe zapewnienie całkowitej i stabilnej neutralizacji NOx tylko za pomocą EGR, ponieważ wraz ze wzrostem obciążenia silnika ilość recyrkulowanych spalin musi zostać zmniejszona. Dlatego w silniku z wtryskiem bezpośrednim zainstalowano katalizator NO.

Istnieją dwa rodzaje katalizatorów do redukcji emisji NOx – selektywny (typ selektywnej redukcji) i
typ akumulacyjny (typ pułapki NOx). Katalizatory magazynowe są bardziej wydajne, ale niezwykle wrażliwe na paliwa o wysokiej zawartości siarki, na które selektywne są mniej podatne. W związku z tym katalizatory do przechowywania są instalowane w modelach dla krajów o niskiej zawartości siarki w benzynie, a katalizatory selektywne dla pozostałych.

Tryb zasilania(wtrysk na suwie ssania). Tak zwany „tryb mieszania jednorodnego” jest używany do intensywnej jazdy po mieście, szybkiego ruchu podmiejskiego i wyprzedzania. Paliwo jest wtryskiwane podczas suwu ssania przez stożkowy palnik, mieszając się z powietrzem i tworząc jednorodną mieszankę, jak w konwencjonalnym silniku z wtryskiem wielopunktowym. Skład mieszaniny jest zbliżony do stechiometrycznego (14,7: 1)

Tryb dwustopniowy(wtrysk na suw ssania i sprężania). Ten tryb pozwala na zwiększenie momentu obrotowego silnika, gdy kierowca poruszając się przy niskich prędkościach gwałtownie naciska pedał przyspieszenia. Gdy silnik pracuje na niskich obrotach i nagle wprowadza się do niego bogatą mieszankę, wzrasta prawdopodobieństwo detonacji. Dlatego wstrzyknięcie odbywa się w dwóch etapach. Niewielka ilość paliwa jest wtryskiwana do cylindra podczas suwu ssania i chłodzi powietrze w cylindrze. W tym przypadku cylinder jest wypełniony mieszaniną ultra-ubogą (około 60:1), w której nie zachodzą procesy detonacyjne. Następnie, pod koniec taktu
kompresja, dostarczany jest kompaktowy strumień paliwa, który doprowadza stosunek powietrza do paliwa w cylindrze do „bogatego” 12:1.

Dlaczego ten tryb jest wprowadzany tylko dla samochodów na rynek europejski? Tak, ponieważ niskie prędkości i ciągłe korki są nieodłączne w Japonii, a Europa to długie autostrady i duże prędkości (a zatem duże obciążenia silnika).

Mitsubishi jest pionierem w stosowaniu bezpośredniego wtrysku paliwa. Dziś z podobnej technologii korzystają Mercedes (CGI), BMW (HPI), Volkswagen (FSI, TFSI, TSI) i Toyota (JIS). Główna zasada działania tych układów zasilania jest podobna - dostarczanie benzyny nie do przewodu dolotowego, ale bezpośrednio do komory spalania i tworzenie warstw po warstwie lub jednorodnej mieszanki w różnych trybach pracy silnika. Ale takie układy paliwowe też mają różnice, czasem dość znaczące. Najważniejsze z nich to ciśnienie robocze w układzie paliwowym, lokalizacja wtryskiwaczy i ich konstrukcja.

Nieco różni się od odpowiedników benzynowych. Główną różnicę można uznać za zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej, który występuje nie ze źródła zewnętrznego (iskra zapłonowa), ale z silnego sprężania i ogrzewania.

Innymi słowy, paliwo samoczynnie zapala się w silniku wysokoprężnym. W takim przypadku paliwo musi być dostarczane pod bardzo wysokim ciśnieniem, ponieważ konieczne jest jak najefektywniejsze rozpylenie paliwa w cylindrach silnika wysokoprężnego. W tym artykule porozmawiamy o tym, które układy wtryskowe do silników Diesla są dziś aktywnie wykorzystywane, a także rozważymy ich konstrukcję i zasadę działania.

Przeczytaj w tym artykule

Jak działa układ paliwowy silnika wysokoprężnego

Jak wspomniano powyżej, silnik wysokoprężny samoczynnie zapala roboczą mieszankę paliwa i powietrza. W takim przypadku najpierw do cylindra dostarczane jest tylko powietrze, następnie powietrze to jest silnie sprężone i nagrzewa się od kompresji. Aby doszło do pożaru, podawaj pod koniec suwu sprężania.

Ponieważ powietrze jest mocno sprężone, paliwo musi być również wtryskiwane pod wysokim ciśnieniem i efektywnie rozpylane. W różnych silnikach wysokoprężnych ciśnienie wtrysku może się różnić, zaczynając od średnio 100 atmosfer, a kończąc na imponującym wskaźniku ponad 2 tysięcy atmosfer.

W celu uzyskania najbardziej wydajnego zasilania paliwem i optymalnych warunków samozapłonu ładunku z późniejszym pełnym spaleniem mieszanki, wtrysk paliwa realizowany jest za pomocą wtryskiwacza oleju napędowego.

Okazuje się, że bez względu na rodzaj zastosowanego układu zasilania, w silnikach wysokoprężnych zawsze są dwa główne elementy:

• urządzenie do wytwarzania wysokiego ciśnienia paliwa;

Innymi słowy, w wielu silnikach wysokoprężnych wytwarzane jest ciśnienie (poprzez wysokociśnieniową pompę paliwową), a olej napędowy jest dostarczany do cylindrów przez wtryskiwacze. Jeśli chodzi o różnice, w różnych układach zasilania paliwem pompa może mieć taką lub inną konstrukcję, a same wtryskiwacze oleju napędowego różnią się również konstrukcją.

Ponadto systemy zasilania mogą różnić się lokalizacją niektórych elementów składowych, mieć różne schematy sterowania itp. Przyjrzyjmy się bliżej układom wtryskowym silników Diesla.

Układy zasilania silników Diesla: przegląd

Jeśli podzielimy układy zasilania silników wysokoprężnych, które są najbardziej rozpowszechnione, można wyróżnić następujące rozwiązania:

• Układ zasilania oparty na pompie wtryskowej in-line (pompa wtryskowa in-line);
• Układ zasilania paliwem, który ma pompę wtryskową typu dystrybucyjnego;
• Rozwiązania z pompowtryskiwaczami;
• Wtrysk paliwa Common Rail (akumulator wysokiego ciśnienia w Common Rail).

Systemy te mają również dużą liczbę podgatunków, a w każdym przypadku ten lub inny typ jest głównym.

• Zacznijmy więc od najprostszego schematu, który zakłada obecność rzędowej pompy paliwowej. Pompa wtryskowa rzędowa to znane i sprawdzone rozwiązanie, które od kilkunastu lat stosowane jest w silnikach wysokoprężnych. Taka pompa jest aktywnie wykorzystywana w specjalnym sprzęcie, ciężarówkach, autobusach itp. W porównaniu z innymi systemami pompa ma dość duże rozmiary i wagę.

Krótko mówiąc, pompy wtryskowe rzędowe są oparte na. Ich liczba jest równa liczbie cylindrów silnika. Para tłoków to cylinder, który porusza się w „szkle” (tulei). Podczas ruchu w górę paliwo jest sprężane. Następnie, gdy ciśnienie osiągnie wymaganą wartość, otwiera się specjalny zawór.

W rezultacie wstępnie sprężone paliwo dostaje się do wtryskiwacza, a następnie jest wtryskiwane. Po tym, jak tłok zacznie się cofać, otwiera się otwór wlotowy paliwa. Przez kanał paliwo wypełnia przestrzeń nad nurnikiem, następnie cykl się powtarza. Aby olej napędowy mógł dostać się do par nurników, w układzie jest dodatkowo osobna pompa wspomagająca.

Same tłoki działają dzięki temu, że w urządzeniu pompującym znajduje się wałek rozrządu. Ten wałek działa podobnie, gdy krzywki „popychają” zawór. Sam wał pompy jest napędzany przez silnik, ponieważ pompa wtryskowa jest połączona z silnikiem za pomocą sprzęgła wyprzedzającego wtrysk. Określone sprzęgło pozwala na regulację pracy i regulację pompy wtryskowej podczas pracy silnika.

• Układ zasilania z pompą rozdzielczą niewiele różni się od schematu z rzędową pompą wtryskową. Dystrybucyjna pompa wtryskowa ma konstrukcję zbliżoną do liniowej, przy czym liczba par nurników jest w niej zmniejszona.

Innymi słowy, jeśli w pompie liniowej potrzebne są opary dla każdego cylindra, to w pompie dystrybucyjnej wystarcza 1 lub 2 pary nurników. Faktem jest, że jedna para w tym przypadku wystarczy, aby dostarczyć paliwo do 2, 3, a nawet 6 cylindrów.

Stało się to możliwe dzięki temu, że tłok mógł nie tylko poruszać się w górę (ściskanie) i w dół (wlot), ale także obracać się wokół osi. Ten obrót umożliwił realizację naprzemiennego otwierania otworów wylotowych, przez które olej napędowy jest dostarczany pod wysokim ciśnieniem do dysz.

Dalszy rozwój tego schematu doprowadził do powstania nowocześniejszej rotacyjnej pompy wtryskowej. W takiej pompie stosuje się wirnik, w którym zainstalowane są tłoki. Te tłoki zbliżają się do siebie, a wirnik się obraca. W ten sposób olej napędowy jest sprężany i rozprowadzany w cylindrach silnika.

Główną zaletą pompy dystrybucyjnej i jej wariantów jest zmniejszona waga i kompaktowość. Jednocześnie trudniej jest skonfigurować to urządzenie. Z tego powodu dodatkowo stosowane są elektroniczne obwody sterowania i regulacji.

• Układ zasilania typu „pompa-wtryskiwacz” to obwód, w którym początkowo nie ma oddzielnej pompy paliwowej wysokiego ciśnienia. Dokładniej mówiąc, sekcja dyszy i pompy zostały połączone w jednej obudowie. Opiera się na znanej już parze tłoków.

Rozwiązanie ma szereg zalet w stosunku do systemów wykorzystujących wysokociśnieniowe pompy paliwowe. Przede wszystkim można łatwo regulować dopływ paliwa do poszczególnych cylindrów. Ponadto, jeśli jeden wtryskiwacz ulegnie awarii, reszta będzie działać.

Również zastosowanie pompowtryskiwaczy pozwala na pozbycie się osobnego napędu pompy wtryskowej. Tłoki w pompowtryskiwaczu są napędzane z wałka rozrządu, w który jest zamontowany. Cechy te umożliwiły rozpowszechnienie silników wysokoprężnych z dyszą pompową nie tylko w samochodach ciężarowych, ale także w dużych samochodach osobowych (na przykład SUV-ach z silnikiem Diesla).

• System Common Rail to jedno z najbardziej zaawansowanych rozwiązań wtrysku paliwa. Ponadto ten schemat zasilania pozwala osiągnąć maksymalną wydajność jednocześnie przy wysokim. Jednocześnie zmniejsza się również toksyczność spalin.

System został opracowany przez niemiecką firmę Bosch w latach 90-tych. Biorąc pod uwagę oczywiste zalety w krótkim czasie zdecydowana większość diesla silników spalinowych w samochodach osobowych i ciężarowych zaczęto wyposażać wyłącznie w Common Rail.

Ogólna konstrukcja urządzenia oparta jest na tzw. akumulatorze wysokociśnieniowym. Mówiąc prościej, paliwo znajduje się pod stałym ciśnieniem, po czym jest dostarczane do dysz. Jeśli chodzi o akumulator ciśnieniowy, ten akumulator jest właściwie przewodem paliwowym, w którym paliwo jest pompowane za pomocą oddzielnej pompy wtryskowej.

Układ Common Rail przypomina częściowo silnik z wtryskiem benzyny, który posiada listwę paliwową z wtryskiwaczami. Benzyna jest pompowana do szyny (szyny paliwowej) pod niskim ciśnieniem z pompy paliwowej ze zbiornika. W silniku wysokoprężnym ciśnienie jest znacznie wyższe, paliwo pompuje pompę wtryskową.

Dzięki temu, że ciśnienie w akumulatorze jest stałe, możliwe stało się zrealizowanie szybkiego i „wielowarstwowego” wtrysku paliwa przez wtryskiwacze. Nowoczesne systemy w silnikach Common Rail pozwalają wtryskiwaczom wykonać do 9 wtrysków dozowanych.

Dzięki temu silnik wysokoprężny z takim układem napędowym jest oszczędny, wydajny, pracuje cicho, cicho i elastycznie. Również zastosowanie akumulatora ciśnieniowego umożliwiło uproszczenie konstrukcji pompy wtryskowej w silnikach wysokoprężnych.

Dodajemy, że precyzyjny wtrysk w silnikach Common Rail jest całkowicie elektroniczny, ponieważ osobna jednostka sterująca monitoruje pracę układu. System wykorzystuje grupę czujników, które pozwalają sterownikowi dokładnie określić, ile oleju napędowego należy podać do cylindrów iw jakim momencie.

Podsumujmy

Jak widać, każdy z rozważanych układów zasilania silników Diesla ma swoje zalety i wady. Jeśli mówimy o najprostszych rozwiązaniach z pompą wtryskową in-line, za ich główną zaletę można uznać możliwość naprawy i dostępność serwisu.

W obwodach z pompowtryskiwaczami należy pamiętać, że elementy te są wrażliwe na jakość paliwa i jego czystość. Wniknięcie nawet najmniejszych cząstek może spowodować uszkodzenie pompowtryskiwacza, w wyniku czego konieczna będzie wymiana drogiego elementu.

W przypadku systemów Common Rail główną wadą jest nie tylko wysoki koszt początkowy takich rozwiązań, ale także złożoność i wysokie koszty późniejszej naprawy i konserwacji. Z tego powodu jakość paliwa i stan filtrów paliwa muszą być stale monitorowane, a rutynowa konserwacja przeprowadzana w odpowiednim czasie.

Przeczytaj także

Rodzaje wtryskiwaczy Diesla w różnych wysokociśnieniowych układach zasilania paliwem. Zasada działania, sposoby sterowania wtryskiwaczami, cechy konstrukcyjne.

Pierwsze systemy wtrysku były mechaniczne (rys. 2.61), a nie elektroniczne, a niektóre (takie jak wysoce wydajny system BOSCH) były niezwykle inteligentne i działały dobrze. Po raz pierwszy w firmie Daimler Benz opracowano mechaniczny układ wtrysku paliwa, a pierwszy samochód produkcyjny z wtryskiem benzyny został wyprodukowany już w 1954 roku. Główne zalety układu wtryskowego nad układami gaźnikowymi są następujące:

Brak dodatkowego oporu przepływu powietrza na wlocie, który ma miejsce w gaźniku, co zapewnia wzrost napełnienia cylindrów i litra mocy silnika;

Dokładniejsza dystrybucja paliwa do poszczególnych cylindrów;

Znacznie wyższy stopień optymalizacji składu mieszanki palnej we wszystkich trybach pracy silnika z uwzględnieniem jego stanu, co prowadzi do poprawy efektywności paliwowej i zmniejszenia toksyczności spalin.

Ostatecznie jednak okazało się, że lepiej wykorzystać do tego celu elektronikę, dzięki czemu system może być mniejszy, bardziej niezawodny i lepiej przystosowany do wymagań różnych silników. Niektóre z najwcześniejszych elektronicznych układów wtryskowych to gaźnik, z którego usunięto wszystkie „pasywne” układy paliwowe i zainstalowano jeden lub dwa wtryskiwacze. Takie systemy nazywane są „wtryskiem centralnym (jednopunktowym)” (ryc. 2.62 i 2.64).

Ryż. 2.62. Centralna (jednopunktowa) jednostka wtryskowa

Ryż. 2.64. Schemat centralnego układu wtrysku paliwa: 1 - zasilanie paliwem;

Ryż. 2.63. Elektroniczna jednostka sterująca 2 - wlot powietrza; 3 - przepustnica przez czterocylindrowy silnik; 4 - rurociąg wlotowy; Valvetronic BMW 5 - wtryskiwacz; 6 - silnik

Obecnie najbardziej rozpowszechnione są rozproszone (wielopunktowe) elektroniczne układy wtryskowe. Konieczne jest bardziej szczegółowe zbadanie tych systemów elektroenergetycznych.

SYSTEM ZASILAJĄCY Z ELEKTRONICZNYM ROZPROSZONYM WTRYSKIEM BENZYNY (TYP MOTRONIC)

W centralnym układzie wtryskowym mieszanina jest dostarczana i rozprowadzana po cylindrach wewnątrz kolektora dolotowego (rys. 2.64).

Najnowocześniejszy rozproszony układ wtrysku paliwa wyróżnia się tym, że w przewodzie dolotowym każdego cylindra zainstalowany jest oddzielny wtryskiwacz, który w pewnym momencie wtryskuje odmierzoną porcję benzyny do zaworu dolotowego odpowiedniego cylindra. Otrzymano benzynę

do cylindra, odparowuje i miesza się z powietrzem, tworząc palną mieszankę. Silniki z takimi układami zasilania mają lepszą wydajność paliwową i niższy poziom zanieczyszczeń w spalinach w porównaniu z silnikami gaźnikowymi.

Pracą wtryskiwaczy steruje elektroniczna jednostka sterująca (ECU) (rys. 2.63), która jest specjalnym komputerem, który odbiera i przetwarza sygnały elektryczne z układu czujników, porównuje ich odczyty z wartościami,

przechowywane w pamięci komputera i dostarcza sterujące sygnały elektryczne do zaworów elektromagnetycznych wtryskiwaczy i innych elementów wykonawczych. Ponadto ECU stale przeprowadza diagnostykę

Ryż. 2.65. Schemat układu rozproszonego wtrysku paliwa Motronic: 1 - zasilanie paliwem; 2 - wlot powietrza; 3 - zawór dławiący; 4 - rurociąg wlotowy; 5 - dysze; 6 - silnik

Układ wtrysku paliwa, aw przypadku awarii, ostrzega kierowcę za pomocą lampki ostrzegawczej zamontowanej w tablicy rozdzielczej. Poważne usterki są zapisywane w pamięci jednostki sterującej i mogą być odczytane podczas diagnostyki.

Rozproszony system zasilania wtryskowego składa się z następujących elementów:

System zasilania i oczyszczania paliwa;

System dostarczania i oczyszczania powietrza;

System odzyskiwania i spalania oparów benzyny;

Część elektroniczna z zestawem czujników;

Układ wydechowy i dopalania spalin.

Układ zasilania paliwem składa się ze zbiornika paliwa, elektrycznej pompy paliwa, filtra paliwa, rurociągów oraz szyny paliwowej, na której zamontowane są wtryskiwacze i regulator ciśnienia paliwa.

Ryż. 2,66. Zatapialna elektryczna pompa paliwowa; a - wlot paliwa z pompą; b - widok zewnętrzny pompy i sekcji pompującej rotacyjnej pompy paliwowej z napędem elektrycznym; в - bieg; g - wałek; d - płytkowy; e - schemat sekcji pompy typu obrotowego: 1 - korpus; 2 - strefa ssąca; 3 - wirnik; 4 - strefa wtrysku; 5 - kierunek obrotów

Ryż. 2.67. Szyna paliwowa silnika pięciocylindrowego z zamontowanymi wtryskiwaczami, regulatorem ciśnienia i przyłączem kontroli ciśnienia

Elektryczna pompa paliwa(zwykle rolkowy) można zamontować zarówno wewnątrz zbiornika gazu (rys. 2.66), jak i na zewnątrz. Pompa paliwa jest włączana za pomocą przekaźnika elektromagnetycznego. Benzyna jest zasysana przez pompę ze zbiornika i jednocześnie myje i chłodzi silnik elektryczny pompy. Na wylocie pompy znajduje się zawór zwrotny, który zapobiega wypływaniu paliwa z przewodu ciśnieniowego, gdy pompa paliwa jest wyłączona. Zawór bezpieczeństwa służy do ograniczenia ciśnienia.

Paliwo pochodzące z pompy paliwowej pod ciśnieniem co najmniej 280 kPa przechodzi przez dokładny filtr paliwa i dostaje się do szyny paliwowej. Filtr posiada metalowy korpus wypełniony wkładem papierowym.

Rampa(rys. 2.67) to pusta konstrukcja, do której przymocowane są dysze i regulator ciśnienia. Rampa jest przykręcona do kolektora dolotowego silnika. Na szynie montowana jest również złączka, która służy do kontroli ciśnienia paliwa. Połączenie jest zamknięte korkiem gwintowanym, aby chronić je przed zanieczyszczeniem.

Dysza(ryc. 2.68) ma metalowy korpus, wewnątrz którego znajduje się elektrozawór składający się z uzwojenia elektrycznego, stalowego rdzenia, sprężyny i igły odcinającej. W górnej części dyszy znajduje się mały filtr siatkowy, który chroni rozpylacz dyszy (który ma bardzo małe otwory) przed zanieczyszczeniem. Gumowe pierścienie zapewniają wymagane uszczelnienie pomiędzy szyną, dyszą i gniazdem kolektora dolotowego. Mocowanie dyszy

na rampie za pomocą specjalnego zacisku. Na korpusie dyszy znajdują się styki elektryczne do podłączenia

Ryż. 2.68. Dysze elektromagnetyczne silnika benzynowego: lewe - GM, prawe - Bosch

Ryż. 2.69. Kontrola ciśnienia paliwa: 1 - przypadek; 2 - okładka; 3 - rura odgałęziona do węża próżniowego; 4 - membrana; 5 - zawór; A - komora paliwowa; B - wnęka próżniowa

Ryż. 2,70. Plastikowa rura wlotowa ze zbiornikiem powietrza i korpusem przepustnicy

podłączenie złącza elektrycznego. Regulacja ilości paliwa wtryskiwanego przez wtryskiwacz odbywa się poprzez zmianę długości impulsu elektrycznego podawanego na styki wtryskiwacza.

Regulator ciśnienia paliwo (rys. 2.69) służy do zmiany ciśnienia w listwie w zależności od podciśnienia w kolektorze dolotowym. W stalowym korpusie reduktora znajduje się sprężynowy zawór iglicowy połączony z membraną. Z jednej strony na membranę wpływa ciśnienie paliwa w szynie, az drugiej podciśnienie w kolektorze dolotowym. Wraz ze wzrostem podciśnienia, podczas zamykania przepustnicy, zawór otwiera się, nadmiar paliwa jest odprowadzany przez rurę spustową z powrotem do zbiornika, a ciśnienie w szynie spada.

Ostatnio pojawiły się układy wtryskowe, w których nie ma regulatora ciśnienia paliwa. Na przykład na rampie silnika V8 Nowego Range Rovera nie ma regulatora ciśnienia, a mieszanka paliwowa jest dostarczana tylko przez działanie wtryskiwaczy, które odbierają sygnały z jednostki elektronicznej.

System zasilania i oczyszczania powietrza składa się z filtra powietrza z wymiennym elementem filtrującym, rury dławiącej z przepustnicą i regulatorem obrotów biegu jałowego, odbiornika i rury wydechowej (rys. 2.70).

Odbiorca musi mieć wystarczająco dużą objętość, aby wygładzić pulsacje powietrza wchodzącego do cylindrów silnika.

Rura przepustnicy zamocowany na odbiorniku i służy do zmiany ilości powietrza wchodzącego do cylindrów silnika. Zmiana ilości powietrza odbywa się za pomocą przepustnicy, która jest obracana w korpusie za pomocą napędu linowego z pedału gazu. Czujnik położenia przepustnicy i regulator prędkości biegu jałowego są zainstalowane na rurze przepustnicy. Rura przepustnicy ma otwory do pobierania podciśnienia, które jest wykorzystywane przez system odzyskiwania oparów benzyny.

Ostatnio projektanci układów wtryskowych zaczynają stosować elektryczny napęd sterujący, gdy nie ma mechanicznego połączenia między pedałem gazu a przepustnicą (ryc. 2.71). W takich konstrukcjach czujniki jego położenia są instalowane na pedale „gazu”, a przepustnica jest obracana przez silnik krokowy z reduktorem. Silnik elektryczny obraca amortyzator zgodnie z sygnałami z komputera sterującego pracą silnika. W takich konstrukcjach zapewnione jest nie tylko precyzyjne wykonywanie poleceń kierowcy, ale również możliwe jest wpływanie na pracę silnika, korygowanie błędów kierowcy, poprzez działanie układów elektronicznej kontroli stabilności pojazdu oraz innych nowoczesnych zabezpieczeń elektronicznych systemy.

Ryż. 2.71. Przepustnica z elektrycznym Ryż. 2.72. Czujniki indukcyjne typu biegunowego zapewniają kontrolę wału korbowego i dystrybutora silnika nad spadkami

Fale

Czujnik położenia przepustnicy to potencjometr, którego suwak jest połączony z wałem przepustnicy. Po przekręceniu przepustnicy zmienia się rezystancja elektryczna czujnika i jego napięcie zasilania, które jest sygnałem wyjściowym dla ECU. Elektryczne systemy sterowania przepustnicą wykorzystują co najmniej dwa czujniki, aby umożliwić komputerowi określenie kierunku ruchu przepustnicy.

Regulator prędkości biegu jałowego służy do regulacji prędkości biegu jałowego wału korbowego silnika poprzez zmianę ilości powietrza przepływającego wokół zamkniętej przepustnicy. Regulator składa się z silnika krokowego sterowanego przez ECU oraz zaworu stożkowego. W nowoczesnych systemach z mocniejszymi komputerami sterującymi silnika nie ma regulatorów biegu jałowego. Komputer analizując sygnały z licznych czujników kontroluje czas trwania impulsów prądu elektrycznego docierających do wtryskiwaczy oraz pracę silnika we wszystkich trybach, w tym na biegu jałowym.

Zainstalowany między filtrem powietrza a kolektorem dolotowym czujnik masowego przepływu paliwa. Czujnik zmienia częstotliwość sygnału elektrycznego dostarczanego do ECU w zależności od ilości powietrza przepływającego przez rurę. Ten czujnik dostarcza do ECU sygnał elektryczny odpowiadający temperaturze wchodzącego powietrza. Najwcześniejsze elektroniczne systemy wtrysku wykorzystywały czujniki do szacowania objętości napływającego powietrza. W rurze wlotowej zainstalowano przepustnicę, która w zależności od ciśnienia napływającego powietrza odchylała się o różne wartości. Do przepustnicy podłączony był potencjometr, który zmieniał rezystancję w zależności od wielkości obrotu przepustnicy. Nowoczesne czujniki masowego przepływu powietrza działają na zasadzie zmiany rezystancji elektrycznej nagrzanego drutu lub folii przewodzącej, gdy jest on chłodzony przez napływający strumień powietrza. Komputer sterujący, który również odbiera sygnały z czujnika temperatury powietrza dolotowego, może określić masę powietrza wchodzącego do silnika.

Aby poprawnie sterować pracą układu wtrysku rozproszonego, jednostka elektroniczna wymaga sygnałów z innych czujników. Do tych ostatnich należą: czujnik temperatury płynu chłodzącego, czujnik położenia i prędkości wału korbowego, czujnik prędkości pojazdu, czujnik spalania stukowego, czujnik stężenia tlenu (montowany w przedniej rurze układu wydechowego w wersji układu wtryskowego ze sprzężeniem zwrotnym).

Półprzewodniki, które zmieniają rezystancję elektryczną wraz ze zmianą temperatury, są używane głównie jako czujniki temperatury. Czujniki położenia i prędkości wału korbowego są zwykle typu indukcyjnego (rys. 2.72). Wydają impulsy prądu elektrycznego, gdy obraca się koło zamachowe ze znakami na nim.

Ryż. 2.73. Schemat adsorbera: 1 - powietrze wlotowe; 2 - zawór dławiący; 3 - kolektor dolotowy silnika; 4 - zawór do czyszczenia naczynia węglem aktywnym; 5 - sygnał z ECU; 6 - naczynie z węglem aktywnym; 7 - powietrze otoczenia; 8 - opary paliwa w zbiorniku paliwa

Rozproszony system zasilania wtryskowego może być sekwencyjny lub równoległy. W układzie wtrysku równoległego, w zależności od liczby cylindrów silnika, uruchamianych jest jednocześnie kilka wtryskiwaczy. W systemie wtrysku sekwencyjnego w odpowiednim momencie uruchamiany jest tylko jeden, konkretny wtryskiwacz. W drugim przypadku ECU musi otrzymać informację o momencie, w którym każdy tłok znajduje się w pobliżu GMP w suwie ssania. Wymaga to nie tylko czujnika położenia wału korbowego, ale także Czujnik położenia wałka rozrządu. Nowoczesne samochody są zwykle wyposażone w silniki z wtryskiem sekwencyjnym.

Do wychwytywanie oparów benzyny, który odparowuje ze zbiornika paliwa, wszystkie układy wtryskowe wykorzystują specjalne adsorbery z węglem aktywnym (rys. 2.73). Węgiel aktywny, umieszczony w specjalnym pojemniku połączonym rurociągiem ze zbiornikiem paliwa, dobrze pochłania opary benzyny. Aby usunąć benzynę z adsorbera, ten ostatni jest przedmuchiwany powietrzem i podłączony do kolektora dolotowego silnika.

aby w tym przypadku praca silnika nie została zakłócona, czyszczenie odbywa się tylko w niektórych trybach pracy silnika, za pomocą specjalnych zaworów, które otwierają się i zamykają na polecenie ECU.

Wykorzystanie systemów wtrysku sprzężenia zwrotnego czujniki stężenia tlenu tak w spalinach, które są zainstalowane w układzie wydechowym z katalizatorem.

Katalizator(ryc. 2.74;

Ryż. 2.74. Dwuwarstwowy trójdrożny katalizator spalin: 1 - czujnik stężenia tlenu dla zamkniętej pętli sterującej; 2 - monolityczny nośnik blokowy; 3 - element montażowy w postaci siatki drucianej; 4 - dwupłaszczowa izolacja termiczna neutralizatora

2.75) jest zainstalowany w układzie wydechowym w celu zmniejszenia zawartości substancji szkodliwych w spalinach. Neutralizator zawiera jeden katalizator redukcyjny (rodowy) i dwa utleniające (platynowy i palladowy). Katalizatory utleniające sprzyjają utlenianiu niespalonych węglowodorów (CH) do pary wodnej,

Ryż. 2,75. Wygląd konwertera

i tlenek węgla (CO) do dwutlenku węgla. Katalizator redukujący redukuje szkodliwe tlenki azotu NOx do nieszkodliwego azotu. Ponieważ katalizatory te zmniejszają zawartość trzech szkodliwych substancji w spalinach, nazywane są katalizatorami trójskładnikowymi.

Praca silnika samochodowego na benzynie ołowiowej prowadzi do awarii drogiego katalizatora. Dlatego w większości krajów stosowanie benzyny ołowiowej jest zabronione.

Katalizator trójdrożny działa najefektywniej, gdy do silnika dostarczana jest mieszanka stechiometryczna, czyli przy stosunku powietrza do paliwa 14,7:1 lub nadmiarze powietrza równym jeden. Jeśli w mieszaninie jest za mało powietrza (tj. za mało tlenu), wówczas CH i CO nie utlenią się całkowicie (spalą) do bezpiecznego produktu ubocznego. W przypadku zbyt dużej ilości powietrza rozkład NOX na tlen i azot nie może być zapewniony. Dlatego pojawiła się nowa generacja silników, w których skład mieszanki był stale dostosowywany do uzyskania dokładnej korespondencji ze stosunkiem nadmiaru powietrza cc=1 za pomocą wbudowanego w układ wydechowy czujnika stężenia tlenu (sonda lambda) (rys. 2.77). .

Ryż. 2.76. Zależność wydajności neutralizatora od współczynnika nadmiaru powietrza

Ryż. 2.77. Urządzenie do czujnika stężenia tlenu: 1 - pierścień uszczelniający; 2 - metalowy korpus z gwintem i sześciokątem pod klucz; 3 - izolator ceramiczny; 4 - przewody; 5 - mankiet uszczelniający drutów; 6 - styki prądowe przewodu zasilającego grzałkę; 7 - zewnętrzny ekran ochronny z otworem na powietrze atmosferyczne; 8 - aktualny ściągacz sygnału elektrycznego; 9 - grzejnik elektryczny; 10 - końcówka ceramiczna; 11 - ekran ochronny z otworem na spaliny

Czujnik ten wykrywa ilość tlenu w spalinach, a jego sygnał elektryczny jest wykorzystywany przez ECU, który odpowiednio zmienia ilość wtryskiwanego paliwa. Zasada działania czujnika polega na zdolności przepuszczania przez siebie jonów tlenu. Jeżeli zawartość tlenu na aktywnych powierzchniach czujnika (z których jedna ma kontakt z atmosferą, a druga ze spalinami) jest znacząco różna, następuje gwałtowna zmiana napięcia na zaciskach czujnika. Czasami instalowane są dwa czujniki stężenia tlenu: jeden - przed neutralizatorem, a drugi - za.

Aby katalizator i czujnik stężenia tlenu działały skutecznie, należy je podgrzać do określonej temperatury. Minimalna temperatura, w której zatrzymuje się 90% szkodliwych substancji, wynosi około 300 ° C. Należy również unikać przegrzania katalizatora, ponieważ może to uszkodzić wypełnienie i częściowo zablokować przepływ gazu. Jeśli silnik zacznie pracować z przerwami, niespalone paliwo wypala się w katalizatorze, gwałtownie zwiększając jego temperaturę. Czasami wystarczy kilka minut przerywanej pracy silnika, aby całkowicie uszkodzić katalizator. Dlatego systemy elektroniczne w nowoczesnych silnikach muszą wykrywać i zapobiegać wypadkom zapłonu oraz ostrzegać kierowcę o powadze problemu. Czasami do przyspieszenia nagrzewania katalizatora po uruchomieniu zimnego silnika stosuje się grzałki elektryczne. Obecnie stosowane czujniki stężenia tlenu praktycznie wszystkie posiadają elementy grzejne. W nowoczesnych silnikach w celu ograniczenia emisji szkodliwych substancji do atmosfery

py podczas rozgrzewania silnika katalizatory wstępne są instalowane jak najbliżej kolektora wydechowego (rys. 2.78), aby zapewnić szybkie nagrzewanie katalizatora do temperatury roboczej. Czujniki tlenu są instalowane przed i za konwerterem.

Aby poprawić parametry środowiskowe silnika, konieczne jest nie tylko ulepszenie konwertorów spalin, ale także usprawnienie procesów zachodzących w silniku. Możliwe stało się zmniejszenie zawartości węglowodorów poprzez redukcję

„Objętości szczelinowe”, takie jak prześwit między tłokiem a ścianą cylindra nad górnym pierścieniem dociskowym i zagłębieniami wokół gniazd zaworów.

Dokładne badanie przepływu mieszanki palnej wewnątrz cylindra przy użyciu technologii komputerowej pozwoliło zapewnić pełniejsze spalanie i niższy poziom CO. Poziom NOx został obniżony przez układ EGR poprzez odciągnięcie części gazu z układu wydechowego i wprowadzenie go do strumienia powietrza wlotowego. Te środki oraz szybka i dokładna kontrola chwilowej pracy silnika mogą ograniczyć emisje do minimum, nawet przed katalizatorem. Aby przyspieszyć nagrzewanie katalizatora i jego wejście w tryb pracy, stosuje się również metodę dopływu powietrza wtórnego do kolektora wydechowego za pomocą specjalnej pompy elektrycznej.

Inną skuteczną i rozpowszechnioną metodą neutralizacji szkodliwych produktów w spalinach jest dopalanie płomienia, które opiera się na zdolności do utleniania się palnych składników spalin (CO, CH, aldehydy) w wysokich temperaturach. Spaliny trafiają do komory dopalacza, która posiada wyrzutnik, przez który wchodzi ogrzane powietrze z wymiennika ciepła. Palenie odbywa się w komorze,

Ryż. 2.78. Kolektor wydechowy silnika a zapłon służy do zapłonu

z neutralizatorem wstępnymświeca.

BEZPOŚREDNI WTRYS BENZYNY

Pierwsze systemy wtrysku benzyny bezpośrednio do cylindrów silnika pojawiły się w pierwszej połowie XX wieku. i były używane w silnikach lotniczych. Próby zastosowania wtrysku bezpośredniego w silnikach benzynowych samochodów zostały przerwane w latach 40. XIX wieku, ponieważ takie silniki były drogie, nieekonomiczne i mocno palone w trybach dużej mocy. Wtrysk benzyny bezpośrednio do cylindrów to wyzwanie. Wtryskiwacze benzynowe z bezpośrednim wtryskiem pracują w trudniejszych warunkach niż te montowane w kolektorze dolotowym. Głowica bloku, do której mają być wmontowane takie wtryskiwacze, okazuje się bardziej skomplikowana i kosztowna. Czas przeznaczony na proces tworzenia mieszanki z wtryskiem bezpośrednim ulega znacznemu skróceniu, co oznacza, że ​​dla dobrego uformowania mieszanki konieczne jest dostarczenie benzyny pod wysokim ciśnieniem.

Z wszystkimi tymi trudnościami poradzili sobie specjaliści Mitsubishi, którzy po raz pierwszy zastosowali system bezpośredniego wtrysku benzyny w silnikach samochodowych. Pierwszy samochód produkcyjny Mitsubishi Galant z silnikiem 1.8 GDI (Gasoline Direct Injection) pojawił się w 1996 roku (ryc. 2.81). Obecnie silniki z bezpośrednim wtryskiem benzyny są produkowane przez Peugeot-Citroen, Renault, Toyota, DaimlerChrysler i innych producentów (ryc. 2.79; 2.80; 2.84).

Zalety systemu bezpośredniego wtrysku to przede wszystkim poprawa oszczędności paliwa, a także pewien wzrost mocy. Pierwszy z nich wynika z możliwości działania silnika z wtryskiem bezpośrednim

Ryż. 2.79. Schemat ideowy silnika Volkswagen FSI z bezpośrednim wtryskiem benzyny

Ryż. 2,80. W 2000 roku PSA Peugeot-Citroen wprowadził swój 2-litrowy czterocylindrowy silnik HPI z bezpośrednim wtryskiem benzyny, który mógł pracować na ubogiej mieszance

na bardzo ubogich mieszankach. Wzrost mocy wynika głównie z faktu, że organizacja procesu dostarczania paliwa do cylindrów silnika umożliwia zwiększenie stopnia sprężania do 12,5 (w konwencjonalnych silnikach napędzanych benzyną rzadko można ustawić stopień sprężania powyżej 10 ze względu na początek detonacji).

W silniku GDI pompa paliwa zapewnia ciśnienie 5 MPa. Wtryskiwacz elektromagnetyczny zamontowany w głowicy cylindrów wtryskuje benzynę bezpośrednio do cylindra silnika i może pracować w dwóch trybach. W zależności od dostarczonego sygnału elektrycznego może wtryskiwać paliwo za pomocą silnego stożkowego palnika lub kompaktowego strumienia (rys. 2.82). Dno tłoka ma specjalny kształt w postaci kulistego wgłębienia (ryc. 2.83). Kształt ten umożliwia zawirowanie napływającego powietrza, skierowanie wtryskiwanego paliwa do świecy zapłonowej zainstalowanej w środku komory spalania. Przewód wlotowy nie znajduje się z boku, ale pionowo

Ryż. 2.81. Silnik Mitsubishi GDI - pierwszy seryjny silnik z bezpośrednim wtryskiem benzyny

ale z góry. Nie ma ostrych zakrętów, dzięki czemu powietrze jest dostarczane z dużą prędkością.

Ryż. 2.82. Dysza silnika GDI może pracować w dwóch trybach, zapewniając mocną (a) lub kompaktową (b) latarkę rozpylonej benzyny

W pracy silnika z układem wtrysku bezpośredniego można wyróżnić trzy różne tryby:

1) tryb pracy na mieszankach super ubogich;

2) tryb pracy na mieszaninie stechiometrycznej;

3) tryb gwałtownych przyspieszeń od niskich obrotów;

Tryb pierwszy stosowany, gdy samochód porusza się bez gwałtownych przyspieszeń z prędkością około 100-120 km/h. Ten tryb wykorzystuje bardzo ubogą mieszankę paliwową o współczynniku nadmiaru powietrza powyżej 2,7. W normalnych warunkach taka mieszanka nie może zostać zapalona przez iskrę, więc wtryskiwacz wtryskuje paliwo w kompaktowym palniku pod koniec suwu sprężania (jak w silniku wysokoprężnym). Kuliste wgłębienie w tłoku kieruje strumień paliwa do elektrod świecy zapłonowej, gdzie wysokie stężenie oparów benzyny umożliwia zapłon mieszanki.

Drugi tryb Wykorzystywany jest podczas jazdy samochodem z dużą prędkością i przy ostrych przyspieszeniach, gdy konieczne jest uzyskanie dużej mocy. Ten tryb ruchu wymaga stechiometrycznego składu mieszaniny. Mieszanina tego składu jest wysoce łatwopalna, ale silnik GDI ma podwyższony stopień

kompresji, a aby zapobiec detonacji, wtryskiwacz wstrzykuje paliwo za pomocą mocnego palnika. Drobno rozpylone paliwo wypełnia cylinder i odparowuje, aby schłodzić powierzchnie cylindra, zmniejszając prawdopodobieństwo detonacji.

Trzeci tryb konieczne jest uzyskanie dużego momentu obrotowego, gdy pedał gazu jest mocno wciśnięty, gdy silnik jest wyłączony

działa przy niskich prędkościach. Ten tryb pracy silnika różni się tym, że wtryskiwacz uruchamiany jest dwukrotnie podczas jednego cyklu. Podczas suwu ssania w cylindrze przez

Ryż. 2.83. Tłok silnika z bezpośrednim wtryskiem benzyny ma specjalny kształt (proces spalania nad tłokiem)

4. Nr zamówienia 1031. 97

Ryż. 2.84. Cechy konstrukcyjne silnika z bezpośrednim wtryskiem benzyny Audi 2.0 FSI

jego chłodzenie za pomocą mocnego palnika jest wtryskiwane za pomocą bardzo ubogiej mieszanki (a = 4,1). Pod koniec suwu sprężania wtryskiwacz ponownie wstrzykuje paliwo, ale za pomocą kompaktowego palnika. W takim przypadku mieszanina w cylindrze zostaje wzbogacona i nie dochodzi do detonacji.

W porównaniu z konwencjonalnym silnikiem z wielopunktowym wtryskiem benzyny, silnik GDI jest o około 10% oszczędniejszy i emituje o 20% mniej dwutlenku węgla. Wzrost mocy silnika sięga 10%. Jednak, jak pokazuje eksploatacja samochodów z silnikami tego typu, są one bardzo wrażliwe na zawartość siarki w benzynie.

Orbital opracował oryginalny proces bezpośredniego wtrysku benzyny. W tym procesie do cylindrów silnika wtryskiwana jest benzyna, która jest wstępnie mieszana z powietrzem za pomocą specjalnej dyszy. Dysza orbitalna składa się z dwóch dysz, paliwa i powietrza.

Ryż. 2.85. Działanie dyszy orbitalnej

Powietrze dostarczane jest do dysz powietrznych w postaci sprężonej ze specjalnej sprężarki pod ciśnieniem 0,65 MPa. Ciśnienie paliwa wynosi 0,8 MPa. Najpierw wyzwalany jest strumień paliwa, a następnie, w odpowiednim momencie, strumień powietrza, dlatego do cylindra wtryskiwana jest mieszanka paliwowo-powietrzna z mocną pochodnią w postaci aerozolu (ryc. 2.85).

Wtryskiwacz umieszczony w głowicy cylindrów obok świecy zapłonowej wtryskuje strumień powietrza/paliwa bezpośrednio na elektrody świecy zapłonowej, aby zapewnić dobry zapłon.

»Układ wtrysku paliwa – schematy i zasada działania

Różne systemy i rodzaje wtrysku paliwa.

Wtrysk paliwa To nic innego jak automatycznie sterowany zawór. Wtryskiwacze paliwa są częścią układu mechanicznego, który w regularnych odstępach czasu wtryskuje paliwo do komór spalania. Wtryskiwacze paliwa mogą otwierać się i zamykać wielokrotnie w ciągu jednej sekundy. W ostatnich latach stosowane dotychczas gaźniki do dostarczania paliwa zostały praktycznie zastąpione wtryskiwaczami.

• Wtryskiwacz przepustnicy i amortyzatora.

Korpus przepustnicy to najprostszy rodzaj wtrysku. Podobnie jak gaźniki, wtryskiwacz przepustnicy znajduje się na górze silnika. Te wtryskiwacze są bardzo podobne do gaźników, z wyjątkiem ich pracy. Podobnie jak gaźniki, nie mają miski z paliwem ani silników odrzutowych. W tej formie wtryskiwacze przenoszą go bezpośrednio do komór spalania.

• System ciągłego wtrysku.

Jak sama nazwa wskazuje, z wtryskiwaczy płynie ciągły przepływ paliwa. Jego wejście do cylindrów lub rur jest kontrolowane przez zawory wlotowe. W ciągłym wtrysku następuje ciągły przepływ paliwa ze zmienną szybkością.

• Centralny port wtrysku (CPI).

Obwód ten wykorzystuje specjalny rodzaj łączników zwany „grzybkami zaworowymi”. Zawory grzybkowe to zawory służące do sterowania wlotem i wylotem paliwa do cylindra. To rozpyla paliwo przy każdym strzale za pomocą rurki przymocowanej do centralnego wtryskiwacza.

• Wieloportowy lub wielopunktowy wtrysk paliwa - schemat pracy.

Jeden z bardziej zaawansowanych schematów wtrysku paliwa w dzisiejszych czasach nazywa się „wtryskiem wielopunktowym lub wielopunktowym”. Jest to dynamiczny typ wtrysku, który zawiera oddzielny wtryskiwacz dla każdego cylindra. W wieloportowym układzie wtrysku paliwa wszystkie wtryskiwacze rozpylają go jednocześnie, bez żadnych opóźnień. Jednoczesny wtrysk wielopunktowy to jedno z najbardziej zaawansowanych ustawień mechanicznych, które pozwala na natychmiastowy zapłon paliwa w cylindrze. W konsekwencji dzięki wielopunktowemu wtryskowi paliwa kierowca uzyska szybką reakcję.

Nowoczesne schematy wtrysku paliwa to dość złożone skomputeryzowane systemy mechaniczne, które wykraczają poza wtryskiwacze paliwa. Całym procesem steruje komputer. A różne części reagują zgodnie z podanymi instrukcjami. Istnieje wiele czujników, które dostosowują się, wysyłając ważne informacje do komputera. Istnieją różne czujniki monitorujące zużycie paliwa, poziom tlenu i inne.

Chociaż ten schemat układu paliwowego jest bardziej złożony, działanie jego różnych części jest wysoce dopracowane. Pomaga kontrolować poziom tlenu i zużycie paliwa, co pomaga uniknąć niepotrzebnego zużycia paliwa w silniku. Wtryskiwacz paliwa daje Twojemu samochodowi możliwość wykonywania zadań z dużą precyzją.

W przypadku różnych układów paliwowych często konieczne jest płukanie specjalnym sprzętem.

Istota schematu bezpośredniego wtrysku do komory spalania

Dla osoby, która nie ma technicznego nastawienia, zrozumienie tego zagadnienia jest niezwykle trudnym zadaniem. Jednak nadal konieczna jest znajomość różnic między tą modyfikacją silnika a wtryskiem lub gaźnikiem. Po raz pierwszy silniki z wtryskiem bezpośrednim zastosowano w modelu Mercedes-Benz z 1954 roku, ale ta modyfikacja zyskała dużą popularność dzięki Mitsubishi pod nazwą Gasoline Direct Injection.

I od tego czasu ten projekt jest używany przez wiele znanych marek, takich jak:

• Nieskończoność,
• Bród,
• General Motors,
• Hyundai,
• Mercedes-Benz,
• Mazda.

Ponadto każda z firm używa własnej nazwy dla rozważanego systemu. Ale zasada działania pozostaje taka sama.

Wzrost popularności układu wtrysku paliwa ułatwiają wskaźniki jego wydajności i przyjazności dla środowiska, ponieważ przy jego użyciu znacznie zmniejsza się emisja szkodliwych substancji do atmosfery.

Główne cechy układu wtrysku paliwa

Podstawową zasadą tego systemu jest wtryskiwanie paliwa bezpośrednio do cylindrów silnika. System zazwyczaj wymaga do działania dwóch pomp paliwowych:

1. pierwszy znajduje się w zbiorniku z benzyną,
2. drugi jest na silniku.

Co więcej, druga to pompa wysokociśnieniowa, czasami dostarczająca ponad 100 barów. Jest to niezbędny warunek działania, ponieważ paliwo dostaje się do cylindra podczas suwu sprężania. Wysokie ciśnienie jest głównym powodem specjalnej konstrukcji dysz, które wykonane są w postaci teflonowych oringów.

Ten układ paliwowy, w przeciwieństwie do konwencjonalnego układu wtryskowego, jest układem mieszanki wewnętrznej z uwarstwionym lub równomiernym tworzeniem masy paliwowo-powietrznej. Sposób tworzenia mieszanki zmienia się wraz ze zmieniającym się obciążeniem silnika. Rozumiemy działanie silnika z warstwą po warstwie i jednorodnym tworzeniem mieszanki paliwowo-powietrznej.

Praca z uwarstwioną mieszanką paliwową

Ze względu na cechy konstrukcyjne kolektora (obecność przepustnic zamykających dno) dostęp do dna jest zablokowany. W suwie ssania powietrze wchodzi do górnej części cylindra, po pewnym obrocie wału korbowego paliwo wtryskiwane jest w suwie sprężania, co wymaga dużego ciśnienia pompy. Następnie uzyskana mieszanina jest wydmuchiwana przez wir powietrzny do świecy. W momencie przyłożenia iskry benzyna będzie już dobrze wymieszana z powietrzem, co przyczynia się do wysokiej jakości spalania. Jednocześnie szczelina powietrzna tworzy rodzaj powłoki, która zmniejsza straty i zwiększa wydajność, zmniejszając w ten sposób zużycie paliwa.

Należy zauważyć, że praca z wtryskiem warstwowym jest najbardziej obiecującym kierunkiem, ponieważ w tym trybie można osiągnąć najbardziej optymalne spalanie paliwa.

Jednorodne tworzenie mieszanki paliwowej

W tym przypadku zachodzące procesy są jeszcze łatwiejsze do zrozumienia. Paliwo i powietrze potrzebne do spalania prawie jednocześnie wchodzą do cylindra silnika podczas suwu ssania. Jeszcze zanim tłok osiągnie górny martwy punkt, mieszanka paliwowo-powietrzna jest w stanie zmieszanym. Dzięki wysokiemu ciśnieniu wtrysku powstaje mieszanka wysokiej jakości. System przełącza się z jednego trybu pracy na inny dzięki analizie napływających danych. W rezultacie prowadzi to do wzrostu ekonomii silnika.

Główne wady wtrysku paliwa

Wszystkie korzyści płynące z bezpośredniego wtrysku paliwa można osiągnąć tylko wtedy, gdy stosuje się benzynę spełniającą określone kryteria jakościowe. Powinny być uporządkowane. Wymagania dotyczące liczby oktanowej dla systemu nie mają dużych cech. Dobre chłodzenie mieszanki powietrzno-paliwowej uzyskuje się również przy stosowaniu benzyn o liczbie oktanowej od 92 do 95.

Najsurowsze wymagania stawiane są właśnie w zakresie oczyszczania benzyny, jej składu, zawartości ołowiu, siarki i brudu. W ogóle nie powinno być siarki, ponieważ jej obecność doprowadzi do szybkiego zużycia wyposażenia paliwowego i awarii elektroniki. Wady obejmują również zwiększony koszt systemu. Wynika to z coraz większej złożoności konstrukcji, co z kolei prowadzi do wzrostu kosztów komponentów.

Wyniki

Analizując powyższe informacje można śmiało stwierdzić, że system z bezpośrednim wtryskiem paliwa do komory spalania jest bardziej obiecujący i nowoczesny niż wtrysk z dystrybucją. Pozwala znacznie zwiększyć sprawność silnika dzięki wysokiej jakości mieszanki paliwowo-powietrznej. Główną wadą systemu jest obecność wysokich wymagań dotyczących jakości benzyny, wysokie koszty naprawy i konserwacji. A przy stosowaniu benzyny niskiej jakości dramatycznie wzrasta potrzeba częstszych napraw i konserwacji.

Gdzie jest zawór EGR - czyszczenie czyli jak wytłumić EGR Obrotowy silnik wysokoprężny - konstrukcja silnika
Układ hamulcowy samochodu - naprawa lub wymiana Diesel nie uruchamia się, awarie i przyczyny
Układ chłodzenia silnika samochodowego, zasada działania, awarie

Głównym celem układu wtryskowego (inna nazwa to układ wtryskowy) jest zapewnienie terminowego dostarczania paliwa do cylindrów roboczych silnika spalinowego.

Obecnie podobny system jest aktywnie stosowany w silnikach spalinowych Diesla i benzyny. Ważne jest, aby zrozumieć, że układ wtryskowy będzie bardzo różny dla każdego typu silnika.

Zdjęcie: rsbp (flickr.com/photos/rsbp/)

Tak więc w benzynowych silnikach spalinowych proces wtrysku przyczynia się do powstania mieszanki paliwowo-powietrznej, po której następuje wymuszony zapłon przez iskrę.

W silnikach spalinowych Diesla paliwo jest dostarczane pod wysokim ciśnieniem, gdy jedna część mieszanki paliwowej łączy się z gorącym sprężonym powietrzem i niemal natychmiast zapala się samoczynnie.

Układ wtryskowy pozostaje kluczową częścią całego układu paliwowego każdego pojazdu. Centralnym elementem roboczym takiego układu jest wtryskiwacz paliwa (wtryskiwacz).

Jak wspomniano wcześniej, w silnikach benzynowych i wysokoprężnych stosowane są różne typy układów wtryskowych, które omówimy pokrótce w tym artykule, a szczegółowo przeanalizujemy w kolejnych publikacjach.

Rodzaje układów wtryskowych w benzynowych silnikach spalinowych

Silniki benzynowe wykorzystują następujące układy dostarczania paliwa - wtrysk centralny (wtrysk mono), wtrysk wielopunktowy (wtrysk wielopunktowy), wtrysk kombinowany i wtrysk bezpośredni.

Centralny wtrysk

Paliwo dostarczane jest do centralnego układu wtryskowego za pomocą wtryskiwacza paliwa znajdującego się w kolektorze dolotowym. Ponieważ jest tylko jedna dysza, ten układ wtryskowy nazywany jest również wtryskiem mono.

Systemy tego typu straciły dziś na aktualności, więc nie są przewidziane w nowych modelach samochodów, jednak można je znaleźć w niektórych starych modelach niektórych marek samochodów.

Zaletami wtrysku mono są niezawodność i łatwość użytkowania. Wadami takiego systemu są niski poziom przyjazności silnika dla środowiska i wysokie zużycie paliwa.

Rozproszony wtrysk

Wielopunktowy układ wtrysku dostarcza paliwo oddzielnie do każdego cylindra wyposażonego we własny wtryskiwacz paliwa. W takim przypadku zespół paliwowy powstaje tylko w kolektorze dolotowym.

Obecnie większość silników benzynowych jest wyposażona w rozproszony system dostarczania paliwa. Zaletami takiego systemu są wysoka przyjazność dla środowiska, optymalne zużycie paliwa, umiarkowane wymagania dotyczące jakości zużytego paliwa.

Bezpośredni wtrysk

Jeden z najbardziej zaawansowanych i zaawansowanych systemów wtryskowych. Zasada działania takiego układu polega na bezpośrednim doprowadzeniu (wtrysku) paliwa do komory spalania cylindrów.

System bezpośredniego zasilania paliwem umożliwia uzyskanie wysokiej jakości kompozycji zespołów paliwowych na wszystkich etapach pracy ICE w celu usprawnienia procesu spalania mieszanki palnej, zwiększenia mocy roboczej silnika, obniżenia poziomu spalin gazy.

Wady tego układu wtryskowego obejmują złożoną konstrukcję i wysokie wymagania dotyczące jakości paliwa.

Wtrysk kombinowany

System tego typu łączy w sobie dwa systemy – wtrysk bezpośredni i rozproszony. Jest często stosowany w celu zmniejszenia emisji pierwiastków toksycznych i spalin, dzięki czemu uzyskuje się wysoki poziom przyjazności silnika dla środowiska.

Wszystkie układy zasilania paliwem stosowane w benzynowych silnikach spalinowych mogą być wyposażone w mechaniczne lub elektroniczne urządzenia sterujące, z których to ostatnie jest najbardziej zaawansowane, ponieważ zapewnia najlepsze wskaźniki wydajności i przyjazności silnika dla środowiska.

Zasilanie paliwem w takich systemach może odbywać się w sposób ciągły lub dyskretny (impuls). Według ekspertów, zasilanie paliwem impulsowym jest najbardziej odpowiednie i wydajne i jest obecnie stosowane we wszystkich nowoczesnych silnikach.

Rodzaje układów wtryskowych do silników spalinowych Diesla

Nowoczesne silniki wysokoprężne wykorzystują układy wtryskowe takie jak układ pompowtryskiwaczy, układ common rail, układ z rzędową lub dystrybucyjną pompą wtryskową (pompa paliwowa wysokiego ciśnienia).

Najpopularniejszymi i uważanymi za najbardziej postępowe z nich są układy: Common Rail oraz pompowtryskiwacze, o których bardziej szczegółowo omówimy poniżej.

Pompa wtryskowa jest centralnym elementem każdego układu paliwowego silnika wysokoprężnego.

W silnikach wysokoprężnych podawanie mieszanki palnej może odbywać się zarówno do komory wstępnej, jak i bezpośrednio do komory spalania (wtrysk bezpośredni).

Dziś preferowany jest układ bezpośredniego wtrysku, który wyróżnia się zwiększonym poziomem hałasu i mniej płynną pracą silnika w porównaniu z wtryskiem do komory wstępnej, ale jednocześnie zapewniony jest znacznie ważniejszy wskaźnik - wydajność.

Wtryskiwacz układu wtryskowego

Podobny system służy do podawania i wtrysku mieszanki paliwowej pod wysokim ciśnieniem przez centralne urządzenie - dysze pomp.

Jak sama nazwa wskazuje, kluczową cechą tego systemu jest to, że w jednym urządzeniu (dysza pompy) połączone są jednocześnie dwie funkcje: generowanie ciśnienia i wtrysk.

Wadą konstrukcyjną tego systemu jest to, że pompa jest wyposażona w stały napęd z wałka rozrządu silnika (nie odcinany), co prowadzi do szybkiego zużycia konstrukcji. Z tego powodu producenci coraz częściej decydują się na system wtrysku Common Rail.

Układ wtrysku Common Rail (wtrysk akumulatorowy)

Jest to bardziej zaawansowany system zasilania pojazdu dla większości silników Diesla. Jego nazwa pochodzi od głównego elementu konstrukcyjnego - szyny paliwowej, wspólnej dla wszystkich wtryskiwaczy. Common Rail w tłumaczeniu z angielskiego oznacza po prostu - wspólną rampę.

W takim układzie paliwo dostarczane jest do wtryskiwaczy paliwa z szyny, która nazywana jest również akumulatorem wysokociśnieniowym, dlatego system ma drugą nazwę - układ wtrysku akumulatora.

System Common Rail przewiduje trzy etapy wtrysku – wstępny, główny i dodatkowy. Pozwala to na zmniejszenie hałasu i wibracji silnika, usprawnienie procesu samozapłonu paliwa oraz zmniejszenie ilości szkodliwych emisji do atmosfery.

Do sterowania układami wtryskowymi w silnikach wysokoprężnych przewidziane są urządzenia mechaniczne i elektroniczne. Systemy na mechanice pozwalają kontrolować ciśnienie robocze, objętość i czas wtrysku paliwa. Układy elektroniczne pozwalają ogólnie na bardziej wydajną kontrolę silników spalinowych Diesla.