Koncepcyjnie silniki spalinowe - benzyna i olej napędowy są prawie identyczne, ale jest między nimi wiele charakterystycznych cech. Jednym z głównych jest odmienny przebieg procesów spalania w cylindrach. W silniku wysokoprężnym paliwo zapala się pod wpływem wysokich temperatur i ciśnienia. Ale do tego konieczne jest, aby olej napędowy był dostarczany bezpośrednio do komór spalania, nie tylko w ściśle określonym momencie, ale także pod wysokim ciśnieniem. A to zapewniają układy wtryskowe silników wysokoprężnych.
Ciągłe zaostrzanie norm środowiskowych, próby uzyskania większej mocy przy niższych kosztach paliwa powodują pojawianie się coraz większej liczby rozwiązań konstrukcyjnych.
Zasada działania dla wszystkich istniejących rodzajów wtrysku oleju napędowego jest identyczna. Głównymi elementami napędowymi są wysokociśnieniowa pompa paliwowa (pompa wtryskowa) oraz wtryskiwacz. Zadaniem pierwszego komponentu jest wtrysk oleju napędowego, dzięki któremu ciśnienie w układzie znacznie wzrasta. Dysza natomiast dostarcza paliwo (w stanie sprężonym) do komór spalania, jednocześnie rozpylając je, aby zapewnić lepsze tworzenie mieszanki.
Należy zauważyć, że ciśnienie paliwa wpływa bezpośrednio na jakość spalania mieszanki. Im wyższy, tym lepiej spala się olej napędowy, zapewniając większą moc wyjściową i mniej zanieczyszczeń w spalinach. Aby uzyskać wyższe wskaźniki ciśnienia, zastosowano różnorodne rozwiązania konstrukcyjne, co doprowadziło do pojawienia się różnych typów systemów zasilania diesla. Ponadto wszystkie zmiany dotyczyły tylko tych dwóch elementów – pompy wysokiego ciśnienia i wtryskiwaczy. Reszta podzespołów – zbiornik, przewody paliwowe, elementy filtrujące są w zasadzie identyczne we wszystkich dostępnych formach.
Rodzaje systemów zasilania diesla
Elektrownie Diesla mogą być wyposażone w układ wtryskowy:
- z liniową pompą wysokociśnieniową;
- z pompami dystrybucyjnymi;
- typ baterii (Common Rail).
Z pompą w linii
Inline pompa wtryskowa na 8 dysz
Początkowo system ten był całkowicie mechaniczny, ale później w jego konstrukcji zaczęto stosować elementy elektromechaniczne (do regulatorów do zmiany cyklu zasilania olejem napędowym).
Główną cechą tego systemu jest pompa. W nim pary nurników (precyzyjne elementy wytwarzające ciśnienie) służyły każdej własnej dyszy (ich liczba odpowiadała liczbie dysz). Co więcej, pary te zostały ustawione w rzędzie, stąd nazwa.
Zaletami systemu pomp in-line są:
- Niezawodność konstrukcji. Pompa miała system smarowania, który zapewniał jednostce długi zasób;
- Niska wrażliwość na czystość paliwa;
- Porównywalna prostota i wysoka łatwość konserwacji;
- Długi zasób pompy;
- Możliwość pracy silnika w przypadku awarii jednej sekcji lub dyszy.
Jednak wady takiego systemu są bardziej znaczące, co doprowadziło do stopniowego jego porzucania i preferowania bardziej nowoczesnych. Negatywne aspekty takiego zastrzyku to:
- Niska prędkość i dokładność dozowania paliwa. Konstrukcja mechaniczna po prostu nie może tego zapewnić;
- Względnie niskie generowane ciśnienie;
- Zadanie wysokociśnieniowej pompy paliwowej obejmuje nie tylko wytworzenie ciśnienia paliwa, ale także regulację cyklu zasilania i momentu wtrysku;
- Wytworzone ciśnienie zależy bezpośrednio od prędkości wału korbowego;
- Duże wymiary i waga pompy.
Te niedociągnięcia, a przede wszystkim niskie generowane ciśnienie, spowodowały zaniechanie tego systemu, ponieważ po prostu przestał on odpowiadać normom środowiskowym.
Rozproszona pompa
Wysokociśnieniowa pompa paliwowa z wtryskiem rozproszonym stała się kolejnym etapem rozwoju układów zasilania jednostek diesla.
Początkowo taki układ był również mechaniczny i różnił się od opisanego powyżej jedynie konstrukcją pompy. Jednak z czasem do jej urządzenia dodano elektroniczny system sterowania, który usprawnił proces regulacji wtrysku, co pozytywnie wpłynęło na wskaźniki wydajności silnika. Przez pewien czas taki system wpisuje się w normy środowiskowe.
Specyfika tego typu wtrysku sprowadzała się do tego, że projektanci zrezygnowali z zastosowania wielosekcyjnej konstrukcji pompy. W pompie wtryskowej zaczęto stosować tylko jedną parę nurników, obsługującą wszystkie dostępne dysze, których liczba waha się od 2 do 6. Aby zapewnić dopływ paliwa do wszystkich dysz, tłok wykonuje nie tylko ruchy translacyjne, ale także rotacyjne, które zapewniają dystrybucję oleju napędowego.
Pompa wtryskowa z pompą rozproszoną
Do pozytywnych cech takich systemów należały:
- Małe gabaryty i waga pompy;
- Najlepsze wskaźniki efektywności paliwowej;
- Zastosowanie sterowania elektronicznego poprawiło wydajność systemu.
Wady systemu z rozproszoną pompą obejmują:
- Mały zasób pary nurników;
- Podzespoły są smarowane paliwem;
- Uniwersalność pompy (oprócz wytwarzania ciśnienia, sterowana jest również dopływem i momentem wtrysku);
- Jeśli pompa ulegnie awarii, system przestanie działać;
- Czułość w powietrzu;
- Zależność ciśnienia od prędkości obrotowej silnika.
Ten rodzaj wtrysku jest szeroko stosowany w samochodach osobowych i małych pojazdach użytkowych.
Pompowtryskiwacze
Specyfika tego systemu polega na tym, że dysza i para tłoków są połączone w jedną strukturę. Sekcja tej jednostki paliwowej jest napędzana z wałka rozrządu.
Warto zauważyć, że taki układ może być albo całkowicie mechaniczny (wtrysk sterowany jest listwą i regulatorami), albo elektroniczny (stosowane są zawory elektromagnetyczne).
Dysza pompy
Rodzajem tego typu wtrysku jest zastosowanie pojedynczych pomp. Oznacza to, że dla każdego wtryskiwacza zapewniona jest jego własna sekcja, która jest napędzana przez wałek rozrządu. Sekcja może być umieszczona bezpośrednio w głowicy cylindra lub umieszczona w osobnej obudowie. Ta konstrukcja wykorzystuje konwencjonalne dysze hydrauliczne (czyli system mechaniczny). W przeciwieństwie do wtrysku z wysokociśnieniową pompą paliwową przewody wysokociśnieniowe są bardzo krótkie, co pozwoliło znacznie zwiększyć ciśnienie. Ale ten projekt nie otrzymał dużej dystrybucji.
Do pozytywnych właściwości pompowtryskiwaczy należą:
- Istotne wskaźniki wytworzonego ciśnienia (najwyższe spośród wszystkich stosowanych rodzajów wtrysku);
- Niskie zużycie metalu konstrukcji;
- Dokładność dawkowania i realizacja wtrysku wielokrotnego (w dyszach z zaworami elektromagnetycznymi);
- Możliwość pracy silnika w przypadku awarii jednego z wtryskiwaczy;
- Wymiana uszkodzonego elementu nie jest trudna.
Ale są też wady tego typu wtrysku, w tym:
- Nienaprawialne pompowtryskiwacze (w przypadku awarii konieczna jest ich wymiana);
- Wysoka wrażliwość na jakość paliwa;
- Generowane ciśnienie zależy od prędkości obrotowej silnika.
Pompowtryskiwacze są szeroko stosowane w transporcie komercyjnym i towarowym, a technologia ta była również stosowana przez niektórych producentów samochodów. W dzisiejszych czasach nie jest używany zbyt często ze względu na wysokie koszty utrzymania.
Wspólna szyna
Jak dotąd jest najdoskonalszy pod względem wydajności. Jest również w pełni zgodny z najnowszymi normami środowiskowymi. Dodatkowe „plusy” to możliwość zastosowania do dowolnych silników wysokoprężnych, od samochodów osobowych po statki morskie.
System wtrysku Common Rail
Jego osobliwość polega na tym, że wszechstronność pompy wtryskowej nie jest wymagana, a jej zadaniem jest tylko budowanie ciśnienia, a nie dla każdej dyszy z osobna, ale wspólna linia (szyna paliwowa), z której dostarczany jest olej napędowy do dysz.
Jednocześnie przewody paliwowe pomiędzy pompą, listwą i wtryskiwaczami mają stosunkowo krótką długość, co pozwoliło na zwiększenie wytwarzanego ciśnienia.
Sterowanie pracą w tym systemie odbywa się za pomocą jednostki elektronicznej, co znacznie zwiększyło dokładność dozowania i szybkość działania systemu.
Pozytywne cechy Common Rail:
- Wysoka dokładność dozowania i zastosowanie wtrysku wielotrybowego;
- Niezawodność pompy wtryskowej;
- Nie ma zależności wartości ciśnienia od prędkości obrotowej silnika.
Negatywne cechy tego systemu są następujące:
- Wrażliwość na jakość paliwa;
- Wyrafinowana konstrukcja dyszy;
- Awaria systemu przy najmniejszej utracie ciśnienia z powodu obniżenia ciśnienia;
- Złożoność projektu ze względu na obecność wielu dodatkowych elementów.
Pomimo tych niedociągnięć producenci samochodów coraz częściej przedkładają Common Rail nad inne typy układów wtryskowych.
Głównym celem układu wtryskowego (inna nazwa to układ wtryskowy) jest zapewnienie terminowego dostarczania paliwa do cylindrów roboczych silnika spalinowego.
Obecnie taki system jest aktywnie wykorzystywany 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 wysokoprężnych o spalaniu wewnętrznym paliwo dostarczane jest 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
Układ wtrysku wielopunktowego 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 zużywanego paliwa.
Bezpośredni wtrysk
Jeden z najbardziej zaawansowanych i zaawansowanych systemów wtryskowych. Zasada działania takiego systemu 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.
Połączony wtrysk
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 dla środowiska silnika.
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 szerzej 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.
W nowoczesnych samochodach w elektrowniach benzynowych zasada działania układu zasilania jest podobna do tej stosowanej w silnikach wysokoprężnych. W tych silnikach jest podzielony na dwa - dolot i wtrysk. Pierwszy zapewnia dopływ powietrza, a drugi zapewnia paliwo. Ale ze względu na konstrukcję i cechy operacyjne działanie wtrysku znacznie różni się od tego stosowanego w silnikach wysokoprężnych.
Należy zauważyć, że różnica w układach wtryskowych silników wysokoprężnych i benzynowych jest coraz bardziej zacierana. Aby uzyskać najlepsze właściwości, projektanci zapożyczają rozwiązania projektowe i stosują je do różnych typów systemów elektroenergetycznych.
Urządzenie i zasada działania systemu wtrysku wtrysku
Druga nazwa układów wtryskowych do silników benzynowych to wtrysk. Jego główną cechą jest precyzyjne dawkowanie paliwa. Osiąga się to dzięki zastosowaniu w konstrukcji wtryskiwaczy. Urządzenie wtryskowe silnika składa się z dwóch elementów - wykonawczego i sterującego.
Zadaniem części wykonawczej jest dostawa benzyny oraz jej natrysk. Zawiera niewiele elementów składowych:
- Pompa (elektryczna).
- Element filtrujący (dokładne czyszczenie).
- Przewody paliwowe.
- Rampa.
- Wtryskiwacze.
Ale to tylko główne elementy. Element wykonawczy może zawierać szereg dodatkowych jednostek i części - regulator ciśnienia, system odprowadzania nadmiaru benzyny, adsorber.
Zadaniem tych elementów jest przygotowanie paliwa i zapewnienie jego dopływu do wtryskiwaczy, które służą do ich wtrysku.
Zasada działania elementu wykonawczego jest prosta. Po przekręceniu kluczyka zapłonu (w niektórych modelach po otwarciu drzwi kierowcy) włącza się pompa elektryczna, która pompuje benzynę i napełnia nią pozostałe elementy. Paliwo jest oczyszczane i dostaje się do szyny przez przewody paliwowe, które łączą wtryskiwacze. Dzięki pompie paliwo w całym układzie znajduje się pod ciśnieniem. Ale jego wartość jest niższa niż w silnikach wysokoprężnych.
Wtryskiwacze otwierane są impulsami elektrycznymi dostarczanymi z części sterującej. Ten element układu wtrysku paliwa składa się z jednostki sterującej i całego zestawu urządzeń śledzących - czujników.
Czujniki te monitorują wskaźniki i parametry pracy – prędkość obrotową wału korbowego, ilość dostarczanego powietrza, temperaturę płynu chłodzącego, położenie przepustnicy. Odczyty są przesyłane do jednostki sterującej (ECU). Porównuje te informacje z danymi zapisanymi w pamięci, na podstawie których wyznaczana jest długość impulsów elektrycznych dostarczanych do wtryskiwaczy.
Elektronika zastosowana w części sterującej układu wtrysku paliwa jest potrzebna do obliczenia czasu, na jaki powinien się otworzyć wtryskiwacz w danym trybie pracy jednostki napędowej.
Rodzaje wtryskiwaczy
Należy jednak pamiętać, że jest to ogólna konstrukcja układu zasilania silnika benzynowego. Ale opracowano kilka wtryskiwaczy, a każdy z nich ma swoją własną konstrukcję i funkcje operacyjne.
W samochodach stosowane są układy wtrysku silnika:
- centralny;
- Rozpowszechniane;
- bezpośredni.
Wtrysk centralny jest uważany za pierwszy wtryskiwacz. Jego osobliwość polega na zastosowaniu tylko jednego wtryskiwacza, który wtryskiwał benzynę do kolektora dolotowego jednocześnie na wszystkie cylindry. Początkowo był mechaniczny i nie zastosowano w projekcie elektroniki. Jeśli weźmiemy pod uwagę urządzenie wtryskiwacza mechanicznego, to jest ono podobne do układu gaźnikowego, z tą różnicą, że zamiast gaźnika zastosowano wtryskiwacz napędzany mechanicznie. Z biegiem czasu centralne zasilanie stało się elektroniczne.
Teraz ten typ nie jest używany ze względu na szereg wad, z których główną jest nierównomierne rozłożenie paliwa na cylindrach.
Wtrysk rozproszony jest obecnie najpopularniejszym systemem. Konstrukcja tego typu wtryskiwacza została opisana powyżej. Jego osobliwość polega na tym, że paliwo do każdego cylindra jest dostarczane przez własny wtryskiwacz.
W tego typu konstrukcji wtryskiwacze montowane są w kolektorze dolotowym i znajdują się obok głowicy cylindrów. Dystrybucja paliwa do cylindrów umożliwia zapewnienie dokładnego dozowania benzyny.
Wtrysk bezpośredni to obecnie najbardziej zaawansowany rodzaj dostarczania benzyny. W poprzednich dwóch typach benzyna była podawana do przepływającego strumienia powietrza, a tworzenie mieszanki zaczęło mieć miejsce nawet w kolektorze dolotowym. Konstrukcja tego samego wtryskiwacza naśladuje układ wtrysku oleju napędowego.
We wtryskiwaczu z bezpośrednim zasilaniem dysze wtryskiwaczy znajdują się w komorze spalania. W rezultacie składniki mieszanki powietrzno-paliwowej są oddzielnie podawane do cylindrów i mieszane w samej komorze.
Specyfiką tego wtryskiwacza jest to, że do wtrysku benzyny wymagane jest wysokie ciśnienie paliwa. A jego tworzenie zapewnia kolejna jednostka dodana do urządzenia części wykonawczej - pompa wysokociśnieniowa.
Układy zasilania silników Diesla
A systemy diesla są modernizowane. Jeśli wcześniej był mechaniczny, teraz silniki wysokoprężne są wyposażone w sterowanie elektroniczne. Wykorzystuje te same czujniki i jednostkę sterującą, co silnik benzynowy.
Obecnie w samochodach stosowane są trzy rodzaje wtrysków oleju napędowego:
- Z dystrybucyjną pompą wtryskową.
- Wspólna Szyna.
- Pompowtryskiwacze.
Podobnie jak w silnikach benzynowych, konstrukcja wtrysku oleju napędowego składa się z części wykonawczej i sterującej.
Wiele elementów części wykonawczej jest takich samych jak wtryskiwaczy - zbiornik, przewody paliwowe, elementy filtrów. Ale są też węzły, których nie ma w silnikach benzynowych - pompa zalewania paliwa, wysokociśnieniowa pompa paliwowa, wysokociśnieniowe przewody paliwowe.
W układach mechanicznych silników wysokoprężnych stosowano pompy wtryskowe rzędowe, w których ciśnienie paliwa dla każdej dyszy było tworzone przez oddzielną parę nurników. Pompy te były wysoce niezawodne, ale nieporęczne. Moment wtrysku oraz ilość wtryskiwanego oleju napędowego regulowana była pompą.
W silnikach wyposażonych w dystrybucyjną pompę wtryskową w konstrukcji pompy zastosowano tylko jedną parę nurników, która pompuje paliwo do wtryskiwaczy. Ten węzeł ma niewielkie rozmiary, ale jego zasoby są mniejsze niż te w linii. Taki system jest używany tylko w lekkich pojazdach.
Common Rail jest uważany za jeden z najbardziej wydajnych układów wtryskowych silników Diesla. Jego ogólna koncepcja jest w dużej mierze zapożyczona z wtryskiwacza z dzielonym podawaniem.
W takim silniku wysokoprężnym momentem rozpoczęcia zasilania i ilością paliwa steruje element elektroniczny. Zadaniem pompy wysokociśnieniowej jest jedynie pompowanie oleju napędowego i wytworzenie wysokiego ciśnienia. Ponadto olej napędowy nie jest podawany bezpośrednio do wtryskiwaczy, ale na rampę łączącą wtryskiwacze.
Innym rodzajem wtrysku oleju napędowego są pompowtryskiwacze. W tej konstrukcji nie ma pompy wtryskowej, a pary tłoków, które wytwarzają ciśnienie oleju napędowego, wchodzą do wtryskiwacza. To rozwiązanie konstrukcyjne pozwala na stworzenie najwyższych wartości ciśnienia paliwa spośród istniejących typów wtrysku w jednostkach wysokoprężnych.
Na koniec zauważamy, że podano tutaj ogólne informacje o rodzajach wtrysku silników. Aby zrozumieć projekt i cechy tych typów, są one rozpatrywane osobno.
Wideo: Sterowanie układem wtrysku paliwa
Spalanie wewnętrzne (ICE) opiera się na spalaniu niewielkiej ilości paliwa w ograniczonej objętości. W tym przypadku uwolniona energia jest przekształcana przez ruch tłoków w energię mechaniczną. Odmierzoną ilość paliwa dostarcza gaźnik lub specjalne urządzenie - wtryskiwacz. Silniki z takimi urządzeniami nazywane są silnikami wtryskowymi. Zasada działania silnika wtryskowego jest prosta – dostarczanie odpowiedniej ilości paliwa we właściwym czasie we właściwe miejsce.
Jak działa silnik spalinowy
Aby jasno zrozumieć różnicę między tymi dwoma typami urządzeń zasilających, należy najpierw dotknąć tego, jak ogólnie działa silnik spalinowy. Istnieje kilka różnych typów, z których najczęstsze to:
- benzyna;
- diesel;
- gaz-diesel;
- gaz;
- obrotowy.
Sposób działania silnika najlepiej zrozumieć na przykładzie silnika benzynowego. Najpopularniejszym z nich jest czterosuwowy. Oznacza to, że cały cykl zamiany energii wytworzonej podczas spalania paliwa na energię mechaniczną odbywa się w czterech suwach.
Konstrukcja silnika jest taka, że sekwencja cykli zegara jest następująca:
- wlot - napełnianie cylindrów paliwem:
- kompresja - przygotowanie paliwa do spalania;
- skok roboczy - zamiana energii spalania na mechaniczną;
- wydech - usuwanie produktów spalania paliw.
Aby zapewnić działanie silnika, każdy z nich ma swoje własne zadanie. Podczas pierwszego suwu tłok opada z górnego położenia do skrajnie dolnego, zawór (dolotowy) otwiera się, a cylinder zaczyna wypełniać się mieszanką paliwowo-powietrzną. W drugim skoku zawory są zamknięte, a tłok przesuwa się z położenia dolnego do położenia górnego, mieszanina w cylindrze jest ściskana. Gdy osiągnie górną pozycję, iskra wskakuje na świecę i zapala mieszankę.
Podczas spalania powstaje zwiększone ciśnienie, które wymusza ruch tłoka z górnej pozycji do dolnej. Po dojściu do niego, pod działaniem bezwładności obrotu wału korbowego, tłok zaczyna ponownie poruszać się w górę, podczas gdy zawór wydechowy zostaje uruchomiony, produkty spalania paliwa są odprowadzane z cylindra. Gdy tłok osiągnie górne położenie, wylot zamyka się, ale zawór wlotowy otwiera się i cały cykl pracy się powtarza.
Wszystko to można zobaczyć na filmie.
O gaźniku, jego zaletach i wadach
Tutaj trzeba zrobić mały dodatek. Ponieważ rozważamy silnik benzynowy, to w nim dostarczanie benzyny do cylindrów silnika jest możliwe na różne sposoby. Historycznie, jako pierwsze opracowano dostarczanie i dawkowanie benzyny za pomocą gaźnika. Jest to specjalne urządzenie, które zapewnia wymaganą ilość mieszanki paliwowo-powietrznej (FA) w cylindrach. 
Paliwo-powietrze to mieszanina oparów powietrza i benzyny. Jest przygotowywany w gaźniku, specjalnym urządzeniu, do mieszania ich w odpowiedniej proporcji, w zależności od trybu pracy silnika. Będąc dość prostym w swojej konstrukcji, gaźnik od dawna z powodzeniem współpracuje z silnikiem benzynowym.
Jednak wraz z rozwojem samochodu pojawiły się niedociągnięcia, które w ówczesnych warunkach były już trudne do zniesienia dla konstruktorów silników. Przede wszystkim dotyczyło to:
- efektywność paliwowa. Gaźnik nie zapewniał ekonomicznego zużycia benzyny w przypadku nagłej zmiany trybu ruchu maszyny;
- Bezpieczeństwo środowiska. Zawartość substancji toksycznych w spalinach była dość wysoka;
- niewystarczająca moc silnika z powodu niedopasowania zespołu paliwowego do trybu jazdy pojazdu i jego aktualnego stanu.
Aby pozbyć się zauważonych wad, wdrożono inną zasadę dostarczania paliwa do silnika - za pomocą wtryskiwacza.
O silnikach wtryskowych
Mają inną nazwę - silniki wtryskowe, co na ogół w żaden sposób nie zmienia istoty zachodzących zjawisk. Pod względem wykonywanej pracy wtrysk przypomina zasadę zastosowaną w pracy silnika wysokoprężnego. Ściśle odmierzona ilość paliwa wtryskiwana jest do silnika w odpowiednim momencie przez dysze wtryskiwaczy i zapalana jest iskrą ze świecy zapłonowej, chociaż iskra nie jest wykorzystywana podczas pracy z silnikiem diesla. 
Cały cykl czterosuwowego silnika spalinowego, rozważany wcześniej, pozostaje bez zmian. Główna różnica polega na tym, że gaźnik przygotowuje zespół paliwowy na zewnątrz silnika, a następnie wchodzi do cylindrów, podczas gdy w najnowszych modelach silników wtryskowych benzyna jest wtryskiwana bezpośrednio do cylindra.
Jak to się dzieje, można zobaczyć szczegółowo na filmie.
Takie urządzenie silnika pozwala rozwiązać problemy pojawiające się podczas pracy gaźnika. Zastosowanie wtryskiwacza zapewnia silnikowi następujące zalety w porównaniu z wersją gaźnikową:
- wzrost mocy o 7-10%;
- ulepszone wskaźniki efektywności paliwowej;
- zmniejszenie poziomu substancji toksycznych w spalinach;
- zapewnienie optymalnej ilości paliwa, w zależności od trybu ruchu samochodu.
To tylko główne zalety, jakie daje silnik wtryskowy. Jednak każda zaleta ma swoje wady. Jeśli silnik gaźnikowy jest czysto mechaniczny i można go naprawić w niemal każdych warunkach, to do sterowania silnikiem wtryskowym wymagana jest skomplikowana elektronika i cały system czujników, dlatego prace (rutynowe i naprawcze) należy wykonywać w serwisie .
Urządzenie wtryskowe
Jeśli spojrzysz na to, jak wygląda urządzenie ICE z wtryskiem zamiast gaźnika, możesz wyróżnić:
- sterownik wtrysku - urządzenie elektroniczne zawierające program do obsługi wszystkich elementów układu;
- dysze. Może być ich kilka lub jeden, w zależności od zastosowanego układu wtryskowego;
- czujnik przepływu powietrza, który określa napełnienie cylindrów w zależności od skoku. Najpierw określa się całkowite zużycie, a następnie programowo przelicza się wymaganą ilość dla każdego cylindra;
- czujnik przepustnicy (jego położenie), który ustawia aktualny stan ruchu i obciążenie silnika;
- czujnik temperatury, który kontroluje stopień nagrzania płynu chłodzącego, zgodnie z jego danymi, praca silnika jest korygowana i, jeśli to konieczne, uruchamia się wentylator dmuchawy;
- czujnik rzeczywistej lokalizacji wału korbowego, który zapewnia synchronizację działania wszystkich elementów układu;
- czujnik tlenu, który określa jego zawartość w spalinach;
- czujnik stuków, który kontroluje występowanie tego ostatniego, aby go wyeliminować, czas zapłonu zmienia się zgodnie z jego sygnałami.
Tak z grubsza generalnie wygląda układ zapewniający wtrysk paliwa, zasada działania powinna być dość jasna z jego składu i przeznaczenia poszczególnych elementów.
Rodzaje układów wtryskowych
Pomimo podanego wcześniej dość prostego opisu działania silnika wtryskowego, istnieje kilka odmian, które realizują podobną zasadę działania.
Wtrysk jednopunktowy
To najprostsza realizacja zasady wtrysku. Jest praktycznie kompatybilny z każdym silnikiem gaźnikowym, różnica polega na zastosowaniu wtrysku zamiast gaźnika. Jeżeli gaźnik dostarcza zespoły paliwowe do kolektora dolotowego, to przy wtrysku jednopunktowym benzyna jest wtryskiwana do kolektora dolotowego przez wtryskiwacz.
Podobnie jak w przypadku silnika gaźnikowego, podczas suwu ssania silnik zasysa gotową mieszankę paliwowo-powietrzną, a jego praca jest praktycznie taka sama jak silnika konwencjonalnego. Zaletą takiego silnika będzie lepsza ekonomia. 
Wtrysk wielopunktowy
Stanowi kolejny etap doskonalenia silników wtryskowych. Zgodnie z sygnałami ze sterownika paliwo podawane jest do każdego cylindra, ale także do kolektora dolotowego, czyli tzw. Zespół paliwowy jest przygotowywany na zewnątrz cylindra i już gotowy wchodzi do cylindra.
W takim przykładzie wykonania zasady silnika wtryskowego możliwe jest zapewnienie wielu korzyści właściwych dla silnika wtryskowego, o których wspomniano wcześniej.
Bezpośredni wtrysk
To kolejny etap rozwoju silników wtryskowych. Paliwo wtryskiwane jest bezpośrednio do komory spalania, co zapewnia najlepszą możliwą wydajność silnika spalinowego. Efektem takiego podejścia jest uzyskanie maksymalnej mocy, minimalnego zużycia paliwa oraz najlepszych wskaźników bezpieczeństwa środowiskowego.
Wtryskowy silnik spalinowy to kolejny etap rozwoju silnika benzynowego, znacznie poprawiający jego osiągi. W silnikach wykorzystujących układ wtrysku paliwa wzrost mocy, a także ich ekonomiczność, mają znacznie mniejszy negatywny wpływ na środowisko.
Obecnie układy wtryskowe są aktywnie stosowane w silnikach spalinowych benzynowych i wysokoprężnych. Warto zauważyć, że dla każdej odmiany silnika taki system będzie się znacznie różnił. Więcej na ten temat w dalszej części artykułu.
Układ wtryskowy, cel, czym różni się układ wtryskowy silnika benzynowego od silnika Diesla
Głównym celem układu wtryskowego (inna nazwa to układ wtryskowy) jest zapewnienie terminowego dostarczania paliwa do cylindrów roboczych silnika.
W silnikach benzynowych proces wtrysku utrzymuje tworzenie się mieszanki paliwowo-powietrznej, po czym następuje jej zapłon iskrą. W silnikach wysokoprężnych paliwo dostarczane jest pod wysokim ciśnieniem - jedna część palnej mieszanki łączy się ze sprężonym powietrzem i samoczynnie zapala się niemal natychmiast.
Układ wtrysku benzyny, urządzenie układów wtrysku paliwa do silników benzynowych
Układ wtrysku paliwa jest integralną częścią układu paliwowego pojazdu. Głównym elementem roboczym każdego układu wtryskowego jest wtryskiwacz. W zależności od sposobu formowania mieszanki powietrzno-paliwowej wyróżnia się układy wtrysku bezpośredniego, wtrysku rozproszonego oraz wtrysku centralnego. Rozproszone i centralne układy wtryskowe to układy wtrysku wstępnego, czyli wtryskiwane są do kolektora dolotowego bez dotarcia do komory spalania.
Układy wtryskowe silników benzynowych mogą być sterowane elektronicznie lub mechanicznie. Najbardziej zaawansowana jest elektroniczna kontrola wtrysku, która zapewnia znaczną oszczędność paliwa i zmniejszenie szkodliwych emisji do atmosfery.
Wtrysk paliwa w układzie odbywa się impulsowo (dyskretnie) lub w sposób ciągły. Z ekonomicznego punktu widzenia, impulsowy wtrysk paliwa, stosowany we wszystkich nowoczesnych systemach, jest uważany za obiecujący.
W silniku układ wtryskowy jest zwykle połączony z układem zapłonowym i tworzy połączony układ zapłonowy i wtryskowy (na przykład systemy Fenix, Motronic). System sterowania silnikiem zapewnia skoordynowaną pracę systemów.
Układy wtryskowe do silników benzynowych, rodzaje układów wtryskowych, zalety i wady każdego rodzaju układów wtryskowych do silników benzynowych
W silnikach benzynowych stosuje się takie układy zasilania paliwem - wtrysk bezpośredni, wtrysk kombinowany, wtrysk rozproszony (wielopunktowy), wtrysk centralny (wtrysk pojedynczy).
Centralny wtrysk. Paliwo dostarczane jest w tym układzie za pomocą wtryskiwacza paliwa znajdującego się w kolektorze dolotowym. A ponieważ jest tylko jedna dysza, system ten nazywany jest również wtryskiem mono.
Do tej pory centralne układy wtryskowe straciły na znaczeniu, dlatego nie są przewidziane w nowych modelach samochodów, jednak w niektórych starych pojazdach nadal można je znaleźć.
Zaletami wtrysku mono są niezawodność i łatwość użytkowania. Wady tego systemu obejmują wysokie zużycie paliwa i niski poziom przyjazności silnika dla środowiska. Rozproszony wtrysk. Wielopunktowy system wtrysku zapewnia oddzielne doprowadzenie paliwa do każdego cylindra, który jest wyposażony w indywidualny wtryskiwacz paliwa. Zespół paliwowy w tym przypadku występuje tylko w kolektorze dolotowym.
Obecnie większość silników benzynowych jest wyposażona w rozproszony system zasilania paliwem. Zaletami takiego systemu są optymalne zużycie paliwa, wysoka przyjazność dla środowiska, optymalne wymagania dotyczące jakości zużytego paliwa.
Bezpośredni wtrysk. Jeden z najbardziej zaawansowanych i doskonałych systemów wtryskowych. Zasada działania tego systemu opiera się na bezpośrednim (bezpośrednim) doprowadzeniu paliwa do komory spalania.
System bezpośredniego zasilania paliwem umożliwia uzyskanie wysokiej jakości kompozycji paliwowej na wszystkich etapach pracy silnika w celu usprawnienia procesu spalania zespołów paliwowych, zwiększenia mocy roboczej silnika oraz obniżenia poziomu spalin.
Wadami tego układu wtryskowego są dość złożona konstrukcja i wysokie wymagania dotyczące jakości paliwa.
Połączony wtrysk. W systemie tego typu łączone są dwa systemy – wtrysk rozproszony i wtrysk bezpośredni. Z reguły służy do redukcji emisji toksycznych składników i spalin, za pomocą których można osiągnąć wysoki poziom przyjazności silnika dla środowiska.
Układy wtrysku oleju napędowego, rodzaje układów, zalety i wady każdego rodzaju układu wtrysku oleju napędowego
W nowoczesnych silnikach wysokoprężnych stosowane są następujące układy wtryskowe – układ Common Rail, układ pompowtryskiwaczy, układ z rozdzielaczem lub rzędowa pompa paliwowa wysokiego ciśnienia (pompa wtryskowa).
Najbardziej popularne i progresywne są pompowtryskiwacze i Common Rail. Pompa wtryskowa jest centralnym elementem każdego układu paliwowego silnika Diesla.
Mieszanka paliwowa w silnikach wysokoprężnych może być podawana do komory wstępnej lub bezpośrednio do komory spalania.
Obecnie preferowany jest układ wtrysku bezpośredniego, który charakteryzuje się zwiększonym poziomem hałasu i mniej płynną pracą silnika w porównaniu z podawaniem do komory wstępnej, ale zapewnia to ważniejszy wskaźnik - sprawność.
System pompowtryskiwaczy. System ten służy do dostarczania i wtryskiwania mieszanki palnej pod wysokim ciśnieniem przez dysze pomp. Kluczową cechą tego systemu jest połączenie dwóch funkcji w jednym urządzeniu – wtrysku i wytwarzania ciśnienia.
Wadą konstrukcyjną tego układu jest to, że pompa jest wyposażona w stały napęd z wałka rozrządu silnika (nie wyłączany), co może prowadzić do szybkiego zużycia układu. W rezultacie producenci coraz częściej preferują systemy Common Rail.
Wtrysk bateryjny (Common Rail). Ulepszona konstrukcja zasilania mieszanki paliwowej dla różnych silników Diesla. W takim układzie paliwo dostarczane jest z szyny do wtryskiwaczy paliwa, co jest również nazywane akumulatorem wysokociśnieniowym, w wyniku czego układ ma inną nazwę - wtrysk akumulatorowy.
System Common Rail przewiduje następujące etapy wtrysku – wstępny, główny i dodatkowy. Pozwala to na zmniejszenie wibracji i hałasu silnika, usprawnienie procedury samozapłonu paliwa oraz zmniejszenie szkodliwych emisji.
wnioski
Do sterowania układami wtryskowymi w silnikach wysokoprężnych przewidziane są urządzenia elektroniczne i mechaniczne. Układy mechaniczne umożliwiają kontrolę ciśnienia roboczego, momentu i objętości wtrysku paliwa. Systemy elektroniczne zapewniają ogólnie bardziej efektywne sterowanie silnikami wysokoprężnymi.