Sisteme de injecție cu combustibil motor. Motor de injecție - un pas suplimentar în istoria dezvoltării motoarelor cu ardere internă

În cazul sistemului de injecție de combustibil, motorul dumneavoastră încă mai aspiră, dar în loc să se bazeze doar pe cantitatea de combustibil admisă, sistemul de injecție de combustibil aruncă exact cantitatea potrivită de combustibil în camera de ardere. Sistemele de injecție de combustibil au trecut deja de mai multe etape de evoluție, le-a fost adăugată electronică - acesta a fost, poate, cel mai mare pas în dezvoltarea acestui sistem. Dar ideea unor astfel de sisteme a rămas aceeași: o supapă (injector) activat electric pulverizează o cantitate măsurată de combustibil în motor. De fapt, principala diferență între carburator și injector se află tocmai în controlul electronic al ECU - computerul de bord care furnizează exact cantitatea potrivită de combustibil camerei de ardere a motorului.

Să vedem cum funcționează sistemul de injecție de combustibil și injectorul în special.

Pare un sistem de injecție de combustibil

Dacă inima mașinii este motorul său, creierul său este unitatea de control a motorului (ECU). Acesta optimizează performanța motorului cu senzori pentru a decide cum să controlați anumite acționări ale motorului. În primul rând, computerul este responsabil pentru 4 sarcini principale:

1. controlează amestecul de combustibil
2. controlează viteza inactivă,
3. este responsabil pentru momentul aprinderii,
4. controlează sincronizarea supapei.

Înainte de a vorbi despre modul în care computerul își îndeplinește sarcinile, să vorbim despre cel mai important lucru - vom urmări calea gazului de la rezervorul de gaz la motor - aceasta este funcționarea sistemului de injecție de combustibil. Inițial, după ce o picătură de gaz iese din pereții rezervorului de gaz, acesta este aspirat în motor de o pompă electrică de combustibil. O pompă electrică de combustibil, de regulă, constă dintr-o pompă în sine, precum și un filtru și un dispozitiv de transmisie.

Regulatorul de presiune a combustibilului la sfârșitul șinei de combustibil ghidat în vid asigură că presiunea combustibilului este constantă în ceea ce privește presiunea de aspirație. Pentru un motor pe benzină, de regulă, presiunea de combustibil este de aproximativ 2-3,5 atmosfere (200-350 kPa, 35-50 PSI (psi)). Duzele injectorului de combustibil sunt conectate la motor, dar supapele lor rămân închise până când ECU permite trimiterea combustibilului la cilindri.

Dar ce se întâmplă când un motor are nevoie de combustibil? Aici intră în joc injectorul. De obicei, injectoarele au două contacte: un pin este conectat la baterie prin releul de aprindere, iar celălalt contact trece la computer. Computerul trimite semnale pulsante injectorului. Datorită magnetului, la care sunt furnizate astfel de semnale pulsatorii, valva injectorului se deschide și o anumită cantitate de combustibil este introdusă în duza sa. Deoarece injectorul are o presiune foarte mare (valoarea este dată mai sus), supapa deschisă direcționează combustibilul cu viteză mare către duza atomizatorului injectorului. Durata cu care este deschisă supapa injectorului afectează cantitatea de combustibil care este furnizată cilindrului și, respectiv, această durată depinde de lățimea impulsului (adică, cât timp computerul trimite un semnal injectorului).

Când robinetul se deschide, duza de combustibil transferă combustibilul prin vârful de pulverizare, care, prin pulverizare, transformă combustibilul lichid în ceață, direct în cilindru. Un astfel de sistem se numește sistem de injecție directă. Dar combustibilul atomizat s-ar putea să nu fie furnizat direct cilindrilor, ci mai întâi la colectorii de admisie.

Cum funcționează injectorul

Dar cum determină ECU cât de mult combustibil trebuie furnizat motorului în acest moment? Când șoferul apasă pedala de accelerație, el deschide de fapt acceleratia prin cantitatea de presiune a pedalei prin care este furnizat aer motorului. Astfel, putem numi cu încredere pedala de gaz un "regulator al alimentării cu aer" la motor. Deci, computerul mașinii este ghidat, inclusiv de mărimea deschiderii clapetei de accelerație, dar nu se limitează la acest indicator - citește informații de la mulți senzori și hai să aflăm toate!

Senzor de debit de masă

În primul rând, senzorul de flux de masă (MAF) detectează cât de mult aer intră în corpul clapetei și trimite aceste informații către computer. Computerul folosește aceste informații pentru a decide cât de mult combustibil trebuie injectat în butelii pentru a menține amestecul în proporții perfecte.

Senzor de poziție a clapetei de accelerație

Computerul folosește în mod constant acest senzor pentru a verifica poziția clapetei de accelerație și astfel să afle cât de mult trece aer prin intrarea aerului pentru a regla impulsul trimis către duze, asigurându-se că cantitatea de combustibil corespunzătoare aerului intră în sistem.

Senzor de oxigen

În plus, computerul folosește un senzor O2 pentru a determina cât de mult conține oxigen în gazul de eșapament al vehiculului. Conținutul de oxigen din gazul de eșapament oferă o indicație despre cât de bine arde combustibilul. Folosind datele asociate de la doi senzori: fluxul de oxigen și masă, ECU controlează, de asemenea, saturația amestecului combustibil-aer furnizat camerei de ardere a cilindrilor motorului.

Senzor de poziție a arborelui cotit

Acesta este poate principalul senzor al sistemului de injecție de combustibil - de la el ECU află despre numărul de rotații ale motorului la un moment dat și ajustează cantitatea de combustibil furnizată în funcție de numărul de rotații și, desigur, de poziția pedalei de gaz.

Acestea sunt trei senzori principali care afectează în mod direct și dinamic cantitatea de combustibil furnizată injectorului și ulterior motorului. Există însă o serie de senzori:

• Senzorul de tensiune din rețeaua electrică a mașinii - este necesar pentru ca ECU să înțeleagă cum este descărcată bateria și dacă este necesară creșterea vitezei pentru a o încărca.
• Senzor de temperatură de răcire - Calculatorul crește numărul de rotații dacă motorul este rece și invers dacă motorul se încălzește.

Primele sisteme de injecție au fost mecanice (Fig. 2.61) și nu electronice, iar unele dintre ele (de exemplu, sistemul BOSCH extrem de eficient) au fost extrem de inteligente și au funcționat bine. Pentru prima dată, un sistem mecanic de injecție de combustibil a fost dezvoltat de Daimler Benz, iar prima mașină de producție cu injecție de benzină a fost lansată în 1954. Principalele avantaje ale sistemului de injecție în comparație cu sistemele de carburator sunt următoarele:

Lipsa unei rezistențe suplimentare la fluxul de aer la intrare, care are loc în carburator, ceea ce asigură o creștere a umplerii cilindrilor și a litrului de putere al motorului;

Distribuție mai precisă a combustibilului pe cilindrii individuali;

Un grad semnificativ mai mare de optimizare a compoziției amestecului combustibil la toate modurile de funcționare a motorului, ținând cont de starea acestuia, ceea ce duce la o economie de combustibil îmbunătățită și o toxicitate redusă a gazelor de evacuare.

Deși, în final, s-a dovedit că este mai bine să folosiți electronice în acest scop, ceea ce face posibil ca sistemul să fie mai compact, fiabil și mai adaptabil cerințelor diverselor motoare. Unele dintre primele sisteme de injecție electronică au fost un carburator, din care au fost îndepărtate toate sistemele „pasive” de combustibil și au fost instalate una sau două duze. Astfel de sisteme sunt denumite „injecție centrală (punct unic)” (fig. 2.62 și 2.64).

Fig. 2.62. Unitate de injecție centrală (cu un singur punct)

  Fig. 2,64. Schema sistemului de injecție centrală de combustibil: 1 - alimentarea cu combustibil;

Fig. 2.63. Unitate de control electronic 2 - admisie aer; 3 - obturator motor cu patru cilindri; 4 - conductă de intrare; Valvetronic BMW 5 - duză; 6 - motor

În prezent, cele mai utilizate sisteme sunt distribuite (multipunct) injecție electronică. Studiul acestor sisteme de nutriție trebuie abordat mai detaliat.

SISTEM DE ALIMENTARE ELECTRONICĂ A GASOLINELOR ELECTRONICE DISTRIBUITE (TIP MOTRONIC)

În sistemul central de injecție, amestecul este alimentat și distribuit de-a lungul cilindrilor din interiorul galeriei de admisie (Fig. 2.64).

Cel mai modern sistem de injecție distribuit de combustibil este caracterizat prin aceea că în tractul de intrare al fiecărui cilindru este instalată o duză separată, care la un moment dat injectează o porțiune contorizată de benzină pe supapa de intrare a cilindrului corespunzător. Benzina primită

  în cilindru, se evaporă și se amestecă cu aerul, formând un amestec combustibil. Motoarele cu astfel de sisteme de putere au o economie de combustibil mai bună și emisii mai mici în comparație cu motoarele auto.

Funcționarea duzelor este controlată de o unitate de control electronică (ECU) (Fig. 2.63), care este un computer special care primește și prelucrează semnale electrice din sistemul senzor, compară citirile lor cu valorile

stocate în memoria computerului și furnizează semnale electrice de control la electrovalvele duzelor și ale altor actuatoare. În plus, computerul efectuează în mod constant diagnostice.

Fig. 2.65. Diagrama sistemului de injecție cu combustibil distribuit Motronic: 1 - alimentarea cu combustibil; 2 - admisie de aer; 3 - amortizor de accelerație; 4 - conductă de intrare; 5 - duze; 6 - motor

Sistemul de injecție de combustibil și, în cazul unei defecțiuni în funcționare, avertizează șoferul cu o lampă de avertizare instalată în tabloul de bord. Defecțiuni grave sunt înregistrate în memoria unității de control și pot fi citite în timpul diagnosticării.

Sistemul de alimentare distribuit are următoarele componente:

Sistem de alimentare și purificare de combustibil;

Sistem de furnizare și purificare a aerului;

Sistem pentru capturarea și arderea vaporilor de benzină;

Piesa electronica cu un set de senzori;

Sistemul de evacuare și arderea gazelor de eșapament.

Sistem de alimentare cu combustibilconstă dintr-un rezervor de combustibil, o pompă electrică de gaz, un filtru de combustibil, conducte și o șină de combustibil, pe care sunt instalate duze și un regulator de presiune a combustibilului.

Fig. 2.66. Pompă submersibilă cu combustibil electric; a - aportul de combustibil cu o pompă; b - aspectul pompei și al secțiunii pompei din tipul rotativ al pompei de combustibil cu acționare electrică; în - angrenaj; g - role; d - placă; e - schema secțiunii pompei de tip rotativ: 1 - carcasă; 2 - zona de aspirație; 3 - rotor; 4 - zona de descărcare; 5 - direcția de rotație

Fig. 2.67. Șina de combustibil a unui motor cu cinci cilindri cu duze instalate pe el, un regulator de presiune și un montaj pentru controlul presiunii

Pompa de benzina(de obicei role) pot fi instalate atât în \u200b\u200binteriorul rezervorului (fig. 2.66) cât și în exterior. Pompa de gaz este pornită cu ajutorul unui releu electromagnetic. Benzina este aspirată de pompă din rezervor și, în același timp, spală și răcește motorul pompei. La ieșirea pompei există o supapă de control care nu permite să curgă combustibilul din linia de presiune atunci când pompa de gaz este oprită. Pentru a limita presiunea se folosește o supapă de eliberare a presiunii.

Combustibilul provenit de la o pompă de benzină, la o presiune de cel puțin 280 kPa, trece printr-un filtru fin de combustibil și intră pe șina de combustibil. Filtrul are o carcasă metalică umplută cu un element de filtru de hârtie.

lămâi verzi(Fig. 2.67) este o structură goală la care sunt fixate duze și un regulator de presiune. Rampa este înșurubată pe galeria de admisie a motorului. De asemenea, pe rampa este instalată o armătură, care servește la controlul presiunii combustibilului. Montarea este închisă cu un șurub pentru a-l proteja de contaminare.

duză(Fig. 2.68) are o carcasă metalică, în interiorul căreia se află o supapă electromagnetică, formată dintr-o înfășurare electrică, un miez de oțel, un arc și un ac de blocare. În partea superioară a duzei există un mic filtru de ecran care protejează atomizorul duzei (având găuri foarte mici) de contaminare. Inelele de cauciuc asigură etanșarea necesară între rampa, duza și scaunul din galeria de admisie. Fixarea duzei

pe rampa se efectueaza cu ajutorul unei cleme speciale. Pe corpul duzei există contacte electrice pentru

Fig. 2,68. Gaze electromagnetice ale unui motor pe benzină: stânga - GM, dreapta - Bosch

Fig. 2.69. Regulator de presiune a combustibilului:1 - carcasă; 2 - capac; 3 - conductă pentru furtun; 4 - membrană; 5 - pan clan; A este cavitatea combustibilului; B - cavitatea de vid

  Fig. 2,70. Țeava de intrare din plastic cu receptor și clapeta de accelerație

conectarea conectorului electric. Cantitatea de combustibil injectată de duză este reglată prin modificarea lungimii impulsului electric furnizat la contactele duzei.

Regulator de presiunecombustibilul (fig. 2.69) servește la schimbarea presiunii în ramă, în funcție de vidul din conducta de admisie. O supapă de ac încărcată cu arc conectată la diafragmă este amplasată în corpul de oțel al regulatorului. Diafragma, pe de o parte, este afectată de presiunea combustibilului din rampa, iar pe de altă parte, de un vid în conducta de intrare. Când vidul crește, în timp ce accelerația este închisă, supapa se deschide, excesul de combustibil este descărcat prin conducta de evacuare înapoi în rezervor, iar presiunea în ramă scade.

Recent, au apărut sisteme de injecție în care nu există un regulator de presiune a combustibilului. De exemplu, nu există regulator de presiune pe rampa motorului V8 din New Range Rover, iar compoziția amestecului combustibil este asigurată numai prin funcționarea duzelor care primesc semnale de la unitatea electronică.

Sistem de furnizare și purificare a aeruluiconstă dintr-un filtru de aer cu un element de filtru înlocuibil, o duză de accelerație cu amortizor și un regulator de ralanti, un receptor și o țeavă de evacuare (Fig. 2.70).

receptortrebuie să aibă un volum suficient de mare pentru a netezi impulsurile de aer care intră în cilindrii motorului.

Conductă de accelerațiemontat pe receptor și servește la schimbarea cantității de aer care intră în cilindrii motorului. Modificarea cantității de aer se efectuează cu ajutorul unei supape de accelerație, rotită în carcasă cu ajutorul unui cablu de acționare de la pedala "gaz". Pe duza accelerației este instalat un senzor de poziție a accelerației și un regulator de viteză la ralanti. Duza accelerației are deschideri pentru admisie, care este utilizată de sistemul de recuperare a vaporilor de gaz.

Recent, proiectanții sistemelor de injecție au început să utilizeze un dispozitiv de control electric atunci când nu există nicio legătură mecanică între pedala de gaz și robinetul de accelerație (Fig. 2.71). În astfel de construcții, senzorii poziției sale sunt instalați pe pedala „gaz”, iar robinetul de accelerație este rotit de un motor electric cu pas cu reductor. Motorul electric roteste obturatorul prin semnalele unui computer care controleaza functionarea motorului. În astfel de proiecte, nu numai că este posibilă executarea cu acuratețe a comenzilor șoferului, dar este de asemenea posibil să influențeze funcționarea motorului, corectând erorile șoferului, acțiunea sistemelor electronice pentru a menține stabilitatea vehiculului și alte sisteme moderne de siguranță electronică.

Fig. 2.71. Clapeta de accelerație cu electronicFig. 2.72. Senzorii inductivi cu acționare pozitivă oferă posibilitatea controlului motorului cu manivelă și distributiv asupra defecțiunilor

apă

Senzor de poziție a clapetei de accelerațiereprezintă un potențiometru, al cărui glisor este conectat la axa valvei de accelerație. Când accelerația este rotită, rezistența electrică a senzorului și tensiunea de alimentare a acestuia se schimbă, care este semnalul de ieșire pentru computer. În sistemele de acționare electrică pentru controlul clapetei, sunt folosiți cel puțin doi senzori, astfel încât computerul să poată determina direcția de mișcare a clapetei de accelerație.

Control inactivservește la reglarea turației la ralanti a motorului modificând cantitatea de aer care trece prin accelerația închisă. Regulatorul constă dintr-un motor pas cu pas controlat de un ECU și o supapă conică. În sistemele moderne care au computere mai puternice pentru controlul funcționării motorului, dispensă cu controlerele inactiv. Computerul, analizând semnalele de la mulți senzori numerici, controlează durata impulsurilor de curent electric care sosesc la duze și funcționarea motorului în toate modurile, inclusiv la ralanti.

Între filtrul de aer și conducta de intrare senzor de debit de masăSenzorul schimbă frecvența semnalului electric care vine la computer, în funcție de cantitatea de aer care trece prin conductă. Din acest senzor, este transmis un computer un semnal electric corespunzător temperaturii aerului care intră. În primele sisteme de injecție electronică, senzorii au fost folosiți pentru a măsura cantitatea de aer care intră. În conducta de intrare a fost instalat un obturator, care a deviat cu o cantitate diferită în funcție de presiunea aerului care intră. La amortizor a fost conectat un potențiometru, care a schimbat rezistența în funcție de cantitatea de rotație a amortizorului. Senzorii moderni ai fluxului de masă de aer funcționează folosind principiul schimbării rezistenței electrice a unui fir încălzit sau a unei pelicule conductoare atunci când este răcit de un flux de aer de intrare. Computerul de control, care primește și semnale de la senzorul de temperatură a aerului care poate intra, poate determina masa de aer care intră în motor.

Pentru controlul corect al funcționării sistemului de injecție distribuit, unitatea electronică necesită, de asemenea, semnale de la alți senzori. Acestea din urmă includ: un senzor de temperatură de răcire, un senzor de viteză de poziție și arbore cotit, un senzor de viteză a vehiculului, un senzor de lovire, un senzor de concentrație de oxigen (instalat în conducta de evacuare a sistemului de evacuare a gazelor de eșapament cu un sistem de injecție de feedback).

În prezent, semiconductorii care modifică rezistența electrică cu schimbarea temperaturii sunt folosiți în principal ca senzori de temperatură. Senzorii de poziție și viteza de rotație a arborelui cotit sunt de obicei efectuate de tip inductiv (Fig. 2.72). Ele dau impulsuri de curent electric atunci când volanta este rotită cu urme pe ea.

Fig.2.73. Schema adsorberului:1 - aer de admisie; 2 - o supapă fluture; 3 - un colector de intrare al motorului; 4 - supapă purjează vasul cu carbon activ; 5 - semnal de la ECU; 6 - vas cu carbon activat; 7 - aerul înconjurător; 8 - perechi de turnare de sus într-un rezervor de combustibil

Un sistem distribuit de alimentare cu injecție poate fi secvențial sau paralel. Într-un sistem de injecție paralel, în funcție de numărul de cilindri ai motorului, sunt declanșate simultan mai multe duze. Într-un sistem cu injecție secvențială la momentul potrivit, este declanșat doar un singur injector specific. În cel de-al doilea caz, ECU ar trebui 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.De regulă, pe mașinile moderne, sunt instalate motoare cu injecție secvențială.

pentru recuperarea vaporilor de benzină,care se evaporă din rezervorul de combustibil, în toate sistemele de injecție se folosesc adsorbe speciale cu cărbune activat (Fig. 2.73). Carbonul activat, situat într-un recipient special conectat de o conductă la rezervorul de combustibil, absoarbe bine vaporii de benzină. Pentru a scoate benzina din adsorber, acesta din urmă este purjat cu aer și conectat la conducta de admisie a motorului.

  pentru a nu deranja funcționarea motorului, purjarea se efectuează numai la anumite moduri de funcționare a motorului, folosind valve speciale care se deschid și se închid la comanda computerului.

Utilizează sisteme de injecție de feedback senzori de concentrare a oxigenuluiîn gazele de evacuare care sunt instalate în sistemul de evacuare cu un catalizator.

Convertizor catalitic(Fig. 2.74;

Fig. 2,74. Convertizor catalitic cu două componente cu trei straturi:1 - senzor de concentrație de oxigen pentru o buclă de control închisă; 2 - purtător de bloc monolitic; 3 - element de montare sub formă de plasă de sârmă; 4 - izolarea termică cu dublu strat a unui convertor neutru

2.75) este instalat în sistemul de evacuare pentru a reduce conținutul de substanțe nocive din gazele de eșapament. Mash-ul neutru conține un catalizator reducător (rodiu) și doi catalizatori oxidanți (platină și paladiu). Catalizatorii oxidanți promovează oxidarea hidrocarburilor arse (CH) în vaporii de apă,

Fig. 2.75. Apariția convertorului

și monoxid de carbon (CO) la dioxid de carbon. Catalizatorul de reducere reduce oxizii nocivi de azot NOx la azot inofensiv. Deoarece aceste neutralizatoare reduc conținutul a trei substanțe nocive din gazele de eșapament, ele sunt numite trei componente.

Funcționarea unui motor auto cu benzină cu plumb duce la eșecul unui convertor catalitic scump. Prin urmare, în majoritatea țărilor utilizarea benzinei cu plumb este interzisă.

Un convertor catalitic cu trei componente funcționează cel mai eficient dacă în motor este introdus un amestec de compoziție stoechiometrică, adică atunci când raportul aer-combustibil este 14,7: 1 sau raportul în exces de aer este unitatea. Dacă există prea puțin aer în amestec (de exemplu, puțin oxigen), atunci CH și CO nu se vor oxida complet (arde) la un produs secundar sigur. Dacă există prea mult aer, nu se poate asigura descompunerea N0X în oxigen și azot. Prin urmare, a apărut o nouă generație de motoare în care compoziția amestecului a fost reglată constant pentru a obține corespondența exactă a coeficientului de aer în exces cc \u003d 1 folosind un senzor de concentrație de oxigen (zonele lambda da) (Fig. 2.77), care este încorporat în sistemul de evacuare.

Fig. 2.76. Dependența eficienței convertizorului de coeficientul de aer în exces

Fig. 2.77. Dispozitiv de senzor de concentrare de oxigen:1 - inel de etanșare; 2 - o carcasă metalică cu fir și hexagon la cheie; 3 - izolator ceramic; 4 - fire; 5 - manșetă de etanșare a firelor; 6 - contactul care alimentează curentul cablului de alimentare al încălzitorului; 7 - ecran protector extern cu o gaură pentru aerul atmosferic; 8 - stripper de curent al unui semnal electric; 9 - încălzitor electric; 10 - vârf ceramic; 11 - ecran protector cu gaură pentru gazele de eșapament

Acest senzor detectează cantitatea de oxigen din gazul de eșapament, iar semnalul său electric utilizează un ECU, care modifică în consecință cantitatea de combustibil injectat. Principiul de funcționare al senzorului este capacitatea de a trece prin ioni de oxigen. Dacă conținutul de oxigen de pe suprafețele active ale senzorului (unul dintre ele fiind în contact cu atmosfera și celălalt cu gazele de eșapament) este semnificativ diferit, la terminalele senzorului apare o schimbare bruscă a tensiunii. Uneori sunt instalați doi senzori de concentrație de oxigen: unul înainte de convertor și altul după.

Pentru ca catalizatorul și senzorul de concentrație de oxigen să funcționeze eficient, acestea trebuie încălzite la o anumită temperatură. Temperatura minimă la care se păstrează 90% din substanțele nocive este de aproximativ 300 ° C. De asemenea, trebuie evitată supraîncălzirea convertorului, deoarece aceasta poate deteriora umplutura și bloca parțial trecerea gazului. Dacă motorul începe să funcționeze intermitent, atunci combustibilul fără ardere se arde în catalizator, crescând brusc temperatura acestuia. Uneori, câteva minute de funcționare intermitentă a motorului pot fi suficiente pentru a deteriora complet convertorul. De aceea, sistemele electronice ale motoarelor moderne trebuie să detecteze și să prevină defecțiunile de lucru, precum și să avertizeze șoferul cu privire la gravitatea acestei probleme. Uneori, încălzitoarele electrice sunt utilizate pentru a accelera încălzirea convertizorului catalitic după pornirea unui motor la rece. Senzorii de concentrare de oxigen folosiți în prezent, aproape toți au elemente de încălzire. În motoarele moderne, pentru a limita emisiile de substanțe nocive din atmosferă

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

Pentru a îmbunătăți performanțele de mediu ale motorului, este necesar nu doar îmbunătățirea neutralizatoarelor de gaze de evacuare, ci și îmbunătățirea proceselor care apar în motor. Conținutul de hidrocarburi a devenit posibil să se reducă prin reducere

„Volumul cu fante”, cum ar fi distanța dintre piston și peretele cilindrului de deasupra inelului de compresie superior și cavitățile din jurul scaunelor valvei.

Un studiu amănunțit al fluxurilor amestecului combustibil din interiorul cilindrului folosind tehnologia computerizată a făcut posibilă asigurarea unei combustii mai complete și a unui nivel scăzut de CO. Nivelul de NOx a fost redus folosind un sistem de recirculare a gazelor de eșapament prin preluarea unei părți a gazului din sistemul de evacuare și furnizarea acestuia la fluxul de aer de intrare. Aceste măsuri și un control rapid și precis al funcționării motorului în condiții tranzitorii pot minimiza emisiile dăunătoare chiar înainte de catalizator. Pentru a accelera încălzirea convertizorului catalitic și a pune în funcțiune, metoda de furnizare a aerului secundar la galeria de evacuare este de asemenea folosită cu o pompă electrică de acționare electrică.

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 evacuare intră în camera de ardere, având un ejector prin care aerul încălzit intră din schimbătorul de căldură. Combustia are loc într-o cameră

Fig. 2,78. Colector de evacuare a motoruluiiar pentru aprindere este aprinderea

cu pre-convertoro lumânare.

INJECȚIE DIRECTĂ GASOLINĂ

Primele sisteme de injecție pe 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 19, deoarece astfel de motoare erau scumpe, neeconomice și erau foarte fumate în 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 pe care trebuie montate 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 au reușit să facă față tuturor acestor dificultăți, care au aplicat pentru prima dată un sistem de injecție directă de benzină pe motoarele auto. Prima mașină de producție Mitsubishi Galant cu un motor de 1,8 GDI (benzină directă injecție - injecție directă de 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 ușoară creștere a puterii. Prima se datorează capacității motorului cu sistem de injecție directă de a funcționa

Fig. 2.79. Motor Volkswagen FSI cu injecție directă de benzină

Fig.2.80. În 2000, PSA Peugeot-Citroen a introdus motorul său de patru litri HPI cu patru cilindri cu injecție directă de benzină, care ar putea funcționa pe amestecuri slabe

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 peste 10 din cauza detonării).

  În motorul GDI, pompa de combustibil asigură o presiune de 5 MPa. O duză electromagnetică instalată 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 (Fig. 2.82). Partea inferioară a pistonului are o formă specială sub formă de adâncitură sferică (Fig. 2.83). 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 verticală, ci verticală

Fig. 2,81. Motor Mitsubishi GDI - primul motor serial cu sistem de injecție directă de benzină

dar deasupra. Nu are îndoituri ascuțite și, prin urmare, aerul intră la o viteză mare.

Fig.2.82. Duza motorului GDI poate funcționa în două moduri, oferind o lanternă puternică (a) sau compactă (b) cu gaz atomizat

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 modse folosește atunci când mașina se mișcă fără accelerare bruscă la 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 modse folosește la conducerea unei mașini cu 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 foarte inflamabil, dar motorul GDI are un grad crescut de

compresia și 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 modnecesar pentru a obține un cuplu ridicat cu o pedală ascuțită a "gazului" atunci când motorul este

funcționează la viteze 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 a cilindrului pentru

Fig. 2.83. Pistonul unui motor cu injecție directă de benzină are o formă specială (procesul de ardere deasupra pistonului)

4. Ordinul nr. 1031. 97

Fig. 2.84. Caracteristici de proiectare a motorului cu injecție directă a unui benzină Audi 2.0 FSI

răcirea sa cu o torță puternică este injectată cu un amestec super-slab (a \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 combustibil, 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.

Fig. 2.85. 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. Mai întâi, jetul de combustibil este declanșat, iar apoi la momentul potrivit jetul de aer, prin urmare, amestecul de combustibil-aer sub formă de aerosol este injectat în cilindru cu o puternică resturi de flacără (Fig. 2.85).

Duza montată în chiulasa de lângă bujie injectează un jet de aer combustibil direct pe electrozii bujiei, ceea ce asigură buna aprindere a acestuia.

Multe motoare moderne de injecție sunt echipate cu diferite sisteme de injecție cu combustibil. Mono-injecția, și cu atât mai mult un carburator, a trecut mult timp în istorie și acum există două tipuri principale - tipul distribuit și direct (pe multe mașini sunt „ascunse” sub prescurtările MPI și GDI). Cu toate acestea, un laic simplu nu înțelege cu adevărat care este diferența și, de asemenea, care este mai bun. Astăzi vom închide acest decalaj la sfârșit, va exista o versiune video și un vot, deci citiți, vizionați, votați ...

Într-adevăr a venit la salon în care te uiți la configurație, și există MPI sau GDI solide, pot exista și opțiuni TURBO. Începi să-l întrebi pe consultant și el laudă cu siguranță injecția directă, dar distribuită (bine, dacă nu sunt suficienți bani). DAR de ce este atât de bun atunci? De ce să plătiți în exces și să fie cheltuiți pentru asta?

Injecție de combustibil distribuită sau cu mai multe puncte

Să începem cu el, totul pentru că a apărut primul (în fața adversarului său). Prototipurile existau în zorii secolului XX, deși erau departe de ideal și foloseau deseori controlul mecanic.

Prescurtarea MPI (Multi Point Injection) este o injecție distribuită în mai multe puncte. În esență, acesta este un injector modern

Acum, odată cu dezvoltarea electronicelor, carburatorul și alte sisteme de alimentare care erau în zori sunt un lucru al trecutului. Injecția distribuită este un sistem electronic de alimentare, care se bazează pe injectoare (din cuvântul injecție - injecție), o șină de combustibil (unde sunt instalate), o pompă electronică (care este montată în rezervor). Totul este simplu. Calculatorul dă ordine pompei pentru a pompa combustibil, merge de-a lungul liniei către șina de combustibil, apoi către injector și apoi este pulverizat la nivel.

Dar acest sistem a fost lustruit de ani de zile. Există trei tipuri de injecție:

• simultan . Anterior, în anii 70 și 80, nimănui nu-i păsa de prețul benzinei (era ieftin) și nimeni nu se gândea la mediu. Prin urmare, injecția de combustibil a avut loc imediat în toți cilindrii, cu o revoluție a arborelui cotit. Nu a fost extrem de practic, deoarece, ca de obicei (într-un motor cu 4 cilindri) - doi pistoane lucrează la compresiune, iar celelalte două gaze de evacuare. Și dacă introduceți gaz în toate „vasele” simultan, atunci celelalte două îl vor arunca pur și simplu în toba. Extrem de scump pe benzină și foarte dăunător pentru mediu.
• Paralel paralel . Acest punct de vedere în injecția de distribuție, așa cum probabil ați ghicit deja, s-a produs pe doi cilindri la rândul său. Adică combustibilul a fost livrat exact în locul în care are loc compresia.
• Tipul fazelor . Aceasta este cea mai avansată metodă în acest moment, aici fiecare duză trăiește „propria viață” și este controlată separat. Ea furnizează gaz chiar înainte de atacul de admisie. Aici are loc economia maximă a amestecului, precum și o componentă ridicată a mediului

Cred că acest lucru este clar, este al treilea tip care este instalat acum pe toate modelele moderne de mașini.

Unde se află INJECTORUL . Aici se află principala diferență între distribuția injecției de la direct. Duza este amplasată la galeria de admisie, lângă blocul motor.

Amestecul de aer și benzină are loc tocmai în colector. Aerul contor provine din clapeta de accelerație (pe care o controlați cu pedala de gaz), când ajunge la duză, se injectează combustibil, se obține un amestec care este deja extras prin robinetele de intrare în cilindrii motorului (compresie suplimentară, aprindere și descărcare de gaze de evacuare).

plus   O astfel de metodă poate fi numită simplitatea relativă a designului, ieftinitatea, de asemenea, injectoarele în sine nu trebuie să fie complexe și rezistente la temperaturi ridicate (pentru că nu am contact cu amestecul combustibil), funcționează mai mult fără curățare, nu sunt atât de exigente cu privire la calitatea combustibilului.

CONS   consum mai mare de combustibil (comparativ cu oponentul), mai puțină putere

DAR datorită simplității, ieftinității și nepretențiilor sunt instalate pe un număr mare de motoare nu numai segmentul bugetar, ci și clasa D.

Apărut în urmă cu puțin timp, în anii 80 - 90 ai secolului trecut. Branduri precum MERCEDES, VOLKSWAGEN, BMW etc. au fost implicate activ în dezvoltare.

Prescurtarea GDI (benzină directă injecție) - injecție direct în camera de ardere

Injecția are loc pe principiul unui tip în fază, adică fiecare duză este controlată separat. Adesea, sunt fixate într-o ramă de înaltă presiune (ceva de genul COMUNE RAIL), dar există și elemente individuale de combustibil care se potrivesc fiecare separat.

CE ESTE AICI DIFERENȚA   - duzele sunt înșurubate în blocul motor în sine și au contact direct cu camera de ardere și amestecul de combustibil aprins.

De asemenea, aerul este alimentat prin accelerație, apoi prin galeria de admisie - intră în cilindrii motorului prin valve, după care se injectează combustibil pe ciclul de compresie, amestecându-se cu aerul și se aprinde din bujie. Adică, amestecul apare direct în motor și nu în galeria de admisie, aceasta este diferența principală!

Plusuri.   Eficiență de combustibil (poate ajunge până la 10%), putere mare (până la 5%), o ecologie mai bună.

CONS . Trebuie să înțelegeți că duza este lângă amestecul aprins, acest lucru implică:

• Construcție complexă
• Întreținere sofisticată
• Reparație și întreținere costisitoare
• Cerința pentru calitatea combustibilului (altfel înfundată)

După cum vedeți, este eficient din punct de vedere tehnologic, dar costisitor de întreținut.

Care este mai bine - o masă?

Vă sugerez să vă gândiți, am întocmit un tabel despre avantajele ambelor tipuri

După cum vedeți, ambele tipuri au avantaje semnificative față de celălalt, aparent în timp ce ambele există.

Acum urmărim versiunea video.

Acum una dintre principalele sarcini pentru birourile de proiectare a producătorilor de automobile este crearea de centrale care consumă cât mai puțin combustibil și emit o cantitate redusă de substanțe nocive în atmosferă. Mai mult, toate acestea trebuie obținute cu condiția ca impactul asupra parametrilor de funcționare (putere, cuplu) să fie minim. Adică este necesar ca motorul să fie economic și în același timp puternic și cuplu mare.

Pentru a obține rezultatul, aproape toate componentele și sistemele unității de alimentare sunt supuse unor modificări și îmbunătățiri. Acest lucru este valabil mai ales în cazul sistemului de alimentare, deoarece ea este responsabilă pentru fluxul de combustibil în cilindri. Cea mai recentă evoluție în această direcție este injecția directă de combustibil în camerele de combustie ale unui sistem de propulsie alimentat pe benzină.

Esența acestui sistem este separarea furnizării componentelor amestecului combustibil - benzină și aer în butelii. Adică, principiul funcționării sale este foarte similar cu funcționarea instalațiilor diesel, unde formarea amestecului se realizează în camere de combustie. Dar unitatea de benzină, pe care este instalat sistemul de injecție directă, are o serie de caracteristici ale procesului de injecție a componentelor amestecului de combustibil, amestecarea și arderea acestuia.

Un pic de istorie

Injecția directă nu este o idee nouă, există o serie de exemple în istorie în care a fost utilizat un astfel de sistem. Prima utilizare în masă a acestui tip de putere a motorului a fost în aviație la mijlocul secolului trecut. Au încercat să-l folosească pe vehicule, dar nu a fost folosit pe scară largă. Sistemul acelor ani poate fi considerat ca un fel de prototip, deoarece a fost complet mecanic.

Sistemul de injecție directă „a doua viață” a fost primit la mijlocul anilor 90 ai secolului XX. Primii care își echipează mașinile cu instalații cu injecție directă, japonezii echipate. Unitatea dezvoltată la Mitsubishi a primit denumirea GDI, care este abrevierea pentru Injecția directă pe benzină, care este denumită injecție directă de combustibil. Puțin mai târziu, Toyota și-a creat propriul motor - D4.

Injecție directă de combustibil

De-a lungul timpului, motoarele care folosesc injecția directă au apărut și la alți producători:

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

Injecția directă nu este un tip separat, complet nou, și se referă la sistemele de injecție cu combustibil. Dar spre deosebire de predecesorii săi, combustibilul său este injectat sub presiune direct în butelii și nu ca înainte - în galeria de admisie, unde gazul a fost amestecat cu aer înainte de a fi introdus în camerele de ardere.

Caracteristici de proiectare și principiul funcționării

Injecția directă de benzină este în principiu foarte similară cu cea a motorinei. În proiectarea unui astfel de sistem de alimentare există o pompă suplimentară, după care benzina deja sub presiune intră în duzele instalate în chiulasa cu atomizoare situate în camera de ardere. În momentul dorit, duza livrează combustibil în cilindru, unde aerul a fost deja pompat prin galeria de admisie.

Proiectarea acestui sistem de alimentare include:

• un rezervor cu o pompă de amorsare a combustibilului instalat în el;
• linii de joasa presiune;
• elemente de filtrare pentru curățarea combustibilului;
• pompă de înaltă presiune cu regulator instalat (pompă de combustibil de înaltă presiune);
• linii de înaltă presiune;
• rampa cu duze;
• robinete de ocolire și siguranță.

Schema sistemului de injecție directă

Scopul unor piese ale unor elemente, cum ar fi un rezervor cu o pompă și un filtru sunt descrise în alte articole. Prin urmare, avem în vedere scopul unui număr de noduri care sunt utilizate doar într-un sistem de injecție directă.

Unul dintre elementele principale ale acestui sistem este o pompă de înaltă presiune. Acesta asigură curgerea combustibilului sub presiune semnificativă pe șina de combustibil. Designul său diferă de diferiți producători - unul sau multi-plunger. Unitatea de acționare se realizează din arbori cu came.

De asemenea, sunt incluse în sistem supapele care împiedică presiunea de combustibil din sistem să depășească valorile critice. În general, controlul presiunii se efectuează în mai multe locuri - la ieșirea pompei de înaltă presiune de către un regulator, care face parte din proiectarea pompei de înaltă presiune. Există o supapă de bypass care controlează presiunea la intrarea pompei. Supapa de siguranță monitorizează însă presiunea în ramă.

Funcționează astfel: o pompă de amorsare a combustibilului din rezervor furnizează gaz la pompa de combustibil de înaltă presiune printr-o linie de joasă presiune, în timp ce benzina trece printr-un filtru fin de combustibil unde sunt îndepărtate impuritățile mari.

Perechile de piston ale pompei creează o presiune a combustibilului, care variază de la 3 la 11 MPa în diferite condiții de funcționare a motorului. Deja sub presiune, combustibilul curge prin conductele de înaltă presiune în rampa, care este distribuit de-a lungul duzelor sale.

Funcționarea duzelor este controlată de o unitate de control electronică. În același timp, se bazează pe citirile multor senzori ai motorului, după analizarea datelor, acesta efectuează controlul duzei - momentul injectării, cantitatea de combustibil și metoda de pulverizare.

Dacă cantitatea de combustibil furnizată pompei de înaltă presiune este mai mare decât este necesar, se activează supapa de by-pass, care returnează o parte din combustibil în rezervor. De asemenea, o parte din combustibil este evacuată în rezervor în caz de exces de presiune în rampa, dar acest lucru este deja realizat de o supapă de siguranță.

Injecție directă

Tipuri de formare a amestecului

Folosind injecția directă de combustibil, inginerii au reușit să reducă kilometrajul de gaz. Și totul s-a obținut prin posibilitatea folosirii mai multor tipuri de formare de amestec. Adică, în anumite condiții de funcționare a centralei, este furnizat propriul tip de amestec. Mai mult, sistemul monitorizează și controlează nu numai alimentarea cu combustibil, pentru a asigura un anumit tip de formare a amestecului, este stabilit și un anumit mod de furnizare a aerului la butelii.

În total, injecția directă poate furniza două tipuri principale de amestec în butelii:

• stratificarea;
• Stoichiometric omogen;

Acest lucru vă permite să alegeți un amestec care, cu o anumită funcționare a motorului, va oferi cea mai mare eficiență.

Amestecarea strat cu strat permite motorului să funcționeze pe un amestec foarte slab, în \u200b\u200bcare partea de masă a aerului este de peste 40 de ori mai mare decât partea de combustibil. Adică, o cantitate foarte mare de aer este furnizată buteliilor, iar apoi i se adaugă puțin combustibil.

În condiții normale, un astfel de amestec nu ia foc dintr-o scânteie. Pentru ca aprinderea să se producă, designerii au dat capului pistonului o formă specială care oferă o turbulență.

Cu această formare a amestecului, aerul direcționat de amortizor intră în camera de ardere la viteză mare. La sfârșitul cursei de compresie, duza injectează combustibil, care, atingând fundul pistonului, se ridică până la bujie din cauza turbulenței. Drept urmare, în zona electrozilor, amestecul este îmbogățit și inflamabil, în timp ce în jurul acestui amestec există aer practic fără particule de combustibil. Prin urmare, o astfel de formare de amestec a fost numită stratificat - în interior există un strat cu un amestec îmbogățit, pe deasupra căruia există un alt strat, practic fără combustibil.

Această formare a amestecului asigură un consum minim de benzină, dar sistemul pregătește un astfel de amestec numai cu mișcare uniformă, fără accelerații bruște.

Formarea amestecului stoichiometric este producerea unui amestec de combustibil în proporții optime (14,7 părți de aer pe 1 parte de benzină), ceea ce asigură puterea maximă. Un astfel de amestec este deja inflamabil cu ușurință, astfel încât nu este necesară crearea unui strat îmbogățit lângă lumânare, dimpotrivă, pentru o combustie eficientă este necesar ca benzina să fie distribuită uniform în aer.

Prin urmare, combustibilul este injectat și de către duze în compresiune și, înainte de aprindere, reușește să se miște bine cu aerul.

O astfel de formare a amestecului este asigurată în cilindri în timpul accelerațiilor atunci când este necesară o putere maximă, mai degrabă decât rentabilitate.

De asemenea, proiectanții au fost nevoiți să rezolve problema comutării motorului de la un amestec slab la unul îmbogățit în timpul accelerațiilor ascuțite. Pentru a preveni arderea detonării, în timpul tranziției se utilizează o injecție dublă.

Prima injecție de combustibil se efectuează la cursa de admisie, în timp ce combustibilul acționează ca un răcitor al pereților camerei de ardere, ceea ce elimină detonarea. A doua porție de gaz este alimentată deja la sfârșitul cursei de compresie.

Sistemul de injecție directă a combustibilului, datorită utilizării mai multor tipuri de formare de amestec simultan, face posibilă economisirea destul de bună a combustibilului, fără niciun efect special asupra indicilor de putere.

În timpul accelerațiilor, motorul rulează pe un amestec normal, iar după obținerea vitezei, atunci când se măsoară modul de conducere și fără schimbări bruște, centrala trece la un amestec foarte slab, economisind astfel combustibil.

Acesta este principalul avantaj al unui astfel de sistem de alimentare. Dar are și un dezavantaj important. Pompa de combustibil de înaltă presiune, precum și duzele, folosesc perechi de precizie cu un grad ridicat de procesare. Ele sunt punctul slab, deoarece acești vapori sunt foarte sensibili la calitatea benzinei. Prezența unor impurități terțe, sulf și apă poate dezactiva pompa de injecție și duze. În plus, benzina are proprietăți de lubrifiere foarte slabe. Prin urmare, uzura perechilor de precizie este mai mare decât cea a aceluiași motor diesel.

În plus, sistemul de alimentare directă cu combustibil în sine este structural mai complex și mai scump decât același sistem de injecție separat.

Noi dezvoltări

Designerii nu se opresc aici. Un rafinament ciudat de injecție directă a fost făcut în problema VAG din unitatea de alimentare TFSI. Sistemul său de alimentare a fost combinat cu un turbocompresor.

Orbital a propus o soluție interesantă. Au dezvoltat o duză specială care, pe lângă combustibil, injectează și aer comprimat în butelii, care este furnizat de la un compresor suplimentar. Acest amestec aer-combustibil are o inflamabilitate excelentă și arde bine. Însă aceasta este doar o dezvoltare până acum și dacă nu se va găsi aplicație pe o mașină nu se știe încă.

În general, injecția directă este acum cel mai bun sistem nutrițional din punct de vedere al eficienței și al prieteniei cu mediul, deși are dezavantajele sale.

Unul dintre cele mai importante sisteme de lucru ale aproape oricărei mașini este sistemul de injecție de combustibil, deoarece datorită acesteia este determinată cantitatea de combustibil necesară pentru un anumit moment. Astăzi vom lua în considerare principiul funcționării acestui sistem pe exemplul unora dintre tipurile sale, precum și să facem cunoștință cu senzorii și actuatoarele existente.

1. Caracteristicile sistemului de injecție de combustibil

La motoarele fabricate astăzi, sistemul de carburatoare, care a fost înlocuit complet cu un sistem de injecție de combustibil mai nou și îmbunătățit, nu a fost folosit de mult timp. Injecția de combustibil se numește un sistem de alimentare contorizată de lichid de combustibil în buteliile unui vehicul cu motor. Poate fi instalat atât pe motoare pe benzină, cât și pe motorină, cu toate acestea, este clar că designul și principiul funcționării vor fi diferite. Atunci când este utilizat pe motoarele pe benzină, în timpul injecției, apare un amestec omogen de aer-combustibil, care este aprins cu forța de scânteia unei bujii.

În ceea ce privește tipul motorului diesel, aici combustibilul este injectat sub presiune foarte mare, iar porțiunea necesară a combustibilului este amestecată cu aer cald și aprinsă aproape imediat.  Mărimea porțiunii de combustibil injectat și, în același timp, puterea totală a motorului, este determinată de presiunea de injecție. Prin urmare, cu cât presiunea este mai mare, cu atât puterea unității de alimentare devine mai mare.

Astăzi, există o cantitate destul de semnificativă de diversitate a speciilor acestui sistem, iar principalele tipuri includ: un sistem cu injecție directă, cu injecție mono, un sistem mecanic și distribuit.

Principiul de funcționare al sistemului de injecție directă (direct) de combustibil este acela că lichidul de combustibil, cu ajutorul duzelor, este furnizat direct cilindrilor motorului (de exemplu, ca un motor diesel).  Pentru prima dată, o astfel de schemă a fost folosită în aviația militară în timpul celui de-al Doilea Război Mondial și pe unele mașini din perioada postbelică (primul a fost Goliath GP700). Cu toate acestea, sistemul de injecție directă din acea perioadă nu a reușit să obțină popularitatea cuvenită, motivul pentru care au fost pompele scumpe de combustibil de înaltă presiune necesare pentru funcționare și chiulasa originală.

Drept urmare, inginerii nu au reușit să obțină precizie și fiabilitate de lucru din sistem. Abia la începutul anilor 90 ai secolului XX, din cauza înăspririi standardelor de mediu, interesul pentru injecția directă a început să crească din nou. Printre primele companii care au lansat producția de astfel de motoare s-au numărat Mitsubishi, Mercedes-Benz, Peugeot-Citroen, Volkswagen, BMW.

  În general, injecția directă ar putea fi numită vârful evoluției sistemelor de alimentare, dacă nu ar fi pentru un singur lucru ... Astfel de motoare sunt foarte pretențioase în ceea ce privește calitatea combustibilului, iar atunci când folosesc amestecuri slabe, acestea emit puternic oxid de azot, care trebuie combătut prin complicarea designului motorului .

Injecția cu un singur punct (denumită și „injecție unică” sau „injecție centrală”) este un sistem care a început să fie utilizat ca alternativă la carburator în anii 80 ai secolului XX, mai ales că principiile funcționării lor sunt foarte similare: fluxurile de aer sunt amestecate cu lichidul de combustibil în timpul colectorul de admisie, doar că a fost înlocuit complexul și sensibil la setările carburatorului, duza a venit. Desigur, la etapa inițială a dezvoltării sistemului, nu existau deloc electronice, iar furnizarea benzinei era controlată de dispozitive mecanice. Cu toate acestea, în ciuda unor dezavantaje, utilizarea injecției a oferit motorului indicatori de putere mult mai mari și eficiență semnificativ mai mare a combustibilului.

Și totul datorită aceleiași duze, ceea ce a făcut posibilă măsurarea cu mult mai precis a lichidului de combustibil prin pulverizarea acestuia în particule mici. Ca urmare a amestecului cu aer, s-a obținut un amestec omogen, iar când condițiile de mișcare a mașinii și modul de funcționare al motorului s-au schimbat, compoziția sa s-a schimbat aproape instantaneu. Adevărat, au fost și unele contra. De exemplu, întrucât, în majoritatea cazurilor, duza a fost instalată în corpul fostului carburator, iar senzorii voluminoși au îngreunat „respirația motorului”, fluxul de aer care intră în cilindru a avut o rezistență serioasă. Din punct de vedere teoretic, un astfel de neajuns ar putea fi eliminat cu ușurință, dar cu distribuția slabă existentă a amestecului de combustibil, nimeni nu a putut face nimic atunci. Poate de aceea, în timpul nostru, injecția cu un singur punct este atât de rară.

Un sistem mecanic de injecție a apărut la sfârșitul anilor 30 ai secolului XX, când a început să fie utilizat în sistemele de alimentare cu combustibil pentru aeronave.  Acesta a fost prezentat sub forma unui sistem de injecție de benzină de origine diesel, folosind pompe de combustibil de înaltă presiune și duze închise ale fiecărui cilindru individual. Când au încercat să le instaleze pe o mașină, s-a dovedit că acestea nu pot rezista la concurența mecanismelor de carburator, iar acest lucru s-a datorat complexității semnificative și costului ridicat al construcției.

Pentru prima dată, în 1949 a fost instalat un sistem de injecție de presiune joasă pe o mașină MERSEDES și a depășit imediat sistemul de combustibil de tip carburator din punct de vedere al performanței. Acest fapt a dat un impuls dezvoltării în continuare a ideii de injecție de benzină pentru mașinile echipate cu un motor cu ardere internă. Din punct de vedere al politicii de preț și al fiabilității operaționale, cel mai de succes în acest sens a fost sistemul mecanic BOSCH K-Jetronic. Producția sa în serie a fost înființată în 1951 și, aproape imediat, a devenit răspândită la aproape toate mărcile producătorilor de automobile europene.

O versiune multipoint (distribuită) a sistemului de injecție de combustibil diferă de cele anterioare prin prezența unei duze individuale, care a fost instalată în conducta de intrare a fiecărui cilindru individual. Sarcina sa este de a furniza combustibil direct la supapa de admisie, ceea ce înseamnă pregătirea amestecului de combustibil chiar înainte de a fi introdus în camera de ardere. În mod firesc, în asemenea condiții, va avea o compoziție uniformă și aproximativ aceeași calitate în fiecare dintre cilindri. Ca urmare, puterea motorului este semnificativ crescută, economia de combustibil și nivelul de toxicitate al gazelor de eșapament este de asemenea redus.

Pe calea dezvoltării unui sistem distribuit de injecție de combustibil, uneori au fost întâmpinate anumite dificultăți, cu toate acestea, a continuat să se îmbunătățească. În stadiul inițial, la fel ca și versiunea anterioară, a fost controlat mecanic, cu toate acestea, dezvoltarea rapidă a electronicelor, nu numai că a făcut-o mai eficientă, dar a dat șansa de a coordona acțiunile cu alte componente ale proiectării motorului. S-a dovedit că un motor modern este capabil să semnalizeze un șofer cu privire la o defecțiune, dacă este necesar, va trece în mod independent la modul de operare de urgență sau, cu sprijinul sistemelor de securitate, va remedia erorile individuale la control. Dar, toate acestea, sistemul funcționează folosind anumiți senzori, care sunt proiectați să înregistreze cele mai mici modificări în activitatea uneia sau altei părți a acestuia. Luați în considerare principalele.

2. Senzori de injecție de combustibil

Senzorii sistemului de injecție de combustibil sunt proiectați să fixeze și să transmită informații de la actuatoare la unitatea de control a motorului și invers. Acestea includ următoarele dispozitive:

Elementul său de detectare este plasat în fluxul de gaz de evacuare (evacuare), iar când temperatura de funcționare atinge 360 \u200b\u200bde grade Celsius, senzorul începe să producă propriul său EMF, care este direct proporțional cu cantitatea de oxigen din gazele de eșapament. Din punct de vedere practic, când bucla de feedback este închisă, semnalul senzorului de oxigen este o tensiune în schimbare rapidă între 50 și 900 de milivoliți. Posibilitatea unei schimbări de tensiune este cauzată de o schimbare constantă a compoziției amestecului în apropierea punctului de stoechiometrie, iar senzorul în sine nu este potrivit pentru a genera tensiune alternativă.

În funcție de sursa de alimentare, se disting două tipuri de senzori: cu alimentare pulsată și constantă a elementului de încălzire. În versiunea cu impulsuri, senzorul de oxigen este încălzit de o unitate de control electronică. Dacă nu este încălzit, va avea o rezistență internă ridicată, ceea ce nu-i va permite să genereze propriul său EMF, ceea ce înseamnă că unitatea de control va „vedea” doar tensiunea de referință stabilă indicată.  În timpul încălzirii senzorului, rezistența sa internă scade și începe procesul de generare a propriei tensiuni, care devine imediat cunoscut computerului. Pentru unitatea de control, acesta este un semnal de pregătire pentru utilizare pentru a regla compoziția amestecului.

Folosit pentru a obține o estimare a cantității de aer care intră în motorul mașinii. Face parte dintr-un sistem electronic de management al motorului. Acest dispozitiv poate fi utilizat împreună cu alți senzori, precum un senzor de temperatură a aerului și un senzor de presiune atmosferică, care efectuează corectarea citirilor sale.

Senzorul de curgere a aerului include două filamente de platină încălzite prin curent electric. Un fir trece aer prin el însuși (răcirea în acest fel), iar al doilea este un element de control. Folosind primul fir de platină, se calculează cantitatea de aer prinsă în motor.

Pe baza informațiilor primite de la senzorul de flux de aer, computerul calculează cantitatea necesară de combustibil necesară pentru a menține raportul stoechiometric de aer și combustibil în condițiile de funcționare ale motorului.  În plus, unitatea electronică folosește informațiile obținute pentru a determina punctul de funcționare al motorului. Astăzi, există mai multe tipuri diferite de senzori responsabili de fluxul de masă de aer: de exemplu, ultrasonic, vreme (mecanică), hot-wire etc.

Indicatorul de temperatură al unui lichid de răcire (DTOZh). Are forma unui termistor, adică a unui rezistor în care rezistența electrică poate varia în funcție de indicatorii de temperatură. Termistorul este situat în interiorul senzorului și exprimă un coeficient negativ de rezistență al indicatorilor de temperatură (cu încălzirea, forța de rezistență scade).

În consecință, la o temperatură ridicată a lichidului de răcire - se observă o rezistență scăzută a senzorului (aproximativ 70 Ohms la 130 grade Celsius), iar la scăzută - o rezistență ridicată (aproximativ 100800 Ohms la -40 grade Celsius).  La fel ca majoritatea celorlalți senzori, acest dispozitiv nu garantează rezultate exacte, ceea ce înseamnă că nu putem vorbi decât despre dependența rezistenței senzorului de temperatură al lichidului de răcire de indicatorii de temperatură. În general, chiar dacă dispozitivul descris practic nu se rupe, uneori este „greșit” serios.

.   Este montat pe o conductă de ramură a clapetei de accelerație și comunică cu axa amortizorului în sine. Este prezentat sub forma unui potențiometru cu trei capete: unul este alimentat cu putere pozitivă (5V), iar celălalt este conectat la sol. Al treilea pin (din glisor) trimite semnalul de ieșire controlerului. Când accelerația este rotită atunci când pedala este apăsată, tensiunea de ieșire a senzorului se schimbă. Dacă supapa de accelerație este în stare închisă, atunci, în consecință, este mai mică de 0,7 V, iar când valva începe să se deschidă, tensiunea crește și în poziția complet deschisă trebuie să fie mai mare de 4 V. În urma tensiunii de ieșire a senzorului, regulatorul, în funcție de unghiul deschiderea accelerației, face corectarea alimentării cu combustibil.

Având în vedere că regulatorul în sine determină tensiunea minimă a dispozitivului și o ia ca valoare zero, acest mecanism nu trebuie ajustat. Conform unor automobilisti, senzorul de poziție a clapetei de accelerație (dacă este produs intern) este cel mai nesigur element al sistemului care necesită înlocuire periodică (adesea după 20 de kilometri). Totul ar fi bine, dar înlocuirea acestuia nu este atât de simplă, mai ales fără a avea un instrument de înaltă calitate. Totul este de fixare: șurubul de jos este puțin probabil să fie deșurubat cu o șurubelniță obișnuită, iar dacă funcționează, atunci este destul de dificil să o faci.

În plus, atunci când strângeți în fabrică, șuruburile sunt „așezate” pe sigiliu, care este atât de „sigilat” încât, atunci când se desface, capacul se rupe adesea. În acest caz, se recomandă îndepărtarea completă a întregului ansamblu de accelerație și, în cel mai rău caz, va trebui să îl alegeți cu forța, dar numai dacă sunteți complet sigur de starea sa de funcționare.

.   Servește pentru a transmite controlerului un semnal despre viteza și poziția arborelui cotit. Acest semnal este o serie de impulsuri de tensiune repetate care sunt generate de senzor în timpul rotației arborelui cotit. Pe baza datelor primite, regulatorul poate controla duzele și sistemul de aprindere. Senzorul de poziție a arborelui cotit este instalat pe capacul pompei de ulei, la o distanță de un milimetru (+ 0,4 mm) față de scripetul arborelui cotit (are 58 de dinți dispuse în cerc).

Pentru a asigura posibilitatea generării unui „impuls de sincronizare”, lipsesc doi dinți de scripete, adică de fapt 56. Când se rotește, dinții discului schimbă câmpul magnetic al senzorului, creând astfel o tensiune pulsată. Pe baza naturii semnalului de impulsuri de la senzor, regulatorul poate determina poziția și viteza arborelui cotit, ceea ce vă permite să calculați sincronizarea modulului de aprindere și a duzelor.

Senzorul de poziție a arborelui cotit este cel mai important dintre toate date aici și, în cazul unei defecțiuni a mecanismului, motorul auto nu va funcționa. Senzor de viteză.  Principiul de funcționare al acestui dispozitiv se bazează pe efectul Hall. Esența muncii sale este să transmită impulsuri de tensiune controlerului, cu o frecvență direct proporțională cu viteza de rotație a roților motrice ale vehiculului. Pe baza conectorilor de pe plăcuțele de cablaj, toți senzorii de viteză pot avea unele diferențe. Astfel, de exemplu, un conector în formă de pătrat este utilizat în sistemele Bosch, iar unul rotund corespunde sistemelor 4 ianuarie și GM.

Pe baza semnalelor de ieșire ale senzorului de viteză, sistemul de control poate determina pragurile de întrerupere a combustibilului, precum și să stabilească limite electronice de viteză pentru mașină (disponibile în sisteme noi).

Senzor de poziție a arborelui cu came (sau cum îl numesc și „senzor de fază”) este un dispozitiv conceput pentru a determina unghiul arborelui cu came și pentru a transmite informațiile corespunzătoare unității de control electronice a vehiculului. După aceasta, pe baza datelor obținute, regulatorul poate controla sistemul de aprindere și alimentarea cu combustibil la fiecare cilindru individual, lucru care, de fapt, îl face.

Senzor de bate  Este folosit pentru a căuta lovituri de detonare într-un motor cu ardere internă. Din punct de vedere structural, este o placă piezoceramică închisă într-o carcasă situată pe un bloc cilindric. În zilele noastre, există două tipuri de senzori de lovire - în bandă largă rezonantă și mai modernă. În modelele rezonante, filtrarea primară a spectrului semnalului se realizează în interiorul dispozitivului și depinde direct de designul acestuia. Prin urmare, pe diferite tipuri de motoare sunt utilizate diferite modele de senzori de lovire, care diferă unul de celălalt prin frecvența de rezonanță. Vizualizarea în bandă largă a senzorilor are o caracteristică uniformă în domeniul zgomotului de detonare, iar semnalul este filtrat de o unitate de control electronică. Până în prezent, senzorii de lovire rezonanți nu mai sunt instalați pe modelele de producție de mașini.

Senzor de presiune absolută.  Oferă urmărirea modificărilor presiunii atmosferice care apar ca urmare a modificărilor presiunii barometrice și / sau a modificărilor de altitudine. Presiunea barometrică poate fi măsurată în timp ce contactul este pornit, înainte ca motorul să înceapă să se rotească. Folosind unitatea de control electronică, este posibil să „actualizați” datele privind presiunea barometrică când motorul funcționează, când, la o viteză scăzută a motorului, acceleratia este aproape complet deschisă.

De asemenea, folosind un senzor de presiune absolut, este posibilă măsurarea schimbării presiunii în conducta de admisie. Modificările de presiune sunt cauzate de modificările încărcărilor motorului și de turația arborelui cotit. Senzorul de presiune absolută le transformă într-un semnal de ieșire având o anumită tensiune. Când accelerația este în poziția închisă, se dovedește că ieșirea de presiune absolută dă o tensiune relativ mică, în timp ce o acceleratie complet deschisă corespunde unui semnal de înaltă tensiune. Aspectul unei tensiuni de ieșire ridicate se explică prin corespondența presiunii atmosferice și a presiunii din interiorul conductei de admisie cu clapeta de gaz complet deschisă. Indicii presiunii interne a conductei sunt calculate de unitatea de control electronică, pe baza semnalului senzorului. Dacă s-a dovedit a fi mare, atunci este necesară o alimentare crescută de lichid de combustibil, iar dacă presiunea este scăzută, atunci invers - redusă.

  (ECU).Deși acesta nu este un senzor, dar având în vedere că este direct legat de funcționarea dispozitivelor descrise, am considerat necesar să-l includem în această listă. Un ECU este un „centru de creier” al unui sistem de injecție de combustibil, care procesează constant informațiile primite de la diverși senzori și, pe baza acestora, gestionează circuite de ieșire (sisteme de aprindere electronice, injectoare, control inactiv, relee diferite). Unitatea de control este echipată cu un sistem de diagnostic încorporat, capabil să detecteze defecțiunile sistemului și, folosind lampa de avertizare „VERIFICARE MOTOR”, avertizați șoferul despre acestea. Mai mult, codurile de diagnostic sunt stocate în memoria sa care indică anumite zone ale defecțiunii, ceea ce facilitează foarte mult lucrările de reparație.

Calculatorul include trei tipuri de memorie:  memorie de citire numai în citire (RAM și EPROM), memorie de acces aleatoriu (RAM sau RAM) și un dispozitiv de memorie supus programării electrice (EEPROM sau EEPROM).  Memoria RAM este utilizată de unitatea de microprocesor pentru stocarea temporară a rezultatelor, calculelor și datelor intermediare. Acest tip de memorie depinde de furnizarea de energie, ceea ce înseamnă că necesită informații, o sursă de alimentare constantă și stabilă, pentru a economisi informații. În cazul unei întreruperi de curent, toate codurile de diagnosticare a problemelor și informațiile de calcul disponibile în memoria RAM sunt șterse imediat.

EEPROM stochează un program de lucru comun care conține o secvență de comenzi necesare și diverse informații de calibrare. Spre deosebire de versiunea anterioară, acest tip de memorie nu este volatil. EEPROM este utilizat pentru a salva temporar codurile de parolă a imobilizatorului (sistem antiefracție). După ce controlerul a primit aceste coduri de la unitatea de control a imobilizatorului (dacă există), acestea sunt comparate cu cele deja stocate în EEPROM, iar apoi se ia decizia cu privire la pornirea motorului sau nu.

3. actuatoare de injecție

  Actuatoarele sistemului de injecție de combustibil sunt prezentate sub formă de duză, pompă de benzină, modul de aprindere, control la ralanti, ventilator de răcire, semnal de consum de combustibil și adsorber. Să luăm în considerare fiecare dintre ele în detaliu. Duza. Acționează ca o supapă cu solenoid cu performanță normalizată. Folosit pentru a injecta o anumită cantitate de combustibil, calculată pentru un anumit mod de funcționare.

Pompa de gaz.  Este utilizat pentru a muta combustibilul pe șina de combustibil, a cărui presiune este menținută cu ajutorul unui regulator de presiune mecanic-vid. În unele versiuni ale sistemului, acesta poate fi combinat cu o pompă de benzină.

Modul de aprindere  este un dispozitiv electronic conceput pentru a controla procesul de aprindere. Este format din două canale independente pentru aprinderea amestecului în buteliile motorului. În cele mai recente versiuni ale dispozitivului, elementele sale de joasă tensiune sunt definite în computer și pentru a obține o tensiune ridicată, se utilizează fie o bobină de aprindere la distanță cu două canale, fie acele bobine care sunt amplasate direct pe lumânarea în sine.

Control inactiv.  Sarcina sa este menținerea vitezei date în regim de ralanti. Regulatorul este prezentat sub forma unui motor pas cu pas care controlează canalul de ocolire a aerului în corpul clapetei de accelerație. Aceasta oferă motorului fluxul de aer necesar, mai ales atunci când clapeta este închisă. Ventilatorul sistemului de răcire, după cum sugerează și numele, nu permite supraîncălzirea pieselor. Este controlat de un ECU care răspunde semnalelor senzorului de temperatură de răcire. De regulă, diferența dintre pozițiile de pornire și oprire este de 4-5 ° C.

Semnal de consum de combustibil - intră în computerul de bord într-un raport de 16.000 impulsuri la 1 litru de combustibil utilizat. Desigur, acestea sunt doar date aproximative, deoarece sunt calculate pe baza timpului total petrecut la deschiderea duzelor. În plus, este luat în considerare un anumit coeficient empiric, care este necesar pentru a compensa presupunerea în măsurarea erorii. Ineficiențele în calcule sunt cauzate de funcționarea duzelor într-o secțiune neliniară a intervalului, eficiența nesincronă a combustibilului și alți alți factori.

Adsorber.  Există ca element cu circuit închis în timpul recirculării vaporilor de benzină. Standardele Euro-2 exclud posibilitatea contactului între ventilația rezervorului de gaz și atmosferă, iar vaporii de benzină trebuie adsorbiți și trimiși în urma combustiei în timpul epurării.