- „Care este injecția de combustibil”. Injecție directă Care sunt sistemele de injecție în mașini

D. Sosnin

Începem să publicăm articole despre sisteme moderne de injecție de combustibil pentru motoarele cu combustie internă cu benzină.

1. Observații preliminare

2. Avantajele sistemelor de injecție

Acest lucru duce la faptul că din amestecul TV omogen creat în carburator, în diferite cilindri ICE se formează sarcini inegale de combustibil-aer. Ca urmare, motorul nu oferă puterea calculată, uniformitatea cuplului este pierdută, consumul de combustibil și cantitatea de substanțe nocive din gazele de eșapament cresc.

Combaterea acestui fenomen în motoarele cu carburate este foarte dificilă. De asemenea, trebuie menționat că un carburator modern funcționează pe principiul atomizării, în care pulverizarea benzinei are loc într-un flux de aer atras în cilindri. În acest caz, se formează picături destul de mari de combustibil (Fig. 3, a),

Ceea ce nu asigură amestecarea de înaltă calitate a benzinei și a aerului. Amestecarea slabă și picăturile mari facilitează depunerea benzinei pe pereții galeriei de admisie și pe pereții cilindrilor în timpul aspirației amestecului TV. Însă, cu pulverizarea forțată a benzinei sub presiune printr-o duză calibrată de duză, particulele de combustibil pot avea dimensiuni semnificativ mai mici în comparație cu pulverizarea benzinei în timpul atomizării (Fig. 3, b). Benzina este pulverizată în mod eficient într-un fascicul îngust, sub presiune înaltă (Fig. 3, c).

S-a constatat că la pulverizarea benzinei pe particule cu un diametru mai mic de 15 ... 20 microni, amestecarea sa cu oxigenul atmosferic nu se produce ca o greutate a particulelor, ci la nivel molecular. Acest lucru face ca amestecul de televiziune să fie mai rezistent la scăderi de temperatură și presiune în cilindru și conductele lungi ale colectorului de admisie, ceea ce contribuie la arderea sa mai completă.

Așa că ideea s-a născut din înlocuirea duzelor de atomizare ale unui carburator inerțial mecanic cu o duză de injecție inerțială centrală (CFV), care se deschide pentru un anumit timp printr-un semnal de control al impulsului electric de la o unitate de automatizare electronică. În același timp, pe lângă pulverizarea de înaltă calitate și amestecarea eficientă a benzinei cu aerul, este ușor să obțineți o precizie mai mare a distribuției lor într-un amestec TV în toate modurile posibile de funcționare ICE.

Astfel, datorită utilizării unui sistem de alimentare cu combustibil cu injecție de benzină, motoarele automobilelor moderne nu au dezavantajele de mai sus inerente motoarelor cu carburator, adică. acestea sunt mai economice, au o putere specifică mai mare, mențin cuplul constant într-o gamă largă de viteze de rotație, iar emisia de substanțe nocive în atmosferă cu gaze de evacuare este minimă.

3. Sistem de injecție de benzină mono-jetronic

În fig. 4 prezintă unitatea centrală de injecție a sistemului Mono-Jetronic. Din figură se poate observa că duza de injecție centrală (CFV) este montată pe o galerie de admisie standard în loc de un carburator convențional.

Dar spre deosebire de carburator, în care automatizarea formării amestecului se realizează prin control mecanic, în monosistemul de injecție se utilizează un control pur electronic.

În fig. 5 prezintă o diagramă funcțională simplificată a sistemului Mono-Jetronic.

Unitatea de control electronic (ECU) funcționează de la senzorii de intrare 1-7, care înregistrează starea curentă și modul de funcționare al motorului. Pe baza combinației de semnale de la acești senzori și folosind informații din caracteristicile tridimensionale ale injecției în computer, se calculează începutul și durata stării deschise a duzei centrale 15.

Pe baza datelor calculate, în computer se formează un semnal electronic de control al impulsului S pentru DSP. Acest semnal acționează asupra înfășurării 8 a solenoidului magnetic al duzei, a cărei valvă de închidere 11 se deschide, iar prin duza de pulverizare 12, benzina este forțată sub o presiune de 1,1 bar în conducta de alimentare cu combustibil 19 este pulverizată în galeria de admisie printr-o supapă de accelerație 14.

Pentru dimensiunile date ale plăcii de orificiu a supapei de accelerație și a secțiunii calibrate a duzei de pulverizare, cantitatea în masă de aer care trece în cilindri este determinată de gradul de deschidere a supapei de accelerație, iar cantitatea de masă de gaz injectată în fluxul de aer este determinată de durata stării deschise a duzei și de presiunea de reținere (de lucru) în linia de alimentare cu combustibil 19.

Pentru ca benzina să ardă complet și mai eficient, masa benzinei și a aerului din amestecul TV trebuie să fie într-un raport strict definit egal cu 1/14,7 (pentru gradele mari de octan de benzină). Acest raport se numește stoechiometric și corespunde unui coeficient de aer în exces egal cu unitatea. Coeficientul a \u003d Md / M0, unde M0 este cantitatea de masă de aer necesară teoretic pentru arderea completă a unei porții date de benzină, iar Md este masa de aer arsă.

Din acest lucru este clar că în orice sistem de injecție de combustibil trebuie să existe în mod necesar un metru din masa de aer admisă în buteliile motorului la aspirație.

În sistemul Mono-Jetronic, masa de aer este calculată în computer folosind citirile a doi senzori (a se vedea Fig. 4): temperatura aerului de intrare (DTV) și poziția clapetei (DPD). Primul este situat direct pe calea fluxului de aer din partea superioară a duzei de injecție centrală și este un termistor semiconductor în miniatură, iar al doilea este un potențiometru rezistiv, al cărui motor este montat pe axa rotativă (PDZ) a valvei de accelerație.

Întrucât o poziție unghiulară specifică a valvei de accelerație corespunde unei cantități volumetrice strict definite de flux de aer, potențiometrul de accelerație servește ca un contor de debit de aer. În sistemul Mono-Jetronic, este de asemenea un senzor de încărcare a motorului.

Dar masa de aer admis depinde în mare măsură de temperatură. Aerul rece este mai dens, ceea ce înseamnă mai greu. Pe măsură ce temperatura crește, densitatea aerului și masa acestuia scad. Efectul temperaturii este luat în considerare de senzorul DTV.

Senzorul DTV al temperaturii aerului de admisie, precum un termistor cu nichel cu semiconductor cu un coeficient de temperatură negativ de rezistență, schimbă valoarea rezistenței de la 10 la 2,5 kOhm când temperatura se schimbă de la -30 la + 20 ° С. Semnalul senzorului DTV este utilizat numai în acest interval de temperatură. În acest caz, durata de bază a injecției de benzină este ajustată folosind ECU în intervalul 20 ... 0%. Dacă temperatura aerului de intrare este peste + 20 ° C, semnalul senzorului DTV este blocat în computer și senzorul nu este utilizat.

Semnalele de la senzorii de poziție a clapetei de accelerație (ДПД) și temperatura aerului de admisie (ДТВ) în caz de defecțiuni ale acestora sunt dublate în ECU de semnalele senzorilor de viteză a motorului (DOD) și de temperatura de răcire a motorului (ДТД).

Durata necesară (de bază) a stării deschise a duzei de injecție centrală este determinată din volumul de aer calculat în computer, precum și de la semnalul de viteză al motorului primit de la senzorul de turație al motorului.

Deoarece presiunea de reținere Pt în linia de alimentare cu combustibil (PBM) este constantă (pentru Mono-Jetronic Pt \u003d 1 ... 1,1 bar), iar debitul duzei este setat de secțiunea transversală totală a orificiilor duzei, timpul de deschidere al duzei determină în mod unic numărul benzină injectată. Momentul injecției (în fig. 5, semnalul de la senzorul DMV) este de obicei setat simultan cu semnalul pentru a aprinde amestecul TV din sistemul de aprindere (după 180 ° de rotație a arborelui cotit al motorului).

Astfel, cu controlul electronic al procesului de formare a amestecului, asigurarea unei precizii ridicate a dozajului de benzină injectat în cantitatea măsurată de masă de aer este o sarcină ușor rezolvată și, în final, precizia de contorizare este determinată nu de automatizarea electronică, ci de exactitatea de fabricație și fiabilitatea funcțională a senzorilor de intrare și a duzelor de injecție.

În fig. Figura 6 prezintă partea principală a sistemului Mono-Jetronic - duza centrală de injecție (DSP).

Duza de injecție centrală este o supapă de gaz, care se deschide cu un impuls electric provenit de la unitatea de control electronică. Pentru a face acest lucru, duza are un solenoid electromagnetic 8 cu miez magnetic mobil 14. Principala problemă la crearea de supape pentru injecția pulsului este necesitatea de a asigura o viteză mare de răspuns a dispozitivului de închidere a supapei 9 atât pentru deschidere cât și pentru închidere. Soluția problemei se obține prin atenuarea miezului magnetic al solenoidului, creșterea curentului în semnalul de control al impulsului, selectarea elasticității arcului de întoarcere 13, precum și a formei suprafețelor de la sol pentru duza de pulverizare 10.

Duza duzei (Fig. 6, a) este realizată sub forma unui clopot al unui tub tubular, al cărui număr este de obicei nu mai puțin de șase. Unghiul de la vârful soclului stabilește deschiderea jetului de injecție, care are forma unei pâlnii. Cu această formă, un flux de benzină nu cade pe accelerație chiar și atunci când este deschis puțin, ci zboară în două crescute subțiri ale unui gol de deschidere.

Duza centrală a sistemului Mono-Jetronic asigură în mod fiabil durata minimă a stării deschise a duzei de pulverizare 11 timp de 1 ± 0,1 ms. În timpul unui astfel de timp și la o presiune de lucru de 1 bar, se injectează aproximativ o miligramă de benzină printr-o duză de pulverizare cu o suprafață de 0,08 mm2. Aceasta corespunde unui consum de combustibil de 4 l / h la viteza minimă de ralanti (600 rpm) a unui motor cald. Când porniți și încălziți un motor rece, duza se deschide mai mult timp (până la 5 ... 7 ms). Pe de altă parte, durata maximă a injecției pe un motor încălzit (starea deschisă a duzei) este limitată de turația maximă a motorului (6500 ... 7000 min-1) în regim de accelerație completă și nu poate fi mai mare de 4 ms. În acest caz, frecvența de ceas a dispozitivului de închidere a duzei la ralanti este de cel puțin 20 Hz, iar la încărcare completă - nu mai mult de 200 ... 230 Hz.

Senzorul DPD pentru poziția accelerației (potențiometru de accelerație) prezentat în fig. 7. Sensibilitatea sa la rotația motorului trebuie să îndeplinească cerința de ± 0,5 grade unghiulare de rotație a axei 13 a clapetei de accelerație. Poziția unghiulară strictă a axei accelerației determină începutul a două moduri de funcționare a motorului: modul ralanti (3 ± 0,5 °) și modul de încărcare completă (72,5 ± 0,5 °).

Pentru a asigura precizia și fiabilitatea ridicată, pistele rezistive ale potențiometrului, dintre care patru, sunt incluse în conformitate cu circuitul prezentat în Fig. 7b, iar axa glisorului potențiometrului (alunecare cu doi pini) este așezată într-un rulment simplu din teflon fără întoarcere.

Potențiometrul și computerul sunt conectate printr-un cablu cu patru fire prin conector. Pentru a crește fiabilitatea conexiunilor, contactele din conector și din cipul potențiometrului sunt placate cu aur. Contactele 1 și 5 sunt proiectate pentru a furniza o tensiune de referință de 5 ± 0,01 V. Contactele 1 și 2 sunt utilizate pentru a elimina tensiunea semnalului atunci când accelerația este rotită printr-un unghi de la 0 la 24 ° (0 ... 30 - viteza de ralanti; 3.. .24 ° - modul de încărcare a motorului scăzută). Contacte 1 și 4 - pentru a elimina tensiunea semnalului atunci când accelerația este rotită printr-un unghi de la 18 la 90 ° (18 ... 72,5 ° - modul de încărcare medie, 72,5 ... 90 ° - modul complet de încărcare a motorului).

Tensiunea semnalului de la potențiometrul de accelerație este utilizată suplimentar:
  să îmbogățească amestecul TV în timpul accelerării mașinii (se înregistrează viteza schimbării semnalului de la potențiometru);
  să îmbogățească amestecul TV în modul de încărcare completă (valoarea semnalului de la potențiometru este înregistrată după 72,5 ° de rotație a valvei de accelerație în sus);
  pentru a opri injecția de combustibil în modul ralanti forțat (un semnal de potențiometru este înregistrat dacă unghiul de deschidere a clapetei este mai mic de 3 °. Viteza motorului W este monitorizată simultan: dacă W\u003e 2100 min-1, alimentarea cu combustibil este oprită și restabilită din nou la W
  O caracteristică interesantă a sistemului de injecție Mono-Jetronic este prezența unui subsistem de stabilizare a vitezei la ralanti folosind un servomotor electric care acționează asupra axei clapetei de accelerație (Fig. 8). Servomotorul electric este echipat cu un motor invers cu curent continuu 11.

Servomotorul este pornit în modul de repaus și împreună cu circuitul pentru oprirea regulatorului de vid al momentului de aprindere (stabilizarea ralantiului - Fig. 2) asigură stabilizarea vitezei motorului în acest mod.

O astfel de stabilizare a subsistemului inactiv funcționează după cum urmează.

Este un semnal inactiv pentru ECU (comutatorul limită VK se închide cu o tija servo). Prin acest semnal, supapa de închidere pneumatică ZPK este declanșată și canalul de rarefacție de la zona de accelerație a galeriei de admisie la regulatorul de vid BP este închis. Regulatorul de vid din acel moment nu funcționează și timpul de aprindere devine egal cu valoarea unghiului de instalare (6 ° la TDC). În același timp, motorul la ralanti funcționează stabil. Dacă în acest moment aparatul de aer condiționat sau un alt consumator puternic de energie al motorului este pornit (de exemplu, farurile principale ale fasciculului indirect prin generator), atunci viteza acestuia începe să scadă. Motorul se poate bloca. Pentru a preveni acest lucru, la comanda circuitului electronic pentru controlul la ralanti (ESC) din controler, este pornit un actuator electric, care deschide ușor acceleratia. Revoluțiile cresc până la valoarea nominală pentru o temperatură a motorului dată. Este clar că atunci când sarcina este scoasă din motor, viteza acesteia scade la normal cu același servomotor electric.

ECU al sistemului Mono-Jetronic are un microprocesor MCP (vezi Fig. 5) cu memorie de acces permanent și aleatoriu (unitate de memorie). În memoria numai în citire, caracteristica tridimensională de referință a injecției (TXW) este „cusută”. Această caracteristică este într-o oarecare măsură similară caracteristicii tridimensionale a aprinderii, dar diferă prin faptul că parametrul de ieșire nu este momentul de aprindere, ci timpul (durata) stării deschise a duzei de injecție centrală. Coordonatele de intrare ale caracteristicii TXW sunt viteza motorului (semnalul provine de la controlorul sistemului de aprindere) și cantitatea de aer de admisie (calculată de microprocesorul din computerul de injecție). Caracteristica de referință a TXW poartă în sine informații de referință (de bază) cu privire la raportul stoechiometric dintre benzină și aer în amestecul TV în toate condițiile și condițiile de operare ale motorului. Aceste informații sunt selectate din memoria memoriei din microprocesorul ECU în conformitate cu coordonatele de intrare ale caracteristicii TXW (în funcție de semnalele senzorilor DOD, DPD, DTV) și sunt corectate de semnalele de la senzorul de temperatură de răcire (DTD) și senzorul de oxigen (KD).

Senzorul de oxigen trebuie spus separat. Prezența sa în sistemul de injecție vă permite să păstrați constant compoziția amestecului TV într-un raport stoechiometric (a \u003d 1). Acest lucru se realizează prin faptul că senzorul CD funcționează într-un circuit de feedback profund adaptiv de la sistemul de evacuare la sistemul de alimentare cu combustibil (la sistemul de injecție).

Reacționează la diferența de concentrație de oxigen din atmosferă și în gazele de eșapament. De fapt, senzorul CD este o sursă de curent chimic de primul tip (celulă galvanică) cu un electrolit solid (ceramică specială din metal celular) și cu o temperatură de funcționare ridicată (cel puțin 300 ° C). EMF-ul unui astfel de senzor depinde aproape treptat de diferența de concentrație de oxigen la electrozii săi (acoperire cu film platină-radiu pe diferite părți ale ceramicii poroase). Cea mai mare abruptă (diferență) a pasului EMF se încadrează asupra valorii a \u003d 1.

Senzorul CD este înșurubat în conducta de evacuare (de exemplu, în galeria de evacuare) și suprafața sa sensibilă (electrodul pozitiv) se află în fluxul de evacuare. Există fante deasupra firului de montare al senzorului prin care electrodul negativ extern comunică cu aerul atmosferic. La mașinile cu convertizor catalitic de gaz, un senzor de oxigen este instalat în fața catalizatorului și are o bobină de încălzire electrică, deoarece temperatura gazelor de evacuare din fața catalizatorului poate fi mai mică de 300 ° C. În plus, încălzirea electrică a senzorului de oxigen accelerează pregătirea acestuia pentru funcționare.

Cablurile de semnal ale senzorului sunt conectate la computerul de injecție. Când un amestec slab intră în cilindri (a\u003e 1), concentrația de oxigen din gazele de eșapament este puțin mai mare decât cea standard (la a \u003d 1). Senzorul KD generează o tensiune joasă (aproximativ 0,1 V) și ECU corectează durata timpului de injecție a benzinei cu acest semnal în direcția creșterii sale. Coeficientul se apropie din nou de unitate. Când motorul funcționează pe un amestec bogat, senzorul de oxigen generează o tensiune de aproximativ 0,9 V și funcționează în ordine inversă.

Este interesant de menționat că senzorul de oxigen participă la procesul de formare a amestecului numai la modurile de funcționare a motorului, în care îmbogățirea amestecului TV este limitată la\u003e 0,9. Acestea sunt moduri precum încărcarea la viteze mici și medii și ralanti pe un motor cald. În caz contrar, senzorul CD este dezactivat (blocat) în computer, iar compoziția amestecului TV nu este ajustată pentru concentrația de oxigen din gazul de eșapament. Aceasta are loc, de exemplu, în modurile de pornire și încălzire ale unui motor rece și în modurile sale forțate (accelerație și încărcare completă). În aceste moduri, este necesară o îmbogățire semnificativă a amestecului TV și, prin urmare, funcționarea senzorului de oxigen („apăsarea” coeficientului a la unitate) este inacceptabilă aici.

În fig. 10 este o diagramă funcțională a sistemului de injecție Mono-Jetronic cu toate componentele sale.

Orice sistem de injecție din subsistemul său de alimentare cu combustibil conține în mod necesar un inel de combustibil închis, care pornește de la rezervorul de gaz și se termină acolo. Acestea includ: rezervorul de gaz BB, pompa de combustibil electric EBN, filtrul de combustibil fin FTOT, distribuitorul de combustibil RT (în sistemul Mono-Jetronic este duza centrală de injecție) și regulatorul de presiune RD, care funcționează pe principiul unei valve de purjare atunci când presiunea de operare specificată în inelul închis este depășită. (pentru sistemul Mono-Jetronic 1 ... 1,1 bar).

Un inel de combustibil închis are trei funcții:

Utilizarea unui regulator de presiune menține presiunea de lucru necesară constantă pentru distribuitorul de combustibil;

Folosind o diafragmă încărcată cu arc în regulatorul de presiune, păstrează o anumită presiune reziduală (0,5 bar) după oprirea motorului, ceea ce împiedică formarea de dopuri de abur și de aer în liniile de combustibil atunci când motorul se răcește;

Oferă răcirea sistemului de injecție datorită circulației constante a benzinei într-un circuit închis. În concluzie, trebuie remarcat faptul că sistemul Mono-Jetronic este utilizat doar pentru autoturisme de clasă mijlocie, de exemplu, precum mașinile din Germania de Vest: Volkswagen-Passat, Volkswagen-Polo, Audi-80.
REPARATIE & SERVICII-2 "2000

Oarecum diferit de omologii benzinei. Principala diferență poate fi considerată aprinderea amestecului combustibil-aer, care nu provine dintr-o sursă externă (scânteie de aprindere), ci de compresie puternică și încălzire.

Cu alte cuvinte, auto-aprinderea combustibilului are loc într-un motor diesel. În acest caz, combustibilul trebuie furnizat sub presiune extrem de ridicată, deoarece este necesar să pulverizați combustibilul cât mai eficient în buteliile unui motor diesel. În acest articol vom vorbi despre care sisteme de injecție a motoarelor diesel sunt utilizate în mod activ astăzi, precum și de a lua în considerare dispozitivul și principiul de funcționare al acestora.

Citiți acest articol

Cum funcționează un sistem de combustibil al motorului diesel

După cum am menționat mai sus, într-un motor diesel se produce autoaprinderea amestecului de lucru de combustibil și aer. În același timp, numai cilindrul este furnizat aer, apoi acest aer este puternic comprimat și încălzit prin compresie. Pentru ca un incendiu să apară, trebuie să aplicați mai aproape de sfârșitul cursei de compresie.

Având în vedere că aerul este puternic comprimat, combustibilul trebuie, de asemenea, injectat sub presiune înaltă și pulverizat eficient. În diferite motoare diesel, presiunea de injecție poate varia, începând, în medie, de la 100 de atmosfere și terminând cu o cifră impresionantă de peste 2 mii de atmosfere.

Pentru cea mai eficientă furnizare de combustibil și asigurând condiții optime pentru auto-aprinderea încărcăturii, urmată de arderea completă a amestecului, injecția de combustibil este implementată printr-o duză diesel.

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

• un dispozitiv pentru crearea presiunii mari de combustibil;

Cu alte cuvinte, presiunea se acumulează pe mai multe dizelele (pompa de combustibil de înaltă presiune), iar combustibilul diesel este furnizat cilindrilor prin duze. În ceea ce privește diferențele, pompa poate avea un design sau altul în diferite sisteme de alimentare cu combustibil, iar duzele diesel în sine diferă și în ceea ce privește designul lor.

Mai multe sisteme de putere pot diferi în locația anumitor elemente constitutive, pot avea scheme de control diferite etc. Să analizăm mai detaliat sistemele de injecție ale motoarelor diesel.

Sisteme de alimentare diesel: o imagine de ansamblu

Dacă împărțim sistemele de putere ale motoarelor diesel care sunt cele mai utilizate pe scară largă, putem distinge următoarele soluții:

• Sistemul de alimentare, care se bazează pe o pompă de combustibil liniară (pompa de combustibil în linie);
• Sistemul de alimentare cu combustibil, care are o pompă de injecție de tip distribuție;
• Soluții cu duze de pompă;
• Injecție de combustibil Common Rail (acumulator de înaltă presiune în linia comună).

Aceste sisteme au, de asemenea, un număr mare de subspecii, iar în fiecare caz, acesta sau acel tip este principalul.

• Deci, să începem cu cea mai simplă schemă, care presupune prezența unei pompe de combustibil în linie. Pompa de combustibil inline este o soluție de mult timp cunoscută și dovedită, folosită pe motoarele diesel de zeci de ani. O astfel de pompă este folosită activ pe echipamente speciale, camioane, autobuze etc. Dacă o comparați cu alte sisteme, pompa este suficient de mare ca dimensiune și greutate.

Pe scurt, baza pompei de combustibil în linie este. Numărul acestora este egal cu numărul cilindrilor motorului. O pereche de piston este un cilindru care se mișcă într-un „geam” (manșon). Când vă deplasați în sus, combustibilul este comprimat. Apoi, când presiunea atinge valoarea dorită, se deschide o supapă specială.

Ca urmare, combustibilul precompresat intră în duză, după care se produce injecția. După ce pistonul începe să se deplaseze înapoi, se deschide canalul pentru intrarea combustibilului. Prin canal, combustibilul umple spațiul de deasupra pistonului, apoi ciclul se repetă. Pentru ca combustibilul diesel să poată intra în cuplurile cu piston, în sistem există o pompă de rapel separată.

Plonjorii înșiși funcționează datorită faptului că arborele pompei are un arbore cu came. Acest arbore funcționează în mod similar în cazul în care camerele „împing” robinetul. Arborele pompei în sine este acționat de motor, deoarece pompa de combustibil de înaltă presiune este conectată la motor folosind un ambreiaj avans. Cuplarea specificată vă permite să reglați lucrul și să reglați pompa de injecție în timpul funcționării motorului.

• Sistemul de alimentare cu o pompă de distribuție nu este foarte diferit de circuitul cu o pompă în linie. Pompa de combustibil de distribuție este similară cu designul în linie, în timp ce numărul perechilor de piston este redus în ea.

Cu alte cuvinte, dacă în perechea de pompe în linie sunt necesare pentru fiecare cilindru, atunci în distribuție sunt suficiente una sau două perechi de piston. Cert este că o pereche în acest caz este suficientă pentru a alimenta combustibil la 2, 3 sau chiar 6 cilindri.

Acest lucru a devenit posibil datorită faptului că pistonul a fost capabil să 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 succesive a orificiilor de ieșire prin care se furnizează combustibil diesel la duze sub presiune ridicată.

Dezvoltarea ulterioară a acestei scheme a dus la apariția unei pompe de injecție rotative mai moderne. Într-o astfel de pompă, se folosește un rotor, în care sunt instalate pistonele. Aceste plonje se deplasează unul spre celălalt, iar rotorul se rotește. Aceasta este compresia și distribuția combustibilului diesel pe buteliile motorului.

Principalul avantaj al pompei de distribuție și a soiurilor sale este greutatea redusă și compactitatea. În același timp, configurarea acestui dispozitiv este mai dificilă. Din acest motiv, sunt utilizate suplimentar circuite electronice de control și reglare.

• Sistemul de alimentare de tipul „pompă-injector” este un circuit în care inițial nu există o pompă separată de combustibil. Mai exact, secțiunea cu duza și pompă au fost combinate într-o carcasă. Se bazează pe perechea de plonjor deja familiară.

Soluția are mai multe avantaje în comparație cu sistemele în care se folosește pompa de injecție cu combustibil. În primul rând, este ușor de reglat alimentarea cu combustibil la cilindrii individuali. De asemenea, dacă o duză eșuează, restul va funcționa.

De asemenea, utilizarea duzelor pompei vă permite să scăpați de o acționare separată a pompei de injecție. Pistoanele din duza pompei sunt acționate de o camă de sincronizare, care este instalată în interior. Aceste caracteristici permiteau motoarelor diesel cu duze de pompă să fie utilizate pe scară largă nu numai pe camioane, ci și pe mașinile de pasageri mari (de exemplu, SUV-uri diesel).

• Sistemul Common Rail este una dintre cele mai avansate soluții de injecție de combustibil. De asemenea, această schemă de putere vă permite să obțineți eficiență maximă în același timp cu un nivel ridicat. În același timp, emisiile de evacuare sunt, de asemenea, reduse.

Sistemul a fost dezvoltat de compania germană Bosch în anii 90. Având în vedere avantajele evidente într-un timp scurt, marea majoritate a ICE-urilor diesel pe mașini și camioane au început să fie echipate exclusiv cu Common Rail.

Schema generală a dispozitivului se bazează pe așa-numitul acumulator de înaltă presiune. Dacă pur și simplu, combustibilul este sub presiune constantă, apoi este alimentat la duze. În ceea ce privește acumulatorul de presiune, acest acumulator este de fapt o conductă de combustibil, unde combustibilul este pompat cu o pompă de injecție separată.

Sistemul Common Rail amintește parțial de un motor de injecție pe benzină care are o șină de combustibil cu injectoare. Benzina din rampă (șina de combustibil) este pompată la o presiune ușoară de pompa de gaz din rezervor. Într-un motor diesel, presiunea este mult mai mare, combustibilul pompează combustibilul.

Datorită faptului că presiunea din acumulator este constantă, a devenit posibilă realizarea unei injecții rapide și „multistrat” de combustibil prin duze. Sistemele moderne în motoarele Common Rail permit injectoarelor să facă până la 9 injecții contorizate.

Drept urmare, un motor diesel cu un astfel de sistem de putere este economic, productiv, funcționează ușor, liniștit și flexibil. 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 controlorului să determine cu exactitate cât de mult trebuie să fie alimentat motorina în cilindri și în ce punct.

Pentru a rezuma

După cum puteți vedea, fiecare dintre sistemele de alimentare cu motor diesel considerate are avantajele și dezavantajele sale. Dacă vorbim despre cele mai simple soluții cu pompa de injecție de combustibil în linie, principalul lor avantaj poate fi considerat posibilitatea reparației și a disponibilității de service.

În schemele cu duze de pompă, trebuie reținut faptul că aceste elemente sunt sensibile la calitatea combustibilului și la curățenia acestuia. Pătrunderea chiar și a celor mai mici particule poate deteriora duza pompei, în urma căreia un element scump va necesita înlocuirea.

În ceea ce privește sistemele Common Rail, dezavantajul principal 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 programată 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 a duzei, caracteristicile de proiectare.

Material din Enciclopedia revistei „În spatele roții”

Motor Volkswagen FSI cu injecție directă de benzină

Primele sisteme de injecție de benzină direct în cilindrii motorului au apărut în prima jumătate a secolului XX. și folosit pe motoare de avioane. Încercările de a utiliza injecția directă în motoarele pe benzină ale automobilelor au fost întrerupte în anii 40 ai secolului XX, deoarece astfel de motoare s-au dovedit a fi scumpe, neeconomice și foarte fumate la modurile de mare putere. Injectarea benzinei direct în butelii este asociată cu anumite dificultăți. Injectoarele cu injecție directă pe benzină funcționează în condiții mai dificile decât cele instalate în galeria de admisie. Capul blocului în care trebuie instalate astfel de duze este mai complex și mai scump. Timpul dedicat procesului de formare a amestecului în timpul injecției directe este semnificativ redus, ceea ce înseamnă că pentru o formare bună a amestecului este necesară furnizarea benzinei sub presiune ridicată.
  Specialiștii Mitsubishi, care au aplicat pentru prima dată un sistem de injecție directă de benzină pe motoarele auto, au reușit să facă față tuturor acestor dificultăți. În 1996 a apărut prima mașină Mitsubishi Galant cu un motor de 1,8 GDI (injecție directă pe benzină - injecție directă de benzină).
Avantajele sistemului de injecție directă sunt în principal în îmbunătățirea economiei de combustibil, precum și o creștere a puterii. Prima se explică prin capacitatea unui motor cu sistem de injecție directă de a lucra 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, este rar posibil să setați raportul de compresie la peste 10 din cauza detonării).

Duza motorului GDI poate funcționa în două moduri, oferind o lanternă puternică (a) sau compactă (b) cu gaz atomizat

În motorul GDI, pompa de combustibil asigură o presiune de 5 MPa. O duză electromagnetică montată în chiulasa 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.

Pistonul unui motor cu injecție directă de benzină are o formă specială (procesul de ardere deasupra pistonului)

Partea inferioară a pistonului are o formă specială sub formă de adâncitură sferică. Această formă vă permite să rotiți aerul de intrare, să direcționați combustibilul injectat către bujia montată în centrul camerei de ardere. Țeava de intrare nu este amplasată pe lateral, ci vertical pe partea de sus. Nu are îndoituri ascuțite și, prin urmare, aerul intră la o viteză mare.

În funcționarea unui motor cu sistem de injecție directă, se pot distinge trei moduri diferite:
  1) modul de funcționare pe amestecuri super-sărace;
  2) modul de operare pe un amestec stoechiometric;
  3) modul de accelerații accentuate de la turații mici;
  Primul mod este utilizat atunci când mașina se mișcă fără accelerații ascuțite cu o viteză de aproximativ 100-120 km / h. În acest mod, se folosește un amestec combustibil foarte slab, cu un raport de aer în exces de peste 2,7. În condiții normale, un astfel de amestec nu se poate aprinde dintr-o scânteie, prin urmare, duza injectează combustibil cu o torță compactă la sfârșitul cursei de compresie (ca într-un motor diesel). O adâncitură sferică din piston direcționează un flux de combustibil către electrozii bujiei, unde o concentrație mare de vapori de benzină face posibilă aprinderea amestecului.
Al doilea mod este utilizat atunci când conduceți o mașină la viteză mare și în timpul accelerațiilor accentuate, atunci când este necesară obținerea unei puteri mari. Acest mod de mișcare necesită o compoziție stoechiometrică a amestecului. Un amestec din această compoziție este ușor inflamabil, dar motorul GDI are un raport de compresie mai mare, iar pentru a preveni detonarea, duza injectează combustibil cu o torță puternică. Combustibilul fin atomizat umple cilindrul și, evaporând, răcește suprafața cilindrului, reducând riscul de detonare.
  Al treilea mod este necesar pentru a obține un cuplu mare atunci când pedala gazului este apăsată brusc, când motorul funcționează la turații mici. Acest mod de funcționare a motorului diferă prin aceea că, în timpul unui ciclu, duza funcționează de două ori. În timpul cursei de admisie, un cilindru ultra-slab este injectat în cilindru pentru a-l răci cu o torță puternică (α \u003d 4.1). La sfârșitul cursei de compresie, duza 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 un sistem distribuit de injecție de benzină, un motor GDI este cu aproximativ 10% mai economic și emite cu 20% mai puțin dioxid de carbon în atmosferă. Creșterea puterii motorului ajunge la 10%. Cu toate acestea, așa cum a demonstrat funcționarea mașinilor cu motoare de acest tip, acestea sunt foarte sensibile la conținutul de sulf din benzină. Procesul inițial de injecție directă de benzină a fost dezvoltat de Orbital. În acest proces, benzina este injectată în cilindrii motorului pre-amestecate cu aer folosind o duză specială. Duza orbitală constă din două duze, combustibil și aer.

Funcționarea orizontală a duzei

Duza de aer la duza de aer vine sub formă comprimată de la un compresor special la o presiune de 0,65 MPa. Presiunea de combustibil este de 0,8 MPa. În primul rând, duza de combustibil este declanșată, apoi la momentul potrivit jetul de aer, prin urmare, amestecul combustibil-aer sub formă de aerosol este injectat în cilindru cu o torță puternică.
  Duza montată în chiulasa de lângă bujie injectează un jet de combustibil-aer direct pe electrozii bujiei, ceea ce asigură buna aprindere a acesteia.

Caracteristici de proiectare a motorului cu injecție directă de benzină Audi 2.0 FSI

Mașinile moderne sunt echipate cu diferite sisteme cu injecție de combustibil. În motoarele cu gaz, un amestec de combustibil și aer este aprins forțat de o scânteie.

Un sistem de injecție de combustibil este un element esențial. Duza este elementul principal de lucru al oricărui sistem de injecție.

Motoarele pe benzină sunt echipate cu sisteme de injecție, care diferă între ele în modul în care se formează un amestec de combustibil și aer:

• sisteme centrale de injecție;
• sisteme de injecție distribuite;
• sisteme de injecție directă.

Injecția centrală, sau altfel numită monojetronic, este realizată de o duză electromagnetică centrală, care injectează combustibil în galeria de admisie. Este oarecum o reminiscență a unui carburator. În prezent, mașinile cu un astfel de sistem de injecție nu sunt produse, deoarece o mașină cu un astfel de sistem are și proprietăți scăzute ale mediului.

Sistemul de injecție distribuit a fost îmbunătățit continuu de-a lungul anilor. Sistemul a pornit K-Jetronic. Injecția a fost mecanică, ceea ce i-a oferit o fiabilitate bună, dar consumul de combustibil a fost foarte mare. Combustibilul a fost furnizat nu continuu, ci continuu. Acest sistem a fost înlocuit cu un sistem Ke jetronic.

Nu se deosebea de ea K-Jetronic, dar a existat o unitate de control electronică (ECU), care a permis reducerea ușoară a consumului de combustibil. Dar acest sistem nu a adus rezultatele scontate. A apărut sistemul L-Jetronic.

În care computerul a luat semnale de la senzori și a trimis un impuls electromagnetic fiecărui injector. Sistemul avea indicatori economici și de mediu buni, dar proiectanții nu s-au oprit aici și au dezvoltat un sistem complet nou Motronic.

Unitatea de control a început să controleze atât injecția de combustibil, cât și sistemul de aprindere. A devenit mai bine să arzi combustibil în cilindru, creșterea puterii motorului, scăderea consumului de combustibil și emisiile dăunătoare. În toate sistemele descrise mai sus, injecția este realizată printr-o duză separată pentru fiecare cilindru în galeria de admisie, unde se formează un amestec de combustibil cu aer, care intră în cilindru.

Cel mai promițător sistem de astăzi este un sistem de injecție directă.

Esența acestui sistem este că combustibilul este injectat imediat în camera de ardere a fiecărui cilindru și deja se amestecă cu aerul. Sistemul determină și furnizează compoziția optimă a amestecului cilindrului, care asigură o putere bună la diferite moduri de funcționare a motorului, economie bună și proprietăți ridicate ale mediului.

În schimb, motoarele cu acest sistem de injecție au un preț mai mare în comparație cu predecesorii lor, datorită complexității proiectării lor. De asemenea, acest sistem este foarte exigent în ceea ce privește calitatea combustibilului.

Conceptual, motoarele cu combustie internă - benzina și motorina sunt aproape identice, dar există o serie de caracteristici distinctive între ele. Unul dintre principalele este cursul diferit al proceselor de ardere din butelii. Într-un motor diesel, combustibilul se aprinde de la expunerea la temperaturi și presiune ridicate. Dar pentru aceasta este necesar ca combustibilul diesel să fie furnizat direct camerelor de ardere nu numai într-un moment strict definit, ci și sub presiune ridicată. Și acest lucru este furnizat de sistemele de injecție a motorului diesel.

Strângerea constantă a standardelor de mediu, încercările de a obține o putere mai mare la costuri mai mici de combustibil asigură apariția unor soluții de proiectare mereu noi.

Principiul de funcționare pentru toate tipurile de injecție diesel existente este identic. Elementele principale ale sursei de alimentare sunt o pompă de combustibil de înaltă presiune (TNVD) și o duză. Sarcina primei componente este să injecteze motorină, astfel încât presiunea din sistem să crească semnificativ. De asemenea, duza furnizează combustibil (în stare comprimată) camerelor de combustie, în timp ce pulverizează pentru a asigura o formare mai bună a amestecului.

Trebuie menționat că presiunea de combustibil afectează în mod direct calitatea combustiei amestecului. Cu cât este mai mare, cu atât combustibilul diesel este mai bun, oferind o putere mai mare de energie și conținut mai scăzut de poluanți în gazele de eșapament. Și pentru a obține indicatori de presiune mai mare au folosit o varietate de soluții de proiectare, ceea ce a dus la apariția diferitelor tipuri de sisteme de alimentare cu motorină. Mai mult, toate modificările vizează exclusiv aceste două elemente - pompa de injecție de combustibil și injectoarele. Componentele rămase - rezervorul, conductele de combustibil, elementele de filtrare, sunt în esență identice în toate formele disponibile.

Tipuri de sisteme de alimentare cu motorină

Centralele diesel pot fi echipate cu un sistem de injecție:

• cu pompă de înaltă presiune în linie;
• cu pompe de distribuție;
• tip de baterie (Common Rail).

Cu pompă în linie

Pompă de injecție în linie pentru 8 duze

Inițial, acest sistem a fost complet mecanic, dar după aceea, elementele electromecanice au început să fie utilizate în proiectarea sa (se referă la regulatoare pentru schimbarea alimentării ciclice de motorină).

Principala caracteristică a acestui sistem este o pompă. În ea, perechile de piston (elemente de precizie care creează presiune) serveau fiecare dintre duze (numărul lor corespundea numărului de duze). Mai mult, aceste perechi au fost plasate la rând, de unde și numele.

Avantajele unui sistem cu pompă în linie includ:

• Fiabilitatea unui design. Pompa avea un sistem de ungere, care asigura unității o resursă lungă;
• Sensibilitate scăzută la curățenia combustibilului;
• Simplitate comparativă și mentenabilitate ridicată;
• Resurse mari ale pompei;
• Posibilitatea de funcționare a motorului în cazul defectării unei secțiuni sau a unei duze.

Însă deficiențele unui astfel de sistem sunt mult mai semnificative, ceea ce a dus la o abandonare treptată a acestuia și la preferința celor mai moderne. Partile negative ale unei astfel de injectii sunt:

• Viteză redusă și precizie de măsurare a combustibilului. Designul mecanic pur și simplu nu este capabil să ofere acest lucru;
• Presiune relativ scăzută creată;
• Sarcina pompei de înaltă presiune este nu numai crearea presiunii de combustibil, ci și reglarea alimentării ciclice și momentul injectării;
• Presiunea generată depinde direct de viteza arborelui cotit;
• Dimensiuni mari și greutatea pompei.

Aceste deficiențe și, în primul rând, presiunea scăzută creată, au dus la abandonarea acestui sistem, deoarece pur și simplu a încetat să se încadreze în standardele de mediu.

Cu pompă de tip distribuit

Pompa de injecție cu combustibil distribuit a devenit următoarea etapă în dezvoltarea sistemelor de alimentare cu motor diesel.

Inițial, un astfel de sistem a fost, de asemenea, mecanic și diferit de designul pompei descris mai sus. Dar, în timp, la dispozitivul ei a fost adăugat un sistem de control electronic, care a îmbunătățit procesul de ajustare a injecției, ceea ce a afectat pozitiv eficiența motorului. Pentru o anumită perioadă, un astfel de sistem se încadrează în standardele de mediu.

Particularitatea acestui tip de injecție a fost aceea că proiectanții au refuzat să utilizeze o pompă cu mai multe secțiuni. În pompa de combustibil de înaltă presiune a început să se utilizeze o singură pereche de piston, care servește la toate duzele disponibile, numărul acestora variază de la 2 la 6. Pentru a asigura furnizarea de combustibil la toate duzele, plonjorul efectuează nu numai mișcări de translație, ci și de rotație, care asigură distribuirea combustibilului diesel.

Pompă de înaltă presiune cu combustibil distribuit

Calitățile pozitive ale acestor sisteme includ:

• Dimensiuni generale generale și greutatea pompei;
• Cei mai buni indicatori de eficiență a combustibilului;
• Utilizarea controlului electronic a îmbunătățit performanțele sistemului.

Dezavantajele sistemului cu o pompă de tip distribuit includ:

• O pereche mică de piston cu resurse;
• Elementele compuse sunt lubrifiate cu combustibil;
• Multifuncționalitatea pompei (pe lângă crearea presiunii, aceasta este controlată și de momentul curgerii și al injecției);
• Dacă pompa se defectează, sistemul nu mai funcționează;
• Sensibilitate la aer;
• Dependența de presiune de turația motorului.

Acest tip de injecție a fost utilizat pe scară largă în autoturisme și vehicule comerciale mici.

Pompa cu duze

Particularitatea acestui sistem este aceea că duza și perechea cu piston sunt combinate într-un singur design. Secțiunea de acționare a acestei unități de alimentare este din arborele cu came.

Este de remarcat faptul că un astfel de sistem poate fi fie complet mecanic (injecția este controlată de o șină și regulatoare), fie electronic (se folosesc electrovalve).

Pompa cu duze

Un fel de injecție este utilizarea pompelor individuale. Adică fiecare duză are propria secțiune, condusă de un arbore cu came. Secțiunea poate fi amplasată direct în chiulasa sau poate fi mutată într-o clădire separată. Acest proiect utilizează duze hidraulice convenționale (adică un sistem mecanic). Spre deosebire de injecția cu pompa de injecție, liniile de înaltă presiune sunt foarte scurte, ceea ce a crescut semnificativ presiunea. Dar acest design nu este deosebit de răspândit.

Calitățile pozitive ale puterii injectorului pompei includ:

• Indicatori semnificativi ai presiunii generate (cea mai mare dintre toate tipurile de injecții utilizate);
• Construcție metal scăzută;
• Precizia dozării și punerea în aplicare a injecției multiple (în duze cu electrovalve);
• Posibilitatea funcționării motorului în cazul defectării uneia dintre duze;
• Înlocuirea unui articol deteriorat nu este dificilă.

Dar există dezavantaje în acest tip de injecții, printre care se numără:

• Inadecvarea duzelor pompei (în caz de avarie, este necesară înlocuirea lor);
• Sensibilitate ridicată la calitatea combustibilului;
• Presiunea creată depinde de turația motorului.

Duzele pompei sunt utilizate pe scară largă în transportul comercial și de marfă, iar unii producători de mașini au folosit și această tehnologie. Acum nu este foarte des utilizat datorită costului ridicat de întreținere.

Calea ferată comună

Deși este cel mai perfect din punct de vedere al eficienței. De asemenea, se încadrează pe deplin în cele mai noi standarde de mediu. „Avantaje” suplimentare includ aplicabilitatea sa pe orice motor diesel, de la autoturisme la nave maritime.

Sistem comun de injecție pe calea ferată

Particularitatea sa constă în faptul că nu este necesară multifuncționalitatea pompei de injecție, iar sarcina sa este doar de a presiona pompa, și nu pentru fiecare duză separat, ci o autostradă comună (șină de combustibil), iar combustibilul diesel este deja furnizat la duze.

În acest caz, conductele de combustibil dintre pompă, rampă și duze au o lungime relativ scurtă, ceea ce a făcut posibilă creșterea presiunii create.

Gestionarea lucrărilor în acest sistem este realizată de unitatea electronică, ceea ce a crescut semnificativ precizia dozajului și viteza sistemului.

Calitățile pozitive ale Common Rail:

• Precizie ridicată a dozajului și utilizarea injecției multimod;
• Fiabilitatea pompei de injecție de combustibil;
• Nu există nicio dependență de valoarea presiunii de turația motorului.

Calitățile negative ale acestui sistem sunt următoarele:

• Sensibilitate la calitatea combustibilului;
• Design sofisticat al duzei
• Eșecul sistemului la cea mai mică pierdere de presiune din cauza depresurizării;
• Complexitatea proiectării datorită prezenței unui număr de elemente suplimentare.

În ciuda acestor deficiențe, producătorii auto aleg din ce în ce mai mult Common Rail față de alte tipuri de sisteme de injecție.