Sistem electronic de injecție a combustibilului. Sisteme de injecție a combustibilului pentru motoarele pe benzină

La sfârșitul anilor '60 și începutul anilor '70 ai secolului al XX-lea, a apărut problema poluării mediului prin deșeuri industriale, printre care o parte semnificativă a fost gazele de eșapament ale mașinilor. Până în acel moment, compoziția produselor de ardere ale motoarelor cu ardere internă nu prezintă interes pentru nimeni. Pentru a maximiza utilizarea aerului în timpul procesului de ardere și pentru a obține puterea maximă posibilă a motorului, compoziția amestecului a fost ajustată astfel încât să existe un exces de benzină în el.

Ca rezultat, nu a existat absolut niciun oxigen în produsele de ardere, dar a rămas combustibilul ne-ars, iar substanțele dăunătoare sănătății se formează în principal în timpul arderii incomplete. Într-un efort de a crește puterea, proiectanții au instalat pompe de accelerație pe carburatoare, injectând combustibil în galeria de admisie cu fiecare apăsare ascuțită a pedalei de accelerație, adică când este necesară o accelerație bruscă a mașinii. În acest caz, o cantitate excesivă de combustibil pătrunde în butelii, care nu corespunde cu cantitatea de aer.

În condițiile de trafic urban, pompa de accelerație funcționează la aproape toate intersecțiile cu semafoare, unde mașinile trebuie fie să se oprească, fie să pornească rapid. Arderea incompletă apare și atunci când motorul este la ralanti și mai ales atunci când motorul frânează. Cu clapeta închisă, aerul trece prin pasajele de ralanti ale carburatorului la viteză mare, aspirând prea mult combustibil.

Datorită vidului semnificativ din galeria de admisie, este aspirat puțin aer în cilindri, presiunea din camera de ardere rămâne relativ scăzută la sfârșitul cursei de compresie, procesul de ardere al unui amestec excesiv de bogat este lent și o mulțime de combustibilul ars rămâne în gazele de eșapament. Modurile de funcționare a motorului descrise cresc brusc conținutul de compuși toxici din produsele de ardere.

A devenit evident că, pentru a reduce emisiile în atmosferă dăunătoare vieții umane, este necesar să se schimbe radical abordarea proiectării echipamentelor de combustibil.

Pentru a reduce emisiile dăunătoare din sistemul de evacuare, sa propus instalarea unui convertor catalitic pentru gazele de eșapament. Dar catalizatorul funcționează eficient numai atunci când așa-numitul amestec normal combustibil-aer este ars în motor (raportul greutate aer / benzină 14,7: 1). Orice abatere a compoziției amestecului față de cea specificată a dus la o scădere a eficienței muncii sale și la accelerarea eșecului. Pentru o menținere stabilă a unui astfel de raport al amestecului de lucru, sistemele de carburator nu mai erau potrivite. Singura alternativă ar putea fi sistemele de injecție.

Primele sisteme au fost pur mecanice, cu o utilizare redusă a componentelor electronice. Dar practica utilizării acestor sisteme a arătat că parametrii amestecului, a căror stabilitate spera dezvoltatorii, se modifică odată cu funcționarea mașinii. Acest rezultat este destul de natural, ținând cont de uzura și contaminarea elementelor sistemului și a motorului cu ardere internă în timpul funcționării sale. A apărut întrebarea cu privire la un sistem care s-ar putea corecta singur în procesul de lucru, schimbând flexibil condițiile de preparare a amestecului de lucru în funcție de condițiile externe.

S-a găsit următoarea soluție. Feedback-ul a fost introdus în sistemul de injecție - un senzor pentru conținutul de oxigen din gazele de eșapament, așa-numita sondă lambda, a fost instalat în sistemul de evacuare, direct în fața catalizatorului. Acest sistem a fost dezvoltat deja ținând seama de prezența unui astfel de element fundamental pentru toate sistemele ulterioare ca o unitate de control electronic (ECU). Pe baza semnalelor de la senzorul de oxigen, ECU ajustează alimentarea cu combustibil a motorului, menținând cu precizie compoziția de amestec dorită.

Până în prezent, motorul cu injecție (sau, în rusă, cu injecție) a înlocuit aproape complet vechiul
sistem carburator. Motorul cu injecție îmbunătățește semnificativ indicatorii de funcționare și putere ai mașinii
(dinamica accelerării, performanța de mediu, consumul de combustibil).

Sistemele de injecție cu combustibil au următoarele avantaje principale față de sistemele de carburator:

• măsurarea corectă a combustibilului și, prin urmare, un consum mai economic.
• reducerea toxicității gazelor de eșapament. Se realizează datorită optimității amestecului combustibil-aer și utilizării senzorilor pentru parametrii gazelor de eșapament.
• creșterea puterii motorului cu aproximativ 7-10%. Se produce datorită îmbunătățirii umplerii cilindrilor, setării optime a momentului de aprindere corespunzător modului de funcționare al motorului.
• îmbunătățind proprietățile dinamice ale mașinii. Sistemul de injecție reacționează imediat la orice schimbare de sarcină, ajustând parametrii amestecului combustibil-aer.
• ușurința pornirii, indiferent de condițiile meteorologice.

Dispozitivul și principiul de funcționare (de exemplu, un sistem electronic de injecție distribuită)

La motoarele moderne cu injecție, este prevăzut un injector individual pentru fiecare cilindru. Toate injectoarele sunt conectate la conducta de combustibil, unde combustibilul este sub presiune, care este creat de o pompă electrică de benzină. Cantitatea de combustibil injectat depinde de durata deschiderii injectorului. Momentul de deschidere este reglat de unitatea de control electronic (controler) pe baza datelor procesate de aceasta de la diferiți senzori.

Senzorul de debit de masă este utilizat pentru a calcula umplerea ciclică a cilindrilor. Se măsoară debitul de aer masic, care este apoi transformat de program într-un ciclu de umplere cilindric. În cazul unei defecțiuni a senzorului, citirile acestuia sunt ignorate; calculul se efectuează conform tabelelor de urgență.

Senzorul de poziție a clapetei de accelerație calculează factorul de sarcină al motorului și îl modifică în funcție de unghiul clapetei de accelerație, turația motorului și viteza ciclului.

Senzorul de temperatură a lichidului de răcire este utilizat pentru a determina corecția alimentării cu combustibil și a aprinderii în funcție de temperatură și pentru a controla ventilatorul electric. Dacă senzorul eșuează, citirile sale sunt ignorate, temperatura este preluată din tabel în funcție de timpul de funcționare al motorului.

Senzorul de poziție al arborelui cotit servește la sincronizarea generală a sistemului, calculul turației motorului și poziția arborelui cotit în anumite momente din timp. DPKV este un senzor polar. Dacă este pornit incorect, motorul nu va porni. În cazul unei defecțiuni a senzorului, sistemul nu poate funcționa. Acesta este singurul senzor „vital” din sistem, în care mișcarea mașinii este imposibilă. Accidentele tuturor celorlalți senzori vă permit să ajungeți singur la service auto.

Senzorul de oxigen este conceput pentru a determina concentrația de oxigen din gazele de eșapament. Informațiile furnizate de senzor sunt utilizate de unitatea de comandă electronică pentru a regla cantitatea de combustibil furnizată. Senzorul de oxigen este utilizat numai în sistemele cu convertor catalitic pentru standardele de toxicitate Euro-2 și Euro-3 (Euro-3 utilizează doi senzori de oxigen - înainte și după catalizator).

Senzorul de lovire este utilizat pentru a monitoriza lovirea. Când acesta din urmă este detectat, ECU pornește algoritmul de suprimare a detonației, ajustând rapid timpul de aprindere.

Acestea sunt doar câțiva dintre senzorii de bază necesari pentru funcționarea sistemului. Setul complet de senzori pentru diferite vehicule depinde de sistemul de injecție, de standardele de toxicitate etc.

Despre rezultatele sondării senzorilor definiți în program, programul ECU controlează dispozitivele de acționare, care includ: injectoare, o pompă de gaz, un modul de aprindere, un regulator de ralanti, o supapă adsorbantă pentru un sistem de recuperare a vaporilor de benzină, un sistem de răcire ventilator etc. (totul depinde din nou de modelele specifice)

Dintre toate cele de mai sus, poate nu toată lumea știe ce este un adsorbant. Adsorberul este un element al unui circuit închis pentru recircularea vaporilor de benzină. Standardele Euro-2 interzic contactul ventilației rezervorului de gaz cu atmosfera, vaporii de benzină trebuie colectați (adsorbiți) și trimiși la butelii pentru arderea după suflare. Când motorul nu funcționează, vaporii de benzină pătrund în adsorbant din rezervor și din colectorul de admisie, unde sunt absorbiți. Când motorul este pornit, adsorberul, la comanda ECU, este suflat prin fluxul de aer aspirat de motor, vaporii sunt transportați de acest flux și arși în camera de ardere.

Tipuri de sisteme de injecție a combustibilului

În funcție de numărul de injectoare și de locul de alimentare cu combustibil, sistemele de injecție sunt împărțite în trei tipuri: un singur punct sau mono-injecție (un injector în colectorul de admisie pentru toți cilindrii), multipunct sau distribuit (fiecare cilindru are injector propriu care furnizează combustibil colectorului) și direct (combustibilul este furnizat de injectoare direct la cilindri, ca la motoarele diesel).

Injecție cu un singur punct mai simplu, este mai puțin umplut cu electronice de control, dar și mai puțin eficient. Electronica de control vă permite să citiți informații de la senzori și să modificați imediat parametrii de injecție. De asemenea, este important ca motoarele cu carburator să fie ușor adaptate pentru injecția mono, aproape fără modificări structurale sau modificări tehnologice în producție. Injecția cu un singur punct are un avantaj față de carburator în ceea ce privește economia de combustibil, respectarea mediului și stabilitatea relativă și fiabilitatea parametrilor. Dar, în răspunsul clapetei de accelerație a motorului, pierde injecția cu un singur punct. Un alt dezavantaj: atunci când se utilizează injecția cu un singur punct, precum și atunci când se utilizează un carburator, până la 30% din benzină se așează pe pereții colectorului.

Sistemele de injecție cu un singur punct, desigur, au fost un pas înainte în comparație cu sistemele de alimentare cu carburator, dar nu mai îndeplinesc cerințele moderne.

Sistemele sunt mai perfecte injecție multipunct, în care alimentarea cu combustibil a fiecărui cilindru se efectuează individual. Injecția distribuită este mai puternică, mai economică și mai complexă. Utilizarea unei astfel de injecții crește puterea motorului cu aproximativ 7-10 procente. Principalele avantaje ale injecției distribuite:

• capacitatea de a regla automat la diferite viteze și, în consecință, de a îmbunătăți umplerea cilindrilor, ca urmare, cu aceeași putere maximă, mașina accelerează mult mai repede;
• benzina este injectată aproape de supapa de admisie, ceea ce reduce semnificativ pierderile de decantare ale galeriei de admisie și permite un control mai precis al livrării combustibilului.

Ca un alt mijloc eficient de optimizare a arderii amestecului și de creștere a eficienței unui motor pe benzină, acesta implementează simplu
principii. Și anume: pulverizează mai bine combustibilul, se amestecă mai bine cu aerul și elimină mai competent amestecul finit în diferite moduri de funcționare ale motorului. Drept urmare, motoarele cu injecție directă consumă mai puțin combustibil decât motoarele convenționale cu „injecție” (mai ales atunci când conduc în liniște la turație mică); cu același volum de lucru, oferă o accelerație mai intensă a mașinii; au evacuare mai curată; garantează o capacitate mai mare de litri datorită raportului de compresie mai mare și a efectului de răcire a aerului atunci când combustibilul este evaporat în cilindri. În același timp, au nevoie de benzină de înaltă calitate, cu un conținut redus de sulf și impurități mecanice, pentru a asigura funcționarea normală a echipamentelor de combustibil.

Și doar principala discrepanță între GOST-uri, în prezent în vigoare în Rusia și Ucraina, și standardele europene este conținutul crescut de sulf, hidrocarburi aromatice și benzen. De exemplu, standardul ruso-ucrainean permite prezența a 500 mg de sulf în 1 kg de combustibil, în timp ce Euro-3 - 150 mg, Euro-4 - doar 50 mg și Euro-5 - doar 10 mg. Sulful și apa sunt capabile să activeze procesele de coroziune pe suprafața pieselor, iar resturile sunt o sursă de uzură abrazivă a găurilor calibrate ale duzelor și a perechilor de pompe de piston. Ca urmare a uzurii, presiunea de lucru a pompei scade și calitatea atomizării benzinei se deteriorează. Toate acestea se reflectă în caracteristicile motoarelor și în uniformitatea funcționării acestora.

Mitsubishi a fost primul care a folosit un motor cu injecție directă pe o mașină de producție. Prin urmare, vom lua în considerare dispozitivul și principiile de funcționare a injecției directe folosind exemplul unui motor GDI (Injection Direct Injection). Motorul GDI poate funcționa într-un amestec ultra-slab de aer-combustibil: raportul masă aer / combustibil până la 30-40: 1.

Raportul maxim posibil pentru motoarele tradiționale cu injecție cu injecție distribuită este de 20-24: 1 (merită reamintit că compoziția optimă, așa-numita stoichiometrică, este de 14,7: 1) - dacă excesul de aer este mai mare, amestecul supra-slab pur și simplu nu se va aprinde. Pe motorul GDI, combustibilul atomizat se află în cilindru sub forma unui nor, concentrat în zona bujiei.

Prin urmare, deși amestecul este în general supra-slab, este aproape de compoziția stoichiometrică a bujiei și este foarte inflamabil. În același timp, amestecul slab din restul volumului are o tendință de detonare mult mai mică decât cea stoichiometrică. Această ultimă circumstanță vă permite să măriți raportul de compresie și, prin urmare, să măriți atât puterea, cât și cuplul. Datorită faptului că atunci când combustibilul este injectat și evaporat în cilindru, sarcina de aer este răcită - umplerea cilindrilor este oarecum îmbunătățită, iar probabilitatea de detonare este din nou redusă.

Principalele diferențe de proiectare între GDI și injecția convențională:

Pompa de combustibil de înaltă presiune (TNVD). O pompă mecanică (similară cu o pompă de injecție cu motorină) dezvoltă o presiune de 50 bari (pentru un motor cu injecție, o pompă electrică din rezervor creează o presiune de aproximativ 3-3,5 bari în linie).

• Duzele de atomizare cu presiune ridicată creează forma flăcării combustibilului, în conformitate cu modul de funcționare al motorului. În modul de funcționare a puterii, injecția are loc în modul de admisie și se formează o flacără conică aer-combustibil. În modul de operare super-slab, injecția are loc la sfârșitul cursei de compresie și un combustibil compact de aer
  o torță care direcționează coroana pistonului concav direct la bujie.
• Piston. O adâncitură este realizată în partea de jos a unei forme speciale, cu ajutorul căreia amestecul combustibil-aer este direcționat către zona bujiei.
• Conducte de admisie. La motorul GDI sunt folosite orificii de admisie verticale, care asigură formarea așa-numitului din cilindru. „Vârtej invers”, direcționând amestecul combustibil-aer către dop și îmbunătățind umplerea cilindrilor cu aer (într-un motor convențional, vârtejul din cilindru este învârtit în direcția opusă).

Moduri de operare a motorului GDI

În total, există trei moduri de funcționare a motorului:

• Combustie supercurentă (injecție cu cursă de compresie).
• Modul de alimentare (injecție pe cursa de admisie).
• Mod în două etape (injecție la cursele de admisie și compresie) (utilizat la Euro-modificări).

Mod de combustie super-slab(injecție de combustibil pe cursa de compresie). Acest mod este utilizat la sarcini reduse: în timpul conducerii liniștite în oraș și când conduceți în afara orașului cu o viteză constantă (până la 120 km / h). Combustibilul este injectat de o torță compactă la sfârșitul cursei de compresie către piston, reflectat din acesta, amestecat cu aer și vaporizat către bujie. Deși amestecul este extrem de slab în volumul principal al camerei de ardere, încărcătura din zona dopului este suficient de bogată pentru a fi aprinsă de o scânteie și pentru a aprinde restul amestecului. Prin urmare, motorul funcționează fără probleme chiar și cu un raport aer / combustibil global de 40: 1.

Funcționarea motorului pe un amestec foarte slab a pus o nouă problemă - neutralizarea gazelor de eșapament. Faptul este că, în acest mod, oxizii de azot reprezintă cea mai mare parte a acestora și, prin urmare, un convertor catalitic convențional devine ineficient. Pentru a rezolva această problemă, a fost aplicată recircularea gazelor de eșapament (EGR-Recircularea gazelor de eșapament), care reduce brusc cantitatea de oxizi de azot formați și a fost instalat un catalizator suplimentar de NO.

Sistemul EGR „diluează” amestecul combustibil-aer cu gaze de eșapament, reduce temperatura de ardere în camera de ardere, astfel „amortizând” formarea activă a oxizilor nocivi, inclusiv NOx. Cu toate acestea, este imposibil să se asigure neutralizarea completă și stabilă a NOx numai de către EGR, deoarece odată cu creșterea sarcinii motorului, cantitatea de gaz de eșapament recirculată trebuie redusă. Prin urmare, pe motorul cu injecție directă a fost instalat un catalizator NO.

Există două tipuri de catalizatori pentru reducerea emisiilor de NOx - selectiv (tip selectiv de reducere) și
tip acumulativ (tip de capcană NOx). Catalizatorii de tip stocare sunt mai eficienți, dar extrem de sensibili la combustibilii cu conținut ridicat de sulf, la care cei selectivi sunt mai puțin sensibili. În consecință, catalizatorii de stocare sunt instalați pe modele pentru țările cu conținut scăzut de sulf în benzină și catalizatori selectivi pentru restul.

Modul de alimentare(injecție pe cursul de admisie). Așa-numitul „mod de amestecare omogen” este utilizat pentru conducerea intensivă a orașului, traficul suburban de mare viteză și depășirea. Combustibilul este injectat la cursa de admisie de către o torță conică, amestecându-se cu aerul și formând un amestec omogen, ca într-un motor convențional cu injecție multipunct. Compoziția amestecului este apropiată de stoichiometrică (14,7: 1)

Mod în două etape(injecție pe cursele de admisie și compresie). Acest mod vă permite să măriți cuplul motorului atunci când șoferul, deplasându-se la turații mici, apasă brusc pedala de accelerație. Când motorul funcționează la turații reduse și un amestec bogat este alimentat brusc în el, probabilitatea de detonare crește. Prin urmare, injecția se efectuează în două etape. O cantitate mică de combustibil este injectată în cilindru pe cursa de admisie și răcește aerul din cilindru. În acest caz, cilindrul este umplut cu un amestec ultra-slab (aproximativ 60: 1), în care nu au loc procese de detonare. Apoi, la sfârșitul măsurii
prin compresie, este livrat un jet compact de combustibil, care aduce raportul aer / combustibil din cilindru la un „bogat” 12: 1.

De ce este introdus acest mod doar pentru mașinile destinate pieței europene? Da, deoarece vitezele mici și blocajele de trafic constante sunt inerente în Japonia, iar Europa este autostradă lungă și viteză mare (și, prin urmare, sarcini mari ale motorului).

Mitsubishi a fost pionier în utilizarea injecției directe de combustibil. Astăzi, tehnologia similară este utilizată de Mercedes (CGI), BMW (HPI), Volkswagen (FSI, TFSI, TSI) și Toyota (JIS). Principiul principal de funcționare al acestor sisteme de putere este similar - alimentarea cu benzină nu a tractului de admisie, ci direct la camera de ardere și formarea unui strat cu strat sau a unei formări omogene de amestec în diferite moduri de funcționare ale motorului. Dar astfel de sisteme de combustibil au și ele diferențe, uneori destul de semnificative. Principalele sunt presiunea de lucru în sistemul de alimentare cu combustibil, amplasarea injectoarelor și designul acestora.

Puțin diferit de omologii pe benzină. Principala diferență poate fi considerată aprinderea amestecului combustibil-aer, care are loc nu dintr-o sursă externă (scânteie de aprindere), ci din cauza unei compresii și încălziri puternice.

Cu alte cuvinte, combustibilul se aprinde spontan într-un motor diesel. În acest caz, combustibilul trebuie furnizat la o presiune extrem de mare, deoarece este necesar să pulverizați combustibilul în cilindrii motorului diesel cât mai eficient posibil. În acest articol, vom vorbi despre ce sisteme de injecție pentru motoarele diesel sunt utilizate în mod activ astăzi și vom lua în considerare și designul și principiul lor de funcționare.

Citiți în acest articol

Cum funcționează sistemul de alimentare cu combustibil al unui motor diesel

După cum s-a menționat mai sus, un motor diesel auto-aprinde un amestec funcțional de combustibil și aer. În acest caz, la început, numai aerul este furnizat cilindrului, apoi acest aer este puternic comprimat și se încălzește prin comprimare. Pentru a avea loc un incendiu, alimentați-vă spre sfârșitul cursei de compresie.

Având în vedere că aerul este foarte comprimat, combustibilul trebuie, de asemenea, injectat la presiune înaltă și atomizat eficient. În diferite motoare diesel, presiunea de injecție poate diferi, începând de la o medie de 100 de atmosfere și terminând cu un indicator impresionant de peste 2 mii de atmosfere.

Pentru cea mai eficientă alimentare cu combustibil și pentru a asigura condiții optime de autoaprindere a încărcăturii, urmată de arderea completă a amestecului, injecția de combustibil este implementată printr-un injector diesel.

Se pare că, indiferent de tipul de sistem de alimentare utilizat, există întotdeauna două elemente principale în motoarele diesel:

• dispozitiv pentru crearea unei presiuni ridicate a combustibilului;

Cu alte cuvinte, pe multe motoare diesel, se creează presiune (de către o pompă de combustibil de înaltă presiune), iar combustibilul diesel este furnizat cilindrilor prin intermediul injectoarelor. În ceea ce privește diferențele, în diferite sisteme de alimentare cu combustibil, pompa poate avea unul sau alt design, iar injectoarele diesel în sine diferă și ele prin design.

De asemenea, sistemele de alimentare pot diferi prin amplasarea anumitor elemente constitutive, pot avea scheme de control diferite etc. Să aruncăm o privire mai atentă la sistemele de injecție ale motoarelor diesel.

Sistemele de putere ale motorului diesel: o privire de ansamblu

Dacă împărțim sistemele de putere ale motoarelor diesel, care sunt cele mai răspândite, se pot distinge următoarele soluții:

• Sistem de alimentare cu energie, care se bazează pe pompă de injecție în linie (pompă de injecție în linie);
• Sistemul de alimentare cu combustibil, care are o pompă de injecție de tip distribuție;
• Soluții pentru injectoare de pompă;
• Injecție de combustibil Common Rail (acumulator de înaltă presiune în common rail).

Aceste sisteme au, de asemenea, un număr mare de subspecii și, în fiecare caz, unul sau alt tip este cel principal.

• Deci, să începem cu cea mai simplă schemă, care presupune prezența unei pompe de combustibil în linie. Pompa de injecție în linie este o soluție bine cunoscută și dovedită care a fost utilizată pe motoarele diesel de mai bine de o duzină de ani. O astfel de pompă este utilizată activ pe echipamente speciale, camioane, autobuze etc. Comparativ cu alte sisteme, pompa este destul de mare ca mărime și greutate.

Pe scurt, se bazează pompele de injecție în linie. Numărul lor este egal cu numărul cilindrilor motorului. Perechea de piston este un cilindru care se mișcă într-un „pahar” (manșon). Când se deplasează în sus, combustibilul este comprimat. Apoi, când presiunea atinge valoarea necesară, se deschide o supapă specială.

Ca urmare, combustibilul pre-comprimat intră în injector și apoi este injectat. După ce pistonul începe să se deplaseze înapoi în jos, orificiul de admisie a combustibilului se deschide. Prin canal, combustibilul umple spațiul de deasupra pistonului, apoi ciclul se repetă. Pentru ca motorina să intre în perechile de piston, există în plus o pompă de rapel separată în sistem.

Pistoanele în sine funcționează datorită faptului că există un arbore cu came în dispozitivul de pompare. Acest arbore funcționează similar în cazul în care camele „împing” supapa. Arborele pompei în sine este acționat de motor, deoarece pompa de injecție este conectată la motor prin intermediul unui ambreiaj de avans de injecție. Ambreiajul specificat vă permite să reglați funcționarea și să reglați pompa de injecție în timpul funcționării motorului.

• Sistemul de alimentare cu pompă de distribuție nu diferă prea mult de schema cu o pompă de injecție în linie. Pompa de injecție de distribuție este similară cu cea din linie, în timp ce numărul de perechi de piston este redus în ea.

Cu alte cuvinte, dacă într-o pompă în linie, sunt necesare perechi pentru fiecare cilindru, atunci într-o pompă de distribuție, sunt suficiente 1 sau 2 perechi de piston. Faptul este că o pereche în acest caz este suficientă pentru a furniza combustibil la 2, 3 sau chiar 6 cilindri.

Acest lucru a devenit posibil datorită faptului că pistonul a reușit nu numai să se deplaseze în sus (compresie) și în jos (intrare), ci și să se rotească în jurul axei. Această rotație a făcut posibilă realizarea deschiderii alternative a orificiilor de ieșire prin care combustibilul diesel este furnizat la duze sub presiune ridicată.

Dezvoltarea ulterioară a acestei scheme a dus la apariția unei pompe rotative de injecție mai moderne. Într-o astfel de pompă, se folosește un rotor, în care sunt instalate pistoni. Aceste piston se deplasează unul către celălalt, iar rotorul se rotește. Acesta este modul în care combustibilul diesel este comprimat și distribuit peste cilindrii motorului.

Principalul avantaj al pompei de distribuție și a variantelor sale este greutatea redusă și compactitatea. În același timp, este mai dificil să configurați acest dispozitiv. Din acest motiv, circuitele electronice de control și reglare sunt utilizate suplimentar.

• Sistemul de alimentare de tip „pompă-injector” este un circuit în care inițial nu există o pompă separată de combustibil de înaltă presiune. Mai precis, duza și secțiunea pompei au fost combinate într-o singură carcasă. Se bazează pe perechea de piston deja familiară.

Soluția are o serie de avantaje față de sistemele care utilizează pompe de combustibil de înaltă presiune. În primul rând, alimentarea cu combustibil a cilindrilor individuali poate fi ajustată cu ușurință. De asemenea, dacă un injector eșuează, restul va funcționa.

De asemenea, utilizarea injectoarelor unitare vă permite să scăpați de o acționare separată a pompei de injecție. Pistoanele din unitatea de injecție sunt conduse de arborele cu came de distribuție, care este instalat în. Aceste caracteristici au permis ca motoarele diesel cu duză cu pompă să se răspândească nu numai pe camioane, ci și pe autoturismele mari (de exemplu, SUV-urile diesel).

• Sistemul Common Rail este una dintre cele mai avansate soluții de injecție a combustibilului. De asemenea, această schemă de putere vă permite să obțineți o eficiență maximă în același timp cu cea ridicată. În același timp, toxicitatea gazelor de eșapament este, de asemenea, redusă.

Sistemul a fost dezvoltat de compania germană Bosch în anii '90. Luând în considerare avantajele evidente într-un timp scurt, marea majoritate a motoarelor cu combustie internă diesel din autoturisme și camioane au început să fie echipate exclusiv cu Common Rail.

Proiectarea generală a dispozitivului se bazează pe așa-numitul acumulator de înaltă presiune. Mai simplu spus, combustibilul este sub presiune constantă, după care este alimentat la duze. În ceea ce privește acumulatorul de presiune, acest acumulator este de fapt o conductă de combustibil, unde combustibilul este pompat folosind o pompă de injecție separată.

Sistemul Common Rail seamănă parțial cu un motor cu injecție pe benzină, care are o șină de combustibil cu injectoare. Benzina este pompată în șină (șina de combustibil) sub presiune scăzută de la pompa de combustibil din rezervor. La un motor diesel, presiunea este mult mai mare, combustibilul pompează pompa de injecție.

Datorită faptului că presiunea din acumulator este constantă, a devenit posibil să se realizeze o injecție rapidă și „multistrat” de combustibil prin injectoare. Sistemele moderne ale motoarelor Common Rail permit injectoarelor să realizeze până la 9 injecții măsurate.

Drept urmare, un motor diesel cu un astfel de sistem de alimentare este economic, eficient, funcționează ușor, liniștit și elastic. De asemenea, utilizarea unui acumulator de presiune a făcut posibilă simplificarea proiectării pompei de injecție pe motoarele diesel.

Adăugăm că injecția de înaltă precizie pe motoarele Common Rail este complet electronică, deoarece o unitate de control separată monitorizează funcționarea sistemului. Sistemul folosește un grup de senzori care permit controlerului să determine exact cât de mult combustibil diesel trebuie furnizat cilindrilor și în ce moment.

Să rezumăm

După cum puteți vedea, fiecare dintre sistemele de putere considerate ale motorului diesel are propriile sale avantaje și dezavantaje. Dacă vorbim despre cele mai simple soluții cu pompă de injecție în linie, principalul lor avantaj poate fi considerat posibilitatea reparației și disponibilitatea service-ului.

În circuitele cu injectoare unitare, trebuie amintit că aceste elemente sunt sensibile la calitatea combustibilului și la puritatea acestuia. Pătrunderea chiar și a celor mai mici particule poate deteriora unitatea de injecție, în urma căreia va trebui înlocuit un element scump.

În ceea ce privește sistemele Common Rail, principalul dezavantaj este nu numai costul inițial ridicat al unor astfel de soluții, ci și complexitatea și costul ridicat al reparațiilor și întreținerii ulterioare. Din acest motiv, calitatea combustibilului și starea filtrelor de combustibil trebuie monitorizate constant, precum și întreținerea de rutină efectuată în timp util.

Citește și

Tipuri de injectoare diesel în diferite sisteme de alimentare cu combustibil de înaltă presiune. Principiul de funcționare, metodele de control al injectorului, caracteristicile de proiectare.

Primele sisteme de injecție au fost mecanice (Fig. 2.61), nu electronice, iar unele dintre ele (precum sistemul extrem de eficient BOSCH) au fost extrem de inteligente și au funcționat bine. Pentru prima dată, sistemul de injecție mecanică a combustibilului a fost dezvoltat la Daimler Benz, iar prima mașină de producție cu injecție pe benzină a fost produsă în 1954. Principalele avantaje ale sistemului de injecție față de sistemele de carburator sunt următoarele:

Absența unei rezistențe suplimentare la fluxul de aer la admisie, care are loc în carburator, care asigură o creștere a umplerii cilindrilor și a puterii litrului motorului;

Distribuția mai precisă a combustibilului către cilindrii individuali;

Un grad semnificativ mai mare de optimizare a compoziției amestecului combustibil la toate modurile de funcționare ale motorului, ținând cont de starea acestuia, ceea ce duce la o îmbunătățire a eficienței combustibilului și la o scădere a toxicității gazelor de eșapament.

Cu toate acestea, în cele din urmă, sa dovedit că este mai bine să folosiți electronice în acest scop, ceea ce face posibil ca sistemul să fie mai mic, mai fiabil și mai adaptabil la cerințele diferitelor motoare. Unele dintre cele mai vechi sisteme electronice de injecție au fost un carburator din care au fost îndepărtate toate sistemele de combustibil „pasiv” și instalate unul sau doi injectori. Astfel de sisteme se numesc „injecție centrală (punct unic)” (Fig. 2.62 și 2.64).

Orez. 2,62. Unitate de injecție centrală (cu un singur punct)

Orez. 2,64. Diagrama sistemului central de injecție a combustibilului: 1 - alimentarea cu combustibil;

Orez. 2,63. Unitate electronică de comandă 2 - admisie aer; 3 - supapă de accelerație de către un motor cu patru cilindri; 4 - conductă de admisie; Valvetronic BMW 5 - injector; 6 - motor

În prezent, cele mai răspândite sunt sistemele de injecție electronică distribuite (multipunct). Este necesar să ne oprim mai mult pe studiul acestor sisteme de putere.

SISTEM DE ALIMENTARE CU INJECȚIE ELECTRONICĂ DE BENZINĂ DISTRIBUITĂ (TIP MOTRONIC)

În sistemul central de injecție, amestecul este furnizat și distribuit peste cilindrii din interiorul galeriei de admisie (Fig. 2.64).

Cel mai modern sistem distribuit de injecție a combustibilului se distinge prin faptul că un injector separat este instalat în tractul de admisie al fiecărui cilindru, care la un moment dat injectează o porție măsurată de benzină în supapa de admisie a cilindrului corespunzător. Benzină primită

în cilindru, se evaporă și se amestecă cu aerul, formând un amestec combustibil. Motoarele cu astfel de sisteme de putere au un consum mai bun de combustibil și niveluri mai scăzute de poluanți în gazele de eșapament în comparație cu motoarele cu carburator.

Funcționarea injectoarelor este controlată de o unitate de control electronic (ECU) (Fig. 2.63), care este un computer special care recepționează și procesează semnale electrice din sistemul senzorilor, compară citirile acestora cu valorile,

stocate în memoria computerului și furnizează semnale electrice de control la electrovalvele injectoarelor și altor elemente de acționare. În plus, ECU efectuează în mod constant diagnostice

Orez. 2,65. Diagrama sistemului de injecție distribuită de combustibil Motronic: 1 - alimentarea cu combustibil; 2 - admisie de aer; 3 - supapă de accelerație; 4 - conductă de admisie; 5 - duze; 6 - motor

Sistemul de injecție a combustibilului și, în cazul unei defecțiuni, îl avertizează pe șofer cu ajutorul unui bec de avertizare instalat în tabloul de bord. Defecțiunile grave sunt stocate în memoria unității de control și pot fi citite în timpul diagnosticării.

Sistemul de alimentare cu injecție distribuită are următoarele componente:

Sistem de alimentare și purificare a combustibilului;

Sistem de alimentare și purificare a aerului;

Sistem de recuperare și combustie a vaporilor de benzină;

Piesa electronica cu un set de senzori;

Sistemul de evacuare a gazelor de eșapament și de ardere.

Sistem de alimentare cu combustibil constă dintr-un rezervor de combustibil, o pompă electrică de combustibil, un filtru de combustibil, conducte și o șină de combustibil cu injectoare și un regulator de presiune a combustibilului.

Orez. 2,66. Pompa submersibilă de combustibil electric; a - admisie de combustibil cu pompă; b - vedere exterioară a pompei și a secțiunii de pompare a unei pompe de combustibil de tip rotativ cu acționare electrică; в - unelte; g - rolă; d - lamelar; e - schema secțiunii pompei de tip rotativ: 1 - corp; 2 - zona de aspirație; 3 - rotor; 4 - zona de injectare; 5 - sensul de rotație

Orez. 2,67. Sina de alimentare a unui motor cu cinci cilindri cu injectoare montate, regulator de presiune și conexiune de control al presiunii

Pompa electrică de combustibil(de obicei cu role) poate fi instalat atât în ​​interiorul rezervorului de gaz (Fig. 2.66), cât și în exterior. Pompa de combustibil este pornită de un releu electromagnetic. Benzina este aspirată de pompă din rezervor și, în același timp, spală și răcește motorul electric al pompei. La ieșirea pompei există o supapă de reținere care împiedică scurgerea combustibilului din conducta de presiune atunci când pompa de combustibil este oprită. O supapă de siguranță servește la limitarea presiunii.

Combustibilul care vine de la pompa de combustibil, la o presiune de cel puțin 280 kPa, trece printr-un filtru fin de combustibil și intră în conducta de combustibil. Filtrul are un corp metalic umplut cu un element filtrant de hârtie.

Rampă(fig. 2.67) este o structură goală de care sunt atașate duzele și regulatorul de presiune. Rampa este înșurubată la galeria de admisie a motorului. De asemenea, pe șină este instalat un accesoriu care servește la controlul presiunii combustibilului. Conexiunea este închisă cu un șurub pentru a o proteja de contaminare.

Duză(Fig. 2.68) are un corp metalic, în interiorul căruia se află o electrovalvă, formată dintr-o înfășurare electrică, un miez de oțel, un arc și un ac de închidere. În partea de sus a duzei, există un filtru mic de plasă care protejează atomizatorul duzei (care are găuri foarte mici) de contaminare. Inelele de cauciuc asigură etanșarea necesară între șină, duză și scaunul galeriei de admisie. Fixarea duzei

pe rampă folosind o clemă specială. Există contacte electrice pe corpul duzei pentru conectare

Orez. 2,68. Injectoare solenoide pentru motor pe benzină: stânga - GM, dreapta - Bosch

Orez. 2,69. Controlul presiunii combustibilului: 1 - carcasă; 2 - capac; 3 - o conductă de ramificare pentru un furtun de vid; 4 - membrana; 5 - supapă; A - cavitatea combustibilului; B - cavitatea de vid

Orez. 2,70. Țeavă de intrare din plastic cu rezervor de aer și corp de accelerație

conectarea conectorului electric. Reglarea cantității de combustibil injectat de injector se realizează prin schimbarea lungimii impulsului electric aplicat contactelor injectorului.

Regulator de presiune combustibilul (Fig. 2.69) servește la schimbarea presiunii în șină, în funcție de vidul din galeria de admisie. Corpul de oțel al regulatorului găzduiește o supapă cu ac cu arc, conectată la o membrană. Pe de o parte, diafragma este influențată de presiunea combustibilului din șină și, pe de altă parte, de vidul din galeria de admisie. Cu o creștere a vidului, în timp ce închideți supapa de accelerație, supapa se deschide, excesul de combustibil este drenat prin conducta de scurgere înapoi în rezervor și presiunea din șină scade.

Recent, au apărut sisteme de injecție în care nu există un regulator de presiune a combustibilului. De exemplu, nu există un regulator de presiune pe rampa motorului V8 a unui nou Range Rover, iar amestecul de combustibil este asigurat numai prin funcționarea injectoarelor, care primesc semnale de la unitatea electronică.

Sistem de alimentare și purificare a aerului constă dintr-un filtru de aer cu un element de filtrare înlocuibil, o țeavă a clapetei de accelerație cu un amortizor și un regulator de ralanti, un receptor și o țeavă de evacuare (Fig. 2.70).

Receptor trebuie să aibă un volum suficient de mare pentru a netezi pulsațiile aerului care intră în cilindrii motorului.

Conducta clapetei de accelerație fixat pe receptor și servește la schimbarea cantității de aer care intră în cilindrii motorului. Schimbarea cantității de aer se efectuează cu ajutorul clapetei de accelerație, care este rotită în corp prin intermediul unei acționări prin cablu de la pedala de gaz. Un senzor de poziție a clapetei de accelerație și un regulator de ralanti sunt instalate pe corpul clapetei de accelerație. Conducta de accelerație are deschideri pentru aspirarea, care este utilizată de sistemul de recuperare a vaporilor de benzină.

Recent, proiectanții sistemelor de injecție încep să folosească un dispozitiv de comandă electric, atunci când nu există o conexiune mecanică între pedala de gaz și supapa de accelerație (Fig. 2.71). În astfel de modele, senzorii poziției sale sunt instalați pe pedala de gaz, iar supapa de accelerație este rotită de un motor pas cu pas cu un reductor. Motorul electric rotește clapeta conform semnalelor de la computerul care controlează funcționarea motorului. În astfel de modele, nu este asigurată doar execuția precisă a comenzilor conducătorului auto, dar este, de asemenea, posibil să se influențeze funcționarea motorului, corectând erorile conducătorului auto, prin acțiunea sistemelor electronice de control al stabilității vehiculului și a altor siguranțe electronice moderne. sisteme.

Orez. 2,71. Supapă cu clapetă electrică Orez. 2,72. Senzorii inductivi de tip stâlp asigură arborele cotit și controlul distribuitorului motorului la scufundări

Apele

Senzor de poziție a clapetei de accelerație este un potențiometru, al cărui glisor este conectat la arborele clapetei de accelerație. Când rotiți clapeta de accelerație, rezistența electrică a senzorului și tensiunea de alimentare a acestuia se schimbă, care este semnalul de ieșire pentru ECU. Sistemele electrice de control al clapetei de accelerație utilizează cel puțin doi senzori pentru a permite computerului să determine direcția de mișcare a clapetei de accelerație.

Regulator de ralanti servește la reglarea turației de ralanti a arborelui cotit al motorului prin schimbarea cantității de aer care trece în jurul supapei de accelerație închise. Regulatorul constă dintr-un motor pas cu pas controlat de un ECU și o supapă conică. În sistemele moderne cu computere de comandă a motorului mai puternice, nu se controlează controlerele de ralanti. Calculatorul, analizând semnalele de la numeroși senzori, controlează durata impulsurilor de curent electric care vin la injectoare și funcționarea motorului în toate modurile, inclusiv la ralanti.

Instalat între filtrul de aer și galeria de admisie senzor de debit de masă combustibil. Senzorul modifică frecvența semnalului electric furnizat la ECU, în funcție de cantitatea de aer care trece prin conductă. Acest senzor furnizează ECU-ului un semnal electric corespunzător temperaturii aerului de intrare. Cele mai vechi sisteme de injecție electronică au folosit senzori pentru a estima volumul de aer intrat. În conducta de admisie a fost instalat un amortizor, care a deviat cu cantități diferite în funcție de presiunea aerului de intrare. Un potențiometru a fost conectat la clapetă, care a schimbat rezistența în funcție de cantitatea de rotație a clapetei. Senzorii moderni de curgere a aerului de masă funcționează folosind principiul schimbării rezistenței electrice a unui fir încălzit sau a unei folii conductoare atunci când acesta este răcit de fluxul de aer care intră. Calculatorul de control, care primește și semnale de la senzorul de temperatură a aerului de admisie, poate determina masa aerului care intră în motor.

Pentru a controla corect funcționarea sistemului de injecție distribuită, unitatea electronică necesită semnale de la alți senzori. Acestea din urmă includ: senzor de temperatură a lichidului de răcire, senzor de poziție și viteză a arborelui cotit, senzor de viteză a vehiculului, senzor de lovire, senzor de concentrație de oxigen (instalat în conducta frontală a sistemului de evacuare în versiunea sistemului de injecție cu feedback).

Semiconductorii, care schimbă rezistența electrică la schimbarea temperaturii, sunt folosiți în principal ca senzori de temperatură. Senzorii de poziție și viteza arborelui cotit sunt de obicei de tip inductiv (Fig. 2.72). Acestea emit impulsuri de curent electric atunci când volanta cu semne pe el se rotește.

Orez. 2.73. Schema adsorbantului: 1 - aer de admisie; 2 - supapă de accelerație; 3 - galerie de admisie a motorului; 4 - supapă pentru purjarea vasului cu cărbune activ; 5 - semnal de la ECU; 6 - un vas cu cărbune activ; 7 - aerul ambiant; 8 - vapori de combustibil în rezervorul de combustibil

Sistemul de alimentare cu injecție distribuită poate fi secvențial sau paralel. Într-un sistem de injecție paralel, în funcție de numărul de cilindri ai motorului, mai multe injectoare sunt declanșate în același timp. Într-un sistem de injecție secvențială, un singur injector specific este declanșat la momentul potrivit. În al doilea caz, ECU trebuie să primească informații despre momentul în care fiecare piston este aproape de TDC în cursa de admisie. Acest lucru necesită nu numai un senzor de poziție a arborelui cotit, ci și senzor de poziție a arborelui cu came. Mașinile moderne sunt de obicei echipate cu motoare cu injecție secvențială.

Pentru captarea vaporilor de benzină, care se evaporă din rezervorul de combustibil, toate sistemele de injecție folosesc adsorberi speciali cu cărbune activ (fig. 2.73). Cărbunele activ, situat într-un recipient special conectat printr-o conductă la rezervorul de combustibil, absoarbe bine vaporii de benzină. Pentru a scoate benzina din adsorber, acesta din urmă este suflat cu aer și conectat la galeria de admisie a motorului.

astfel încât funcționarea motorului să nu fie perturbată în acest caz, purjarea se efectuează numai la anumite moduri de funcționare ale motorului, cu ajutorul unor supape speciale care se deschid și se închid la comanda ECU.

Utilizarea sistemelor de injecție de feedback senzori de concentrație de oxigen daîn gazele de eșapament care sunt instalate în sistemul de eșapament cu un convertor catalitic.

Convertor catalitic(Fig. 2.74;

Orez. 2,74. Convertor catalitic cu două straturi în trei căi pentru gaze de eșapament: 1 - senzor de concentrație de oxigen pentru o buclă de control închisă; 2 - purtător bloc monolitic; 3 - element de montare sub formă de plasă de sârmă; 4 - izolație termică cu dublă carcasă a neutralizatorului

2.75) este instalat în sistemul de evacuare pentru a reduce conținutul de substanțe nocive din gazele de eșapament. Neutralizatorul conține un catalizator de reducere (rodiu) și doi catalizatori de oxidare (platină și paladiu). Catalizatorii oxidanți favorizează oxidarea hidrocarburilor nearse (CH) la vapori de apă,

Orez. 2,75. Aspectul convertorului

și monoxid de carbon (CO) la dioxid de carbon. Un catalizator reducător reduce oxizii de azot nocivi NOx la azot inofensiv. Deoarece acești convertoare catalitice reduc conținutul a trei substanțe nocive din gazele de eșapament, acestea sunt numite catalizatori cu trei componente.

Funcționarea unui motor de mașină pe benzină cu plumb duce la defectarea unui convertor catalitic scump. Prin urmare, în majoritatea țărilor, utilizarea benzinei cu plumb este interzisă.

Un convertor catalitic cu trei căi funcționează cel mai eficient atunci când un amestec stoichiometric este furnizat motorului, adică cu un raport aer / combustibil de 14,7: 1 sau un raport de aer în exces de unul. Dacă există prea puțin aer în amestec (de exemplu, puțin oxigen), atunci CH și CO nu se vor oxida complet (arde) până la un produs secundar sigur. Dacă există prea mult aer, descompunerea N0X în oxigen și azot nu poate fi asigurată. Prin urmare, a apărut o nouă generație de motoare, în care compoziția amestecului a fost ajustată constant pentru a obține o corespondență exactă cu raportul de aer în exces cc = 1 folosind un senzor de concentrație de oxigen (sonda lambda) (Fig. 2.77), încorporat în sistemul de evacuare .

Orez. 2,76. Dependența eficienței neutralizatorului de raportul de aer în exces

Orez. 2,77. Dispozitiv senzor de concentrație de oxigen: 1 - inel de etanșare; 2 - corp metalic cu fir și hexagon "la cheie"; 3 - izolator ceramic; 4 - fire; 5 - manșetă de etanșare a firelor; 6 - contactul curent al cablului de alimentare al încălzitorului; 7 - ecran protector exterior cu orificiu pentru aerul atmosferic; 8 - extragere de curent a semnalului electric; 9 - încălzitor electric; 10 - vârf ceramic; 11 - ecran de protecție cu orificiu pentru gazele de eșapament

Acest senzor detectează cantitatea de oxigen din gazele de eșapament, iar semnalul său electric este utilizat de ECU, care modifică cantitatea de combustibil injectată în consecință. Principiul de funcționare al senzorului este capacitatea de a trece ionii de oxigen prin el însuși. Dacă conținutul de oxigen de pe suprafețele active ale senzorului (dintre care unul este în contact cu atmosfera și celălalt cu gazele de eșapament) este semnificativ diferit, există o schimbare bruscă a tensiunii la bornele senzorului. Uneori sunt instalați doi senzori de concentrație de oxigen: unul - înainte de neutralizator și celălalt - după.

Pentru ca catalizatorul și senzorul de concentrație de oxigen să funcționeze eficient, acestea trebuie încălzite la o anumită temperatură. Temperatura minimă la care sunt reținute 90% din substanțele nocive este de aproximativ 300 ° C. Trebuie evitată supraîncălzirea convertorului catalitic, deoarece aceasta poate deteriora umplerea și bloca parțial pasajul gazului. Dacă motorul începe să funcționeze intermitent, combustibilul ars în catalizator, crescând brusc temperatura acestuia. Uneori, câteva minute de funcționare intermitentă a motorului pot fi suficiente pentru a deteriora complet convertorul catalitic. Acesta este motivul pentru care sistemele electronice din motoarele moderne trebuie să detecteze și să prevină greșelile și să-l avertizeze pe șofer cu privire la gravitatea problemei. Uneori, încălzitoarele electrice sunt utilizate pentru a accelera încălzirea convertorului catalitic după pornirea unui motor rece. Senzorii de concentrație de oxigen utilizați în prezent au aproape toți elemente de încălzire. La motoarele moderne, pentru a limita emisiile de substanțe nocive în atmosferă

În timpul încălzirii motorului, convertoarele precatalitice sunt instalate cât mai aproape posibil de galeria de evacuare (Fig. 2.78) pentru a asigura încălzirea rapidă a convertorului catalitic la temperatura de funcționare. Senzorii de oxigen sunt instalați înainte și după convertor.

Pentru a îmbunătăți performanța de mediu a motorului, este necesar nu numai să îmbunătățim convertoarele de gaze de eșapament, ci și să îmbunătățim procesele care au loc în motor. A devenit posibilă reducerea conținutului de hidrocarburi prin reducere

„Volumele de crăpătură”, cum ar fi jocul dintre piston și peretele cilindrului deasupra inelului de compresie superior și cavitățile din jurul scaunelor supapei.

Un studiu amănunțit al fluxului amestecului combustibil în interiorul cilindrului folosind tehnologia computerizată a făcut posibilă asigurarea unei combustii mai complete și un nivel mai scăzut de CO. Nivelul de NOx a fost redus de sistemul EGR prin extragerea unei cantități de gaz din sistemul de evacuare și alimentarea acestuia în fluxul de aer admis. Aceste măsuri și controlul rapid și precis al performanțelor tranzitorii ale motorului pot reduce emisiile la minimum chiar înainte de catalizator. Pentru a accelera încălzirea convertorului catalitic și intrarea acestuia în modul de funcționare, se utilizează și metoda de alimentare secundară cu aer a colectorului de evacuare folosind o pompă electrică specială.

O altă metodă eficientă și răspândită de neutralizare a produselor dăunătoare din gazele de eșapament este arderea după flacără, care se bazează pe capacitatea componentelor combustibile ale gazelor de eșapament (CO, CH, aldehide) de a se oxida la temperaturi ridicate. Gazele de eșapament pătrund în camera de ardere, care are un ejector, prin care pătrunde aerul încălzit din schimbătorul de căldură. Arderea are loc în cameră,

Orez. 2,78. Galerie de evacuare a motorului iar aprinderea este utilizată pentru aprindere

cu neutralizator preliminar lumânare.

INJECȚIE DIRECTĂ DE BENZINĂ

Primele sisteme de injectare a benzinei direct în cilindrii motorului au apărut în prima jumătate a secolului XX. și au fost folosite pe motoarele aeronavelor. Încercările de a utiliza injecția directă în motoarele pe benzină ale mașinilor au fost întrerupte în anii 40 ai secolului al XIX-lea, deoarece astfel de motoare erau scumpe, neeconomice și fumau puternic la modurile de putere mare. Injectarea benzinei direct în cilindri este o provocare. Injectorele cu injecție directă pe benzină funcționează în condiții mai dificile decât cele instalate în galeria de admisie. Capul blocului în care urmează să fie instalate astfel de injectoare se dovedește a fi mai complicat și mai scump. Timpul alocat procesului de formare a amestecului cu injecție directă este semnificativ redus, ceea ce înseamnă că pentru o bună formare a amestecului este necesar să se furnizeze benzină sub presiune ridicată.

Specialiștii Mitsubishi au reușit să facă față tuturor acestor dificultăți, care au aplicat pentru prima dată sistemul de injecție directă pe benzină pe motoarele auto. Prima mașină de producție Mitsubishi Galant cu un motor 1.8 GDI (injecție directă pe benzină) a apărut în 1996 (Fig. 2.81). Acum motoarele cu injecție directă de benzină sunt produse de Peugeot-Citroen, Renault, Toyota, DaimlerChrysler și alți producători (Fig. 2.79; 2.80; 2.84).

Avantajele sistemului de injecție directă sunt în principal îmbunătățirea economiei de combustibil, precum și o oarecare creștere a puterii. Primul se datorează capacității unui motor cu injecție directă de a funcționa

Orez. 2,79. Schema unui motor Volkswagen FSI cu injecție directă de benzină

Orez. 2,80. În 2000, PSA Peugeot-Citroen a introdus motorul său HPI de 2 litri, cu patru cilindri, cu injecție directă de benzină, care ar putea funcționa cu un amestec slab

pe amestecuri foarte slabe. Creșterea puterii se datorează în principal faptului că organizarea procesului de furnizare a combustibilului la cilindrii motorului face posibilă creșterea raportului de compresie la 12,5 (la motoarele convenționale care funcționează pe benzină, rareori este posibil să se stabilească raportul de compresie peste 10 datorită apariției detonării).

În motorul GDI, pompa de combustibil asigură o presiune de 5 MPa. Un injector electromagnetic, instalat în chiulasă, injectează benzină direct în cilindrul motorului și poate funcționa în două moduri. În funcție de semnalul electric furnizat, acesta poate injecta combustibil fie cu o torță conică puternică, fie cu un jet compact (Fig. 2.82). Fundul pistonului are o formă specială sub forma unei adâncituri sferice (Fig. 2.83). Această formă face posibilă rotirea aerului de intrare, direcționarea combustibilului injectat către bujia instalată în centrul camerei de ardere. Firul conductei de admisie nu este situat lateral, ci vertical

Orez. 2,81. Motor Mitsubishi GDI - primul motor de producție cu injecție directă de benzină

dar de sus. Nu are coturi ascuțite și, prin urmare, aerul este furnizat la viteză mare.

Orez. 2,82. Duza motorului GDI poate funcționa în două moduri, oferind o torță puternică (a) sau compactă (b) de benzină pulverizată

În funcționarea unui motor cu un sistem de injecție directă, se pot distinge trei moduri diferite:

1) modul de funcționare pe amestecuri super-slabe;

2) modul de funcționare pe un amestec stoichiometric;

3) modul de accelerare bruscă de la turații mici;

Primul mod folosit atunci când mașina se deplasează fără accelerații bruște la o viteză de aproximativ 100-120 km / h. Acest mod folosește un amestec de combustibil foarte slab cu un raport de aer în exces mai mare de 2,7. În condiții normale, un astfel de amestec nu poate fi aprins de o scânteie, astfel încât injectorul injectează combustibil într-o torță compactă la sfârșitul cursei de compresie (ca la un motor diesel). O adâncitură sferică în piston direcționează fluxul de combustibil către electrozii bujiei, unde concentrația mare de vapori de benzină permite amestecului să se aprindă.

Al doilea mod Se folosește la conducerea unei mașini la viteză mare și la accelerații accentuate, atunci când este necesar să se obțină o putere mare. Acest mod de mișcare necesită o compoziție stoichiometrică a amestecului. Un amestec din această compoziție este extrem de inflamabil, dar motorul GDI are un grad crescut de

prin compresie și pentru a preveni detonarea, injectorul injectează combustibil cu o torță puternică. Un combustibil fin atomizat umple cilindrul și se evaporă pentru a răci suprafețele cilindrului, reducând probabilitatea de detonare.

Al treilea mod este necesar să se obțină un cuplu mare atunci când pedala de gaz este apăsată brusc când motorul este

funcționează la viteze mici. Acest mod de funcționare al motorului diferă prin faptul că injectorul este declanșat de două ori pe parcursul unui ciclu. În timpul cursei de admisie în cilindru pentru

Orez. 2,83. Pistonul unui motor cu injecție directă de benzină are o formă specială (procesul de ardere deasupra pistonului)

4. Ordinul nr. 1031. 97

Orez. 2,84. Caracteristici de proiectare ale motorului cu injecție directă pe benzină Audi 2.0 FSI

răcirea acestuia cu o torță puternică este injectată cu un amestec ultra-slab (a = 4.1). La sfârșitul cursei de compresie, injectorul injectează din nou combustibil, dar cu o torță compactă. În acest caz, amestecul din cilindru este îmbogățit și nu are loc detonarea.

Comparativ cu un motor convențional cu injecție multipunct, un motor GDI este cu aproximativ 10% mai economic și emite cu 20% mai puțin dioxid de carbon. Creșterea puterii motorului ajunge la 10%. Cu toate acestea, după cum se arată în funcționarea mașinilor cu motoare de acest tip, acestea sunt foarte sensibile la conținutul de sulf din benzină.

Orbital a dezvoltat procesul original original de injectare directă a benzinei. În acest proces, benzina este injectată în cilindrii motorului, care este pre-amestecată cu aerul folosind o duză specială. Duza Orbital este formată din două duze, combustibil și aer.

Orez. 2,85. Funcționarea duzei orbitale

Aerul este furnizat jeturilor de aer într-o formă comprimată de la un compresor special la o presiune de 0,65 MPa. Presiunea combustibilului este de 0,8 MPa. În primul rând, se declanșează jetul de combustibil și apoi, la momentul potrivit, jetul de aer, prin urmare, un amestec de combustibil-aer este injectat în cilindru cu o torță puternică sub forma unui aerosol (Fig. 2.85).

Un injector situat în chiulasă lângă bujie injectează un jet de combustibil și aer direct pe electrozii bujiei pentru a asigura o aprindere bună.

»Sistem de injecție a combustibilului - scheme și principiul de funcționare

Diferite sisteme și tipuri de injecție de combustibil.

Injector de combustibil Nu este altceva decât o supapă controlată automat. Injectoarele de combustibil fac parte dintr-un sistem mecanic care injectează combustibil în camerele de ardere la intervale regulate. Injectoarele de combustibil sunt capabile să se deschidă și să se închidă de mai multe ori într-o secundă. În ultimii ani, carburatoarele utilizate anterior pentru livrarea combustibilului au fost în mare parte înlocuite de injectoare.

• Injector de clapetă și clapetă.

Corpul clapetei de accelerație este cel mai simplu tip de injecție. La fel ca și carburatoarele, injectorul de accelerație este situat deasupra motorului. Aceste injectoare seamănă foarte mult cu carburatoarele, cu excepția muncii lor. La fel ca carburatoarele, nu au un vas cu combustibil sau jeturi. În această formă, injectoarele îl transferă direct în camerele de ardere.

• Sistem de injectare continuă.

După cum sugerează și numele, există un flux continuu de combustibil din injectoare. Intrarea sa în cilindri sau tuburi este controlată de supape de admisie. Există un flux continuu de combustibil la o rată variabilă în injecție continuă.

• Port de injecție central (CPI).

Acest circuit folosește un tip special de fitinguri numite „papuci de supapă”. Pompele de supapă sunt supapele utilizate pentru a controla intrarea și ieșirea combustibilului către cilindru. Acesta pulverizează combustibil la fiecare lovitură folosind un tub atașat la un injector central.

• Injecție de combustibil cu mai multe porturi sau cu mai multe puncte - schemă de lucru.

Unul dintre cele mai avansate scheme de injecție de combustibil din zilele noastre se numește „injecție multipunct sau multiport”. Acesta este un tip de injecție dinamică care conține un injector separat pentru fiecare cilindru. Într-un sistem de injecție cu combustibil cu mai multe porturi, toate injectoarele îl pulverizează simultan fără întârziere. Injecția multipunct simultană este una dintre cele mai avansate setări mecanice care permite combustibilului din cilindru să se aprindă instantaneu. Prin urmare, cu injecția de combustibil în mai multe puncte, șoferul va primi un răspuns rapid.

Schemele moderne de injecție a combustibilului sunt sisteme mecanice computerizate destul de complexe care depășesc injectoarele de combustibil. Întregul proces este controlat de un computer. Și diferite părți reacționează conform instrucțiunilor date. Există o serie de senzori care se adaptează prin trimiterea de informații importante către computer. Există diferiți senzori care monitorizează consumul de combustibil, nivelurile de oxigen și altele.

Deși această diagramă a sistemului de alimentare cu combustibil este mai complexă, funcționarea diferitelor sale părți este extrem de rafinată. Ajută la controlul nivelului de oxigen și al consumului de combustibil, ceea ce ajută la evitarea consumului inutil de combustibil în motor. Injectorul de combustibil oferă mașinii dvs. potențialul de a îndeplini sarcini cu un grad ridicat de precizie.

Pentru diferite sisteme de alimentare cu combustibil, este adesea necesară spălarea cu echipamente speciale.

Esența schemei de injecție directă în camera de ardere

Pentru o persoană care nu are o mentalitate tehnică, înțelegerea acestei probleme este o sarcină extrem de dificilă. Dar totuși, este necesară cunoașterea diferențelor dintre această modificare a motorului de la una de injecție sau carburator. Pentru prima dată, motoarele cu injecție directă au fost utilizate într-un model Mercedes-Benz din 1954, dar această modificare a câștigat o mare popularitate datorită Mitsubishi sub numele de Injecție directă pe benzină.

Și de atunci, acest design a fost folosit de multe mărci cunoscute, cum ar fi:

• Infinit,
• Vad,
• Motoare generale,
• Hyundai,
• Mercedes-Benz,
• Mazda.

Mai mult, fiecare dintre firme își folosește propriul nume pentru sistemul în cauză. Dar principiul funcționării rămâne același.

Creșterea popularității sistemului de injecție a combustibilului este facilitată de indicatorii de eficiență și de respectare a mediului, deoarece la utilizarea acestuia, emisia de substanțe nocive în atmosferă este redusă semnificativ.

Principalele caracteristici ale sistemului de injecție a combustibilului

Principiul de bază al acestui sistem este acela că combustibilul este injectat direct în cilindrii motorului. Sistemul necesită de obicei două pompe de combustibil pentru a funcționa:

1. primul este situat în rezervorul cu benzină,
2. al doilea este pe motor.

Mai mult, a doua este o pompă de înaltă presiune, care uneori livrează mai mult de 100 de bari. Aceasta este o condiție necesară pentru funcționare, deoarece combustibilul intră în cilindru în timpul cursei de compresie. Presiunea ridicată este principalul motiv pentru structura specială a duzelor, care sunt realizate sub formă de inele O din teflon.

Acest sistem de combustibil, spre deosebire de un sistem de injecție convențional, este un sistem de amestec intern cu formare stratificată sau uniformă a unei mase de combustibil-aer. Metoda de formare a amestecului se modifică odată cu modificarea sarcinii motorului. Vom înțelege funcționarea motorului cu o formare strat-cu-strat și omogenă a amestecului combustibil-aer.

Lucrați cu amestec stratificat de combustibil

Datorită caracteristicilor structurale ale colectorului (prezența amortizoarelor care închid fundul), accesul în fund este blocat. La cursa de admisie, aerul pătrunde în partea superioară a cilindrului, după o anumită rotație a arborelui cotit, combustibilul este injectat pe cursa de compresie, care necesită o presiune mare a pompei. Apoi, amestecul rezultat este suflat de un vârtej de aer la lumânare. În momentul aplicării scânteii, benzina va fi deja bine amestecată cu aerul, ceea ce contribuie la o combustie de înaltă calitate. În același timp, decalajul creează un fel de carcasă, care reduce pierderile și crește eficiența, reducând astfel consumul de combustibil.

Trebuie remarcat faptul că lucrul cu injecție stratificată de combustibil este cea mai promițătoare direcție, deoarece în acest mod se poate realiza cea mai optimă combustie a combustibilului.

Formarea omogenă a amestecului de combustibil

În acest caz, procesele în curs sunt și mai ușor de înțeles. Combustibilul și aerul necesare pentru ardere pătrund aproape simultan în cilindrul motorului în timpul cursei de admisie. Chiar înainte ca pistonul să ajungă în punctul mort superior, amestecul aer-combustibil este într-o stare mixtă. Formarea unui amestec de înaltă calitate se datorează presiunii ridicate de injecție. Sistemul trece de la un mod de operare la altul datorită analizei datelor primite. Ca rezultat, acest lucru duce la o creștere a economiei motorului.

Principalele dezavantaje ale injecției de combustibil

Toate avantajele unui sistem de injecție directă de combustibil sunt realizate numai atunci când se utilizează benzină care îndeplinește anumite criterii de calitate. Ar trebui să fie sortate. Cerințele privind numărul octanic pentru sistem nu au caracteristici mari. O răcire bună a amestecului aer-combustibil se realizează și la utilizarea benzinelor cu cifre octanice de la 92 la 95.

Cele mai stricte cerințe sunt prezentate tocmai în ceea ce privește purificarea benzinei, compoziția sa, conținutul de plumb, sulf și murdărie. Nu ar trebui să existe deloc sulf, deoarece prezența acestuia va duce la uzura rapidă a echipamentelor de combustibil și la defectarea electronice. Dezavantajele includ și costul crescut al sistemului. Acest lucru se datorează complexității crescânde a designului, care la rândul său duce la o creștere a costului componentelor.

Rezultate

Analizând informațiile de mai sus, este sigur să spunem că sistemul cu injecție directă de combustibil în camera de ardere este mai promițător și modern decât injecția cu distribuție. Vă permite să măriți semnificativ eficiența motorului datorită calității ridicate a amestecului aer-combustibil. Principalul dezavantaj al sistemului este prezența unor cerințe ridicate pentru calitatea benzinei, costul ridicat de reparații și întreținere. Și atunci când utilizați benzină de calitate scăzută, necesitatea unor reparații și întreținere mai frecvente crește dramatic.

Unde este supapa EGR - curățarea sau modul de înăbușire a EGR Motor diesel rotativ - proiectarea motorului
Sistem de frânare auto - reparație sau înlocuire Motorina nu va porni, defecțiuni și motive
Sistemul de răcire a motorului mașinii, principiul de funcționare, defecțiuni

Scopul principal al sistemului de injecție (un alt nume este sistemul de injecție) este de a asigura furnizarea în timp util de combustibil a cilindrilor de lucru ai motorului cu ardere internă.

În prezent, un astfel de sistem este utilizat în mod activ pe motoarele cu combustie internă diesel și pe benzină. Este important să înțelegem că sistemul de injecție va fi foarte diferit pentru fiecare tip de motor.

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

Deci, în motoarele cu combustie internă pe benzină, procesul de injecție contribuie la formarea unui amestec combustibil-aer, după care este aprins forțat de o scânteie.

La motoarele cu combustie internă diesel, combustibilul este furnizat sub presiune ridicată, când o parte a amestecului de combustibil este combinată cu aer comprimat fierbinte și se aprinde spontan aproape instantaneu.

Sistemul de injecție rămâne o parte esențială a sistemului de combustibil general al oricărui vehicul. Elementul central de lucru al unui astfel de sistem este injectorul (injectorul) de combustibil.

După cum s-a menționat mai devreme, diferite tipuri de sisteme de injecție sunt utilizate în motoarele pe benzină și dieselurile, pe care le vom lua în considerare pe scurt în acest articol și le vom analiza în detaliu în publicațiile ulterioare.

Tipuri de sisteme de injecție pe motoare cu combustie internă pe benzină

Motoarele pe benzină utilizează următoarele sisteme de alimentare cu combustibil - injecție centrală (injecție mono), injecție multipunct (multipunct), injecție combinată și injecție directă.

Injecție centrală

Combustibilul este furnizat sistemului central de injecție de un injector de combustibil situat în galeria de admisie. Deoarece există o singură duză, acest sistem de injecție se mai numește și injecție mono.

Sistemele de acest tip și-au pierdut relevanța astăzi, deci nu sunt prevăzute în modelele de mașini noi, cu toate acestea, în unele modele vechi ale unor mărci de mașini pot fi găsite.

Avantajele injecției mono includ fiabilitatea și ușurința utilizării. Dezavantajele unui astfel de sistem sunt nivelul scăzut de respectare a mediului de către motor și consumul ridicat de combustibil.

Injecție distribuită

Sistemul de injecție multipunct furnizează combustibil separat fiecărui cilindru echipat cu propriul său injector de combustibil. În acest caz, ansamblul combustibilului este format numai în galeria de admisie.

În prezent, majoritatea motoarelor pe benzină sunt echipate cu un sistem distribuit de livrare a combustibilului. Avantajele unui astfel de sistem sunt ecologice, consum optim de combustibil, cerințe moderate pentru calitatea combustibilului consumat.

Injecție directă

Unul dintre cele mai avansate și avansate sisteme de injecție. Principiul de funcționare a unui astfel de sistem este alimentarea directă (injecția) cu combustibil în camera de ardere a cilindrilor.

Sistemul direct de alimentare cu combustibil face posibilă obținerea unei compoziții de înaltă calitate a ansamblurilor de combustibil în toate etapele funcționării ICE pentru a îmbunătăți procesul de ardere al amestecului combustibil, a crește puterea de funcționare a motorului și a reduce nivelul de evacuare gaze.

Dezavantajele acestui sistem de injecție includ un design complex și cerințe ridicate pentru calitatea combustibilului.

Injecție combinată

Sistemul de acest tip combină două sisteme - injecție directă și distribuție. Este adesea folosit pentru a reduce emisiile de elemente toxice și gaze de eșapament, obținând astfel un nivel ridicat de respectare a mediului de către motor.

Toate sistemele de alimentare cu combustibil utilizate pe motoarele cu combustie internă pe benzină pot fi echipate cu dispozitive de control mecanice sau electronice, dintre care acesta din urmă este cel mai avansat, deoarece oferă cei mai buni indicatori de eficiență și respectarea mediului a motorului.

Alimentarea cu combustibil în astfel de sisteme poate fi efectuată continuu sau discret (impuls). Potrivit experților, alimentarea cu combustibil impuls este cea mai adecvată și eficientă și este utilizată în prezent la toate motoarele moderne.

Tipuri de sisteme de injecție pentru motoarele diesel cu ardere internă

Motoarele diesel moderne folosesc sisteme de injecție, cum ar fi un sistem pompă-injector, un sistem common rail, un sistem cu o pompă de injecție în linie sau de distribuție (pompă de combustibil de înaltă presiune).

Cele mai populare și considerate a fi cele mai progresive dintre acestea sunt sistemele: Common Rail și injectoarele de unitate, despre care vom vorbi mai detaliat mai jos.

Pompa de injecție este elementul central al oricărui sistem de alimentare cu motor diesel.

La motoarele diesel, alimentarea amestecului combustibil poate fi efectuată atât în ​​camera preliminară, cât și direct în camera de combustie (injecție directă).

Astăzi, se acordă preferință sistemului de injecție directă, care se distinge printr-un nivel de zgomot crescut și o funcționare a motorului mai slabă comparativ cu injecția în precameră, dar în același timp este oferit un indicator mult mai important - eficiența.

Sistem de injecție unitate-injector

Un sistem similar este utilizat pentru alimentarea și injectarea unui amestec de combustibil sub presiune ridicată de un dispozitiv central - duze de pompare.

După cum sugerează și numele, caracteristica cheie a acestui sistem este că într-un singur dispozitiv (duza pompei) două funcții sunt combinate simultan: generarea presiunii și injecția.

Dezavantajul de proiectare al acestui sistem este că pompa este echipată cu o acționare de tip constant de la arborele cu came al motorului (nu oprit), ceea ce duce la uzura rapidă a structurii. Din această cauză, producătorii optează din ce în ce mai mult pentru sistemul de injecție Common Rail.

Sistem de injecție Common Rail (injecție acumulator)

Acesta este un sistem de alimentare cu vehicule mai avansat pentru majoritatea motoarelor diesel. Numele său provine de la elementul structural principal - șina combustibilului, comună tuturor injectoarelor. Common Rail în traducere din engleză înseamnă doar - o rampă comună.

Într-un astfel de sistem, combustibilul este furnizat injectorilor de combustibil din șină, care este numit și acumulator de înaltă presiune, motiv pentru care sistemul are un al doilea nume - sistemul de injecție a bateriei.

Sistemul Common Rail prevede trei etape de injecție - preliminară, principală și suplimentară. Acest lucru face posibilă reducerea zgomotului și vibrațiilor motorului, eficientizarea procesului de autoaprindere a combustibilului și reducerea cantității de emisii nocive în atmosferă.

Pentru a controla sistemele de injecție pe motoarele diesel, sunt furnizate dispozitive mecanice și electronice. Sistemele mecanice vă permit să controlați presiunea de lucru, volumul și timpul de injectare a combustibilului. Sistemele electronice permit un control mai eficient al motoarelor cu combustie internă diesel în general.