Wtrysk bezpośredni (zwany także wtryskiem bezpośrednim lub GDI) zaczął pojawiać się w samochodach od niedawna. Jednak technologia ta zyskuje na popularności i coraz częściej znajduje zastosowanie w silnikach nowych samochodów. Dziś postaramy się odpowiedzieć ogólnie czym jest technologia bezpośredniego wtrysku i czy powinniśmy się jej bać?

Na początek warto zauważyć, że głównym wyróżnikiem tej technologii jest lokalizacja wtryskiwaczy, które znajdują się odpowiednio bezpośrednio w głowicy cylindrów, a wtrysk pod ogromnym ciśnieniem odbywa się bezpośrednio do cylindrów, w przeciwieństwie do długich -sprawdzona najlepsza strona paliwa do kolektora dolotowego.

Wtrysk bezpośredni został po raz pierwszy przetestowany w masowej produkcji przez japońskiego producenta samochodów Mitsubishi. Eksploatacja pokazała, że ​​wśród zalet głównymi zaletami były wydajność - od 10% do 20%, moc - plus 5% i przyjazność dla środowiska. Główną wadą jest to, że wtryskiwacze są niezwykle wymagające pod względem jakości paliwa.

Warto również zauważyć, że podobny system jest z powodzeniem instalowany od wielu dziesięcioleci. Jednak w silnikach benzynowych zastosowanie technologii wiązało się z szeregiem trudności, które nie zostały jeszcze całkowicie rozwiązane.

Film z kanału YouTube firmy Savagegeese wyjaśnia, czym jest wtrysk bezpośredni i co może pójść nie tak podczas eksploatacji samochodu z tym systemem. Oprócz głównych zalet i wad, film wyjaśnia również tajniki konserwacji zapobiegawczej systemu. Ponadto film porusza temat układów wtryskowych do kanałów dolotowych, których obficie można spotkać w starszych silnikach, a także tych, które korzystają z obu metod wtrysku paliwa. Prezenter, posługując się przejrzystymi diagramami Boscha, wyjaśnia, jak to wszystko działa.

Aby poznać wszystkie niuanse, sugerujemy obejrzenie poniższego filmu (włączenie tłumaczenia napisów pomoże Ci to zrozumieć, jeśli nie znasz zbyt dobrze angielskiego). Dla tych, którzy nie są zbyt zainteresowani oglądaniem, o głównych zaletach i wadach bezpośredniego wtrysku benzyny możesz przeczytać poniżej, po filmie:

Tak więc przyjazność dla środowiska i wydajność to dobre cele, ale oto ryzyko związane ze stosowaniem nowoczesnych technologii w samochodzie:

Minusy

1. Bardzo złożony projekt.

2. Prowadzi to do drugiego ważnego problemu. Ponieważ technologia młodej benzyny wiąże się z poważnymi zmianami w konstrukcji głowic cylindrów silnika, konstrukcji samych wtryskiwaczy i związanymi z tym zmianami w innych częściach silnika, na przykład pompie wtryskowej (wysokociśnieniowej pompie paliwa), koszt samochodów z bezpośrednim paliwem wtrysk jest wyższy.

3. Produkcja samych części układu zasilania również musi być niezwykle precyzyjna. Wtryskiwacze wytwarzają ciśnienie od 50 do 200 atmosfer.

Dodaj do tego pracę wtryskiwacza w bliskiej odległości od paliwa palnego i ciśnienie wewnątrz cylindra, a otrzymasz konieczność wytwarzania komponentów o bardzo dużej wytrzymałości.

4. Ponieważ dysze wtryskiwaczy patrzą w komorę spalania, osadzają się na nich również wszystkie produkty spalania benzyny, stopniowo zatykając lub wyłączając wtryskiwacz. Jest to chyba najpoważniejsza wada stosowania konstrukcji GDI w rosyjskich realiach.

5. Ponadto należy uważnie monitorować stan silnika. Jeśli w cylindrach zacznie następować ubytek oleju, produkty jego rozkładu termicznego szybko wyłączą wtryskiwacz i zatkają zawory dolotowe, tworząc na nich nieusuwalną powłokę osadów. Nie zapominaj, że klasyczny wtrysk z dyszami umieszczonymi w kolektorze dolotowym dobrze czyści zawory dolotowe, myjąc je paliwem pod ciśnieniem.

6. Drogie naprawy i konieczność konserwacji zapobiegawczej, która również nie jest tania.

Ponadto wyjaśnia również, że w przypadku nieprawidłowego użytkowania w pojazdach z wtryskiem bezpośrednim może wystąpić zanieczyszczenie zaworów i obniżona wydajność, szczególnie w przypadku silników z turbodoładowaniem.

Czasami nazywany wtryskiem centralnym, stał się szeroko stosowany w samochodach osobowych w latach 80-tych. Ten układ napędowy otrzymał swoją nazwę ze względu na fakt, że paliwo było dostarczane do kolektora dolotowego tylko w jednym punkcie.

Wiele ówczesnych systemów było czysto mechanicznych, nie miały sterowania elektronicznego. Często podstawą takiego układu napędowego był konwencjonalny gaźnik, z którego po prostu usunięto wszystkie „dodatkowe” elementy i zainstalowano jedną lub dwie dysze w obszarze dyfuzora (dlatego wtrysk centralny był stosunkowo niedrogi). Tak na przykład zaprojektowano układ TBI („Wtrysk korpusu przepustnicy”) firmy General Motors.

Jednak pomimo pozornej prostoty wtrysk centralny ma bardzo istotną przewagę nad gaźnikiem - dokładniej dozuje mieszankę palną we wszystkich trybach pracy silnika. Pozwala to uniknąć awarii w pracy silnika, a także zwiększa jego moc i wydajność.

Z biegiem czasu pojawienie się elektronicznych jednostek sterujących sprawiło, że centralny wtrysk stał się bardziej kompaktowy i niezawodny. Łatwiej stało się przystosowanie go do pracy na różnych silnikach.

Jednak wtrysk jednopunktowy odziedziczył również szereg wad od gaźników. Na przykład duży opór powietrza przedostającego się do kolektora dolotowego i zły rozkład mieszanki paliwowej pomiędzy poszczególnymi cylindrami. W rezultacie silnik z takim układem zasilania nie ma bardzo wysokich osiągów. Dlatego dzisiaj praktycznie nie znaleziono centralnego wtrysku.

Nawiasem mówiąc, koncern General Motors opracował również ciekawy rodzaj wtrysku centralnego - CPI („Central Port Injection”). W takim układzie jedna dysza wtryskiwała paliwo do specjalnych rurek, które były prowadzone do kolektora dolotowego każdego cylindra. Był to swego rodzaju prototyp wtrysku rozproszonego. Jednak ze względu na niską niezawodność szybko zarzucono stosowanie CPI.

Rozpowszechniane

Wtrysk paliwa OR WIELOPUNKTOWY jest obecnie najpopularniejszym układem zasilania silnika w nowoczesnych samochodach. Różni się od poprzedniego typu przede wszystkim tym, że w kolektorze dolotowym każdego cylindra znajduje się osobna dysza. W określonych momentach wtryskuje potrzebną porcję benzyny bezpośrednio do zaworów dolotowych „swojego” cylindra.

Wtrysk wielopunktowy może być równoległy lub sekwencyjny. W pierwszym przypadku w określonym momencie zapalają się wszystkie wtryskiwacze, paliwo miesza się z powietrzem, a powstała mieszanina czeka na otwarcie zaworów dolotowych i dostanie się do cylindra. W drugim przypadku czas pracy każdego wtryskiwacza wyliczany jest indywidualnie tak, aby benzyna dostarczana była przez ściśle określony czas przed otwarciem zaworu. Wydajność takiego wtrysku jest wyższa, dlatego systemy sekwencyjne stały się coraz bardziej powszechne, pomimo bardziej złożonego i droższego elektronicznego „wypychania”. Chociaż czasami istnieją tańsze kombinowane schematy (w tym przypadku wtryskiwacze strzelają parami).

Początkowo rozproszone układy wtryskowe były również sterowane mechanicznie. Jednak z biegiem czasu i tutaj dominowała elektronika. Przecież odbierając i przetwarzając sygnały z wielu czujników, jednostka sterująca nie tylko wydaje polecenia elementom wykonawczym, ale może także sygnalizować kierowcy awarię. Co więcej, nawet w przypadku awarii elektronika przełącza się w tryb awaryjny, umożliwiając samochodowi samodzielne dotarcie do stacji obsługi.

Wtrysk rozproszony ma wiele zalet. Oprócz przygotowania mieszanki palnej o odpowiednim składzie dla każdego trybu pracy silnika, taki układ również dokładniej rozprowadza ją pomiędzy cylindrami i stwarza minimalny opór powietrza przepływającego przez kolektor dolotowy. Pozwala to poprawić wiele wskaźników silnika: moc, wydajność, przyjazność dla środowiska itp. Wśród wad wtrysku wielopunktowego można wymienić chyba tylko dość wysoki koszt.

Bezpośredni..

Goliath GP700 był pierwszym samochodem produkcyjnym wyposażonym w wtrysk paliwa.

WTRYSK (czasami nazywany także bezpośrednim) różni się od poprzednich typów układów napędowych tym, że w tym przypadku wtryskiwacze dostarczają paliwo bezpośrednio do cylindrów (z pominięciem kolektora dolotowego), podobnie jak silnik Diesla.

W zasadzie ten projekt systemu zasilania nie jest nowy. Już w pierwszej połowie ubiegłego wieku był stosowany w silnikach lotniczych (na przykład w radzieckim myśliwcu Ła-7). W samochodach osobowych wtrysk bezpośredni pojawił się nieco później – w latach 50. XX wieku, najpierw w samochodzie Goliath GP700, a następnie w słynnym Mercedesie-Benz 300SL. Jednak po pewnym czasie producenci samochodów praktycznie zrezygnowali ze stosowania wtrysku bezpośredniego; pozostał on tylko w samochodach wyścigowych.

Faktem jest, że głowica cylindra silnika z wtryskiem bezpośrednim była bardzo złożona i kosztowna w produkcji. Ponadto przez długi czas projektantom nie udało się osiągnąć stabilnej pracy systemu. Rzeczywiście, dla efektywnego tworzenia mieszanki podczas wtrysku bezpośredniego konieczne jest dobre rozpylenie paliwa. Oznacza to, że był dostarczany do cylindrów pod wysokim ciśnieniem. A to wymagało specjalnych pomp, które byłyby w stanie to zapewnić. W rezultacie silniki z takim układem napędowym okazały się początkowo drogie i nieekonomiczne.

Jednak wraz z rozwojem technologii wszystkie te problemy zostały rozwiązane, a wielu producentów samochodów powróciło do dawno zapomnianego schematu. Pierwszą było Mitsubishi, które w 1996 roku zamontowało silnik z bezpośrednim wtryskiem paliwa (oznaczenie marki – GDI) w modelu Galant, potem inne firmy zaczęły stosować podobne rozwiązania. W szczególności „Volkswagen” i „Audi” (system FSI), „Peugeot-Citroen” (HPA), „Alfa Romeo” (JTS) i inne.

Dlaczego taki system zasilania nagle zainteresował wiodących producentów samochodów? Wszystko jest bardzo proste - silniki z wtryskiem bezpośrednim potrafią pracować na bardzo ubogiej mieszance roboczej (przy małej ilości paliwa i dużej ilości powietrza), dzięki czemu charakteryzują się dobrą wydajnością. Dodatkowo dostarczanie benzyny bezpośrednio do cylindrów pozwala na zwiększenie stopnia sprężania silnika, a co za tym idzie jego mocy.

Układ zasilania z wtryskiem bezpośrednim może pracować w różnych trybach. Przykładowo, gdy samochód porusza się równomiernie z prędkością 90-120 km/h, elektronika dostarcza do cylindrów bardzo mało paliwa. Zasadniczo taką ultra ubogą mieszankę roboczą bardzo trudno podpalić. Dlatego silniki z wtryskiem bezpośrednim wykorzystują tłoki ze specjalnym wgłębieniem. Kieruje większość paliwa bliżej świecy zapłonowej, gdzie są lepsze warunki zapłonu mieszanki.

Podczas jazdy z dużą prędkością lub podczas gwałtownego przyspieszania do cylindrów trafia znacznie więcej paliwa. Odpowiednio, ze względu na silne nagrzewanie się części silnika, ryzyko detonacji wzrasta. Aby tego uniknąć, wtryskiwacz wtryskuje paliwo do cylindra szerokim strumieniem, który wypełnia całą objętość komory spalania i ją chłodzi.

Jeśli kierowca wymaga gwałtownego przyspieszenia, wtryskiwacz uruchamia się dwukrotnie. Najpierw na początku suwu ssania wtryskiwana jest niewielka ilość paliwa w celu schłodzenia cylindra, a następnie na końcu suwu sprężania wtryskiwana jest główna porcja benzyny.

Jednak pomimo wszystkich swoich zalet silniki z bezpośrednim wtryskiem nie są jeszcze wystarczająco rozpowszechnione. Powodem są wysokie koszty i wymagania dotyczące jakości paliwa. Ponadto silnik z takim układem napędowym pracuje głośniej niż zwykle i mocniej wibruje, dlatego projektanci muszą jeszcze bardziej wzmocnić niektóre części silnika i poprawić izolację akustyczną komory silnika.

Wydanie autorskie Klaxon nr 4 2008 Zdjęcie zdjęcie z archiwum Klaxona

Dzięki układowi wtrysku paliwa silnik nadal zasysa, ale zamiast polegać wyłącznie na ilości zasysanego paliwa, układ wtrysku paliwa wstrzeliwuje dokładnie odpowiednią ilość paliwa do komory spalania. Układy wtrysku paliwa przeszły już kilka etapów ewolucji, dodano do nich elektronikę – to był chyba największy krok w rozwoju tego układu. Ale idea takich systemów pozostaje ta sama: elektrycznie uruchamiany zawór (wtryskiwacz) wtryskuje odmierzoną ilość paliwa do silnika. Tak naprawdę główną różnicą pomiędzy gaźnikiem a wtryskiwaczem jest elektroniczne sterowanie ECU – to komputer pokładowy dostarcza dokładnie odpowiednią ilość paliwa do komory spalania silnika.

Przyjrzyjmy się jak działa układ wtrysku paliwa i konkretnie wtryskiwacz.

Tak wygląda układ wtrysku paliwa

Jeśli sercem samochodu jest silnik, to jego mózgiem jest jednostka sterująca silnika (ECU). Optymalizuje wydajność silnika, wykorzystując czujniki do decydowania o sposobie sterowania niektórymi napędami w silniku. Przede wszystkim komputer odpowiada za 4 główne zadania:

1. kontroluje mieszankę paliwową,
2. kontroluje prędkość biegu jałowego,
3. odpowiada za kąt wyprzedzenia zapłonu,
4. steruje rozrządem zaworowym.

Zanim porozmawiamy o tym, jak ECU realizuje swoje zadania, porozmawiajmy o najważniejszej rzeczy - prześledźmy drogę benzyny ze zbiornika gazu do silnika - jest to praca układu wtrysku paliwa. Początkowo, gdy kropla benzyny opuści ścianki zbiornika paliwa, zostaje ona zassana do silnika przez elektryczną pompę paliwa. Elektryczna pompa paliwa zwykle składa się z samej pompy, a także filtra i urządzenia przenoszącego.

Regulator ciśnienia paliwa na końcu podciśnieniowej szyny paliwowej zapewnia, że ​​ciśnienie paliwa jest stałe w stosunku do ciśnienia ssania. W przypadku silnika benzynowego ciśnienie paliwa jest zwykle rzędu 2–3,5 atmosfery (200–350 kPa, 35–50 PSI (funtów na cal kwadratowy)). Wtryskiwacze paliwa są podłączone do silnika, ale ich zawory pozostają zamknięte, dopóki ECU nie umożliwi przesłania paliwa do cylindrów.

Ale co się stanie, gdy silnik będzie potrzebował paliwa? Tutaj do akcji wkracza wtryskiwacz. Zazwyczaj wtryskiwacze mają dwa styki: jeden zacisk jest podłączony do akumulatora poprzez przekaźnik zapłonu, a drugi styk idzie do ECU. ECU wysyła pulsujące sygnały do ​​wtryskiwacza. Dzięki magnesowi, do którego wysyłane są takie pulsujące sygnały, zawór wtryskiwacza otwiera się i do jego dyszy dostarczana jest określona ilość paliwa. Ponieważ ciśnienie na wtryskiwaczach jest bardzo wysokie (wartość podana powyżej), otwarty zawór kieruje paliwo z dużą prędkością do dyszy wtryskiwacza. Czas otwarcia zaworu wtryskiwacza wpływa na ilość paliwa dostarczaną do cylindra, a czas ten zależy odpowiednio od szerokości impulsu (tj. od tego, jak długo ECU wysyła sygnał do wtryskiwacza).

Po otwarciu zaworu wtryskiwacz paliwa przesyła paliwo przez dyszę, która rozpyla płynne paliwo w postaci mgiełki bezpośrednio do cylindra. Taki system nazywa się układ bezpośredniego wtrysku. Jednak rozpylone paliwo może nie być dostarczane bezpośrednio do cylindrów, ale najpierw do kolektorów dolotowych.

Jak działa wtryskiwacz?

Ale w jaki sposób ECU określa, ile paliwa aktualnie należy dostarczyć do silnika? Kiedy kierowca naciśnie pedał gazu, faktycznie otwiera przepustnicę o wielkość nacisku na pedał, przez który dostarczane jest powietrze do silnika. Dlatego możemy śmiało nazwać pedał gazu „regulatorem dopływu powietrza” do silnika. Zatem komputer samochodu kieruje się między innymi wartością otwarcia przepustnicy, ale nie ogranicza się do tego wskaźnika – odczytuje informacje z wielu czujników i poznajmy je wszystkie!

Czujnik przepływu masy powietrza

Po pierwsze, czujnik masowego przepływu powietrza (MAF) wykrywa ilość powietrza wchodzącego do korpusu przepustnicy i wysyła tę informację do ECU. ECU wykorzystuje te informacje, aby zdecydować, ile paliwa wtrysnąć do cylindrów, aby utrzymać idealne proporcje mieszanki.

Czujnik położenia przepustnicy

Komputer na bieżąco za pomocą tego czujnika sprawdza położenie przepustnicy i dzięki temu wie, ile powietrza przepływa przez dolot, aby regulować impuls wysyłany do wtryskiwaczy, dbając o to, aby do układu dostała się odpowiednia ilość paliwa.

Czujnik tlenu

Dodatkowo ECU wykorzystuje czujnik O2 do sprawdzenia ilości tlenu w spalinach pojazdu. Zawartość tlenu w spalinach wskazuje, jak dobrze spala się paliwo. Wykorzystując powiązane dane z dwóch czujników: tlenu i masowego przepływu powietrza, ECU monitoruje również nasycenie mieszanki paliwowo-powietrznej dostarczanej do komory spalania cylindrów silnika.

Czujnik położenia wału korbowego

Jest to być może główny czujnik układu wtrysku paliwa - to z niego ECU dowiaduje się o liczbie obrotów silnika w danym momencie i dostosowuje ilość dostarczanego paliwa w zależności od liczby obrotów i oczywiście położenie pedału gazu.

To trzy główne czujniki, które bezpośrednio i dynamicznie wpływają na ilość paliwa podawanego do wtryskiwacza, a następnie do silnika. Ale istnieje wiele innych czujników:

• Potrzebny jest czujnik napięcia w sieci elektrycznej samochodu, aby ECU zrozumiało, w jakim stopniu akumulator jest rozładowany i czy musi zwiększyć prędkość, aby go naładować.
• Czujnik temperatury płynu chłodzącego - ECU zwiększa liczbę obrotów, jeśli silnik jest zimny i odwrotnie, jeśli silnik jest ciepły.

Układ bezpośredniego wtrysku paliwa w silnikach benzynowych jest dziś najbardziej zaawansowanym i nowoczesnym rozwiązaniem. Główną cechą wtrysku bezpośredniego jest to, że paliwo dostarczane jest bezpośrednio do cylindrów.

Z tego powodu system ten nazywany jest często także bezpośrednim wtryskiem paliwa. W tym artykule przyjrzymy się, jak działa silnik z wtryskiem bezpośrednim, a także jakie zalety i wady ma taka konstrukcja.

Przeczytaj w tym artykule

Bezpośredni wtrysk paliwa: konstrukcja układu bezpośredniego wtrysku

Jak wspomniano powyżej, paliwo tego typu dostarczane jest bezpośrednio do komory spalania silnika. Oznacza to, że wtryskiwacze nie wtryskują benzyny, po czym mieszanka paliwowo-powietrzna dostaje się do cylindra, lecz wtryskują paliwo bezpośrednio do komory spalania.

Powstały pierwsze silniki benzynowe z bezpośrednim wtryskiem. Następnie program stał się powszechny, w wyniku czego dziś taki układ zasilania paliwem można znaleźć w ofercie wielu znanych producentów samochodów.

Na przykład koncern VAG zaprezentował szereg modeli Audi i Volkswagena z silnikami atmosferycznymi i turbodoładowanymi, które otrzymały bezpośredni wtrysk paliwa. Silniki z wtryskiem bezpośrednim produkowane są również przez BMW, Ford, GM, Mercedes i wiele innych.

Bezpośredni wtrysk paliwa stał się tak powszechny ze względu na wysoką wydajność układu (około 10-15% w porównaniu z wtryskiem rozproszonym), a także pełniejsze spalanie mieszanki roboczej w cylindrach i zmniejszoną toksyczność spalin.

Układ bezpośredniego wtrysku: cechy konstrukcyjne

Weźmy więc jako przykład silnik FSI z tzw. wtryskiem warstwowym. W skład systemu wchodzą następujące elementy:

• obwód wysokiego ciśnienia;
• benzyna;
• regulator ciśnienia;
• szyna paliwowa;
• czujnik wysokiego ciśnienia;
• dysze wtryskowe;

Zacznijmy od pompy paliwa. Pompa ta wytwarza wysokie ciśnienie, pod którym paliwo dostarczane jest do listwy paliwowej, a także do wtryskiwaczy. Pompa posiada tłoczki (może być ich kilka, w pompach rotacyjnych może być jeden) i napędzana jest przez wałek rozrządu zaworów dolotowych.

RTD (regulator ciśnienia paliwa) jest zintegrowany z pompą i odpowiada za dozowanie paliwa, które odpowiada wtryskowi dyszy. Szyna paliwowa (szyna paliwowa) jest potrzebna do dystrybucji paliwa do wtryskiwaczy. Obecność tego elementu pozwala również uniknąć skoków ciśnienia (pulsacji) paliwa w obwodzie.

Nawiasem mówiąc, obwód wykorzystuje specjalny zawór bezpiecznikowy, który znajduje się w szynie. Zawór ten jest niezbędny, aby zapobiec zbyt wysokiemu ciśnieniu paliwa i tym samym zabezpieczyć poszczególne elementy układu. Wzrost ciśnienia może wystąpić ze względu na fakt, że paliwo ma tendencję do rozszerzania się pod wpływem ogrzewania.

Czujnik wysokiego ciśnienia to urządzenie mierzące ciśnienie w listwie paliwowej. Sygnały z czujnika przekazywane są do, który z kolei może zmieniać ciśnienie w listwie paliwowej.

Jeśli chodzi o dyszę wtryskową, element zapewnia terminowe dostarczanie i atomizację paliwa w komorze spalania w celu wytworzenia niezbędnej mieszanki paliwowo-powietrznej. Należy pamiętać, że opisane procesy zachodzą pod kontrolą. System składa się z grupy różnorodnych czujników, elektronicznej jednostki sterującej oraz elementów wykonawczych.

Jeśli mówimy o układzie wtrysku bezpośredniego wraz z czujnikiem wysokiego ciśnienia paliwa, do jego działania wykorzystywane są: , DPRV, czujnik temperatury powietrza w kolektorze dolotowym, czujnik temperatury płynu chłodzącego itp.

Dzięki działaniu tych czujników ECU otrzymuje niezbędne informacje, po czym jednostka wysyła sygnały do ​​elementów wykonawczych. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie skoordynowanej i dokładnej pracy elektrozaworów, wtryskiwaczy, zaworów bezpieczeństwa i szeregu innych elementów.

Jak działa układ bezpośredniego wtrysku paliwa?

Główną zaletą wtrysku bezpośredniego jest możliwość uzyskania różnego rodzaju formowania mieszaniny. Inaczej mówiąc, taki układ napędowy jest w stanie elastycznie zmieniać skład roboczej mieszanki paliwowo-powietrznej, biorąc pod uwagę tryb pracy silnika, jego temperaturę, obciążenie silnika spalinowego itp.

Należy rozróżnić tworzenie mieszanin warstwa po warstwie, stechiometryczne i jednorodne. To właśnie takie tworzenie mieszanki ostatecznie pozwala na najbardziej efektywne zużycie paliwa. Mieszanka zawsze okazuje się wysokiej jakości, niezależnie od trybu pracy silnika spalinowego, benzyna spala się całkowicie, silnik staje się mocniejszy, a jednocześnie zmniejsza się toksyczność spalin.

• Tworzenie mieszanki warstwa po warstwie jest aktywowane, gdy obciążenie silnika jest niskie lub średnie, a prędkość obrotowa wału korbowego jest niska. Mówiąc najprościej, w takich trybach mieszanka jest nieco uboższa, aby zaoszczędzić pieniądze. Tworzenie mieszaniny stechiometrycznej polega na przygotowaniu mieszaniny łatwopalnej, ale nie zbyt bogatej.
• Jednorodne tworzenie mieszanki pozwala uzyskać tzw. mieszankę „mocową”, niezbędną przy dużych obciążeniach silnika. W przypadku ubogiej jednorodnej mieszanki, aby jeszcze bardziej zaoszczędzić pieniądze, jednostka napędowa działa w trybach przejściowych.
• Gdy włączony jest tryb mieszanki uwarstwionej, przepustnica jest szeroko otwarta, a klapy wlotowe są zamknięte. Powietrze dostarczane jest do komory spalania z dużą prędkością, powodując turbulencje w przepływie powietrza. Paliwo wtryskiwane jest pod koniec suwu sprężania, wtrysk następuje w okolicę świecy zapłonowej.

Na krótko przed pojawieniem się iskry na świecy zapłonowej tworzy się mieszanka paliwowo-powietrzna, w której stosunek nadmiaru powietrza wynosi 1,5-3. Mieszanka zostaje wówczas zapalona przez iskrę, przy czym wokół strefy zapłonu pozostaje wystarczająca ilość powietrza. Powietrze to pełni rolę „izolatora” temperatury.

Jeśli weźmiemy pod uwagę powstawanie jednorodnej mieszanki stechiometrycznej, proces ten zachodzi, gdy klapy dolotowe są otwarte, a przepustnica jest również otwarta pod takim lub innym kątem (w zależności od stopnia nacisku na pedał gazu).

W tym przypadku paliwo wtryskiwane jest podczas suwu ssania, w wyniku czego powstaje jednorodna mieszanka. Nadmiar powietrza ma współczynnik bliski jedności. Mieszanka ta łatwo się zapala i spala się całkowicie w całej objętości komory spalania.

Uboga, jednorodna mieszanka powstaje, gdy przepustnica jest całkowicie otwarta, a klapy dolotowe są zamknięte. W tym przypadku powietrze aktywnie porusza się w cylindrze, a wtrysk paliwa następuje podczas suwu ssania. ECM utrzymuje nadmiar powietrza na poziomie 1,5.

Oprócz czystego powietrza można dodać gazy spalinowe. Dzieje się to dzięki pracy. W rezultacie spaliny ponownie „wypalają się” w cylindrach, nie uszkadzając silnika. Jednocześnie zmniejsza się poziom emisji szkodliwych substancji do atmosfery.

Jaki jest wynik?

Jak widać wtrysk bezpośredni pozwala osiągnąć nie tylko oszczędność paliwa, ale także dobre osiągi silnika zarówno w trybach niskiego, średniego, jak i wysokiego obciążenia. Innymi słowy, obecność bezpośredniego wtrysku sprawia, że ​​we wszystkich trybach pracy silnika spalinowego zostanie zachowany optymalny skład mieszanki.

Jeśli chodzi o wady, jedynymi wadami wtrysku bezpośredniego są zwiększona złożoność napraw i cena części zamiennych, a także duża wrażliwość układu na jakość paliwa oraz stan filtrów paliwa i powietrza.

Przeczytaj także

Konstrukcja i schemat działania wtryskiwacza. Plusy i minusy wtryskiwacza w porównaniu do gaźnika. Awarie układów zasilania wtryskiem są powszechne. Przydatne porady.

Tuning układu paliwowego silników atmosferycznych i turbo. Wydajność i energochłonność pompy paliwowej, dobór wtryskiwaczy paliwa, regulatory ciśnienia.

W nowoczesnych samochodach z elektrowniami benzynowymi zasada działania układu napędowego jest podobna do tej stosowanej w silnikach wysokoprężnych. W tych silnikach dzieli się on na dwa - dolotowy i wtryskowy. Pierwszy zapewnia dopływ powietrza, a drugi - paliwo. Jednak ze względu na cechy konstrukcyjne i operacyjne działanie wtrysku znacznie różni się od tego stosowanego w silnikach Diesla.

Należy pamiętać, że różnica w układach wtryskowych silników wysokoprężnych i benzynowych jest coraz bardziej zacierana. Aby uzyskać jak najlepsze właściwości, projektanci zapożyczają rozwiązania projektowe i stosują je w różnych typach systemów elektroenergetycznych.

Budowa i zasada działania układu wtryskowo-wtryskiwaczowego

Drugą nazwą układów wtryskowych w silnikach benzynowych jest wtrysk. Jego główną cechą jest precyzyjne dawkowanie paliwa. Osiąga się to poprzez zastosowanie dysz w projekcie. Urządzenie wtryskowe silnika składa się z dwóch elementów - wykonawczego i sterującego.

Zadaniem części wykonawczej jest dostarczanie benzyny i jej rozpylanie. Nie zawiera wielu komponentów:

1. Pompa (elektryczna).
2. Element filtrujący (filtr dokładny).
3. Przewody paliwowe.
4. Rampa.
5. Wtryskiwacze.

Ale to tylko główne elementy. Element wykonawczy może zawierać szereg dodatkowych elementów i części - regulator ciśnienia, układ odprowadzania nadmiaru benzyny, adsorber.

Zadaniem tych elementów jest przygotowanie paliwa i zapewnienie jego dopływu do wtryskiwaczy, które służą do jego wtryskiwania.

Zasada działania elementu wykonawczego jest prosta. Po przekręceniu kluczyka w stacyjce (w niektórych modelach - po otwarciu drzwi kierowcy) włącza się pompa elektryczna, która pompuje benzynę i napełnia nią pozostałe elementy. Paliwo jest oczyszczane i przepływa przewodami paliwowymi do rampy łączącej wtryskiwacze. Dzięki pompie paliwo w całym układzie znajduje się pod ciśnieniem. Ale jego wartość jest niższa niż w silnikach Diesla.

Otwarcie wtryskiwaczy odbywa się za pomocą impulsów elektrycznych dostarczanych z części sterującej. Ten element układu wtrysku paliwa składa się z jednostki sterującej i całego zestawu urządzeń śledzących - czujników.

Czujniki te monitorują wskaźniki i parametry pracy - prędkość obrotową wału korbowego, ilość dostarczanego powietrza, temperaturę płynu chłodzącego, położenie przepustnicy. Odczyty są przesyłane do jednostki sterującej (ECU). Informacje te porównuje z danymi zapisanymi w pamięci, na podstawie których wyznacza długość impulsów elektrycznych dostarczanych do wtryskiwaczy.

Elektronika zastosowana w części sterującej układu wtrysku paliwa służy do obliczenia czasu, przez który wtryskiwacz powinien się otworzyć w danym trybie pracy jednostki napędowej.

Rodzaje wtryskiwaczy

Należy jednak pamiętać, że jest to ogólna konstrukcja układu zasilania silnika benzynowego. Ale opracowano kilka wtryskiwaczy, a każdy z nich ma swoje własne cechy konstrukcyjne i operacyjne.

Układy wtryskowe silnika stosowane są w samochodach:

• centralny;
• Rozpowszechniane;
• bezpośredni.

Za pierwszy wtryskiwacz uważa się wtrysk centralny. Jego osobliwością jest zastosowanie tylko jednego wtryskiwacza, który wtryskiwał benzynę do kolektora dolotowego jednocześnie dla wszystkich cylindrów. Początkowo był on mechaniczny i w konstrukcji nie stosowano żadnej elektroniki. Jeśli weźmiemy pod uwagę konstrukcję wtryskiwacza mechanicznego, przypomina on układ gaźnikowy, z tą tylko różnicą, że zamiast gaźnika zastosowano dyszę napędzaną mechanicznie. Z biegiem czasu centralny kanał stał się elektroniczny.

Obecnie ten typ nie jest używany ze względu na szereg wad, z których główną jest nierównomierny rozkład paliwa między cylindrami.

Wtrysk rozproszony jest obecnie najpopularniejszym systemem. Konstrukcja tego typu wtryskiwacza została opisana powyżej. Jego osobliwością jest to, że każdy cylinder ma własny wtryskiwacz paliwa.

W tego typu konstrukcjach wtryskiwacze są instalowane w kolektorze dolotowym i umieszczone obok głowicy cylindrów. Dystrybucja paliwa pomiędzy cylindrami pozwala zapewnić dokładne dawkowanie benzyny.

Wtrysk bezpośredni jest obecnie najbardziej zaawansowanym rodzajem zasilania benzyną. W dwóch poprzednich typach benzyna była dostarczana do przepływającego strumienia powietrza, a w kolektorze dolotowym zaczynało tworzyć się mieszanka. Konstrukcja tego samego wtryskiwacza kopiuje układ wtryskowy diesla.

W wtryskiwaczu z zasilaniem bezpośrednim dysze dysz znajdują się w komorze spalania. Dzięki temu składniki mieszanki paliwowo-powietrznej wprowadzane są do cylindrów osobno i mieszają się w samej komorze.

Cechą tego wtryskiwacza jest to, że do wtryskiwania benzyny wymagane jest wysokie ciśnienie paliwa. A jego utworzenie zapewnia jeszcze jedna jednostka dodana do urządzenia części wykonawczej - pompa wysokociśnieniowa.

Układy zasilania silników wysokoprężnych

Modernizowane są systemy diesla. Jeśli wcześniej było to mechaniczne, teraz silniki Diesla są wyposażone w sterowanie elektroniczne. Wykorzystuje te same czujniki i jednostkę sterującą, co silnik benzynowy.

Obecnie w samochodach stosuje się trzy rodzaje wtrysków oleju napędowego:

1. Z dystrybucyjną pompą wtryskową.
2. Common Rail.
3. Pompowtryskiwacze.

Podobnie jak w silnikach benzynowych, konstrukcja wtrysku oleju napędowego składa się z części wykonawczej i sterującej.

Wiele elementów części wykonawczej jest takich samych jak wtryskiwaczy - zbiornik, przewody paliwowe, elementy filtrów. Ale są też elementy, których nie ma w silnikach benzynowych - pompa zastrzykowa paliwa, pompa wtryskowa, przewody do transportu paliwa pod wysokim ciśnieniem.

W układach mechanicznych silników wysokoprężnych zastosowano rzędowe pompy wtryskowe, w których ciśnienie paliwa dla każdego wtryskiwacza wytwarzane było przez osobną parę tłoków. Takie pompy były wysoce niezawodne, ale były nieporęczne. Czas wtrysku i ilość wtryskiwanego oleju napędowego reguluje się za pomocą pompy.

W silnikach wyposażonych w rozdzielczą pompę wtryskową w konstrukcji pompy zastosowano tylko jedną parę tłoków, która tłoczy paliwo do wtryskiwaczy. To urządzenie ma niewielkie rozmiary, ale jego żywotność jest krótsza niż w przypadku urządzeń liniowych. System ten stosowany jest wyłącznie w pojazdach osobowych.

Common Rail uważany jest za jeden z najbardziej wydajnych układów wtryskowych silników wysokoprężnych. Jego ogólna koncepcja jest w dużej mierze zapożyczona z oddzielnego wtryskiwacza zasilającego.

W takim silniku Diesla momentem rozpoczęcia zasilania i ilością paliwa „zarządza” element elektroniczny. Zadaniem pompy wysokiego ciśnienia jest jedynie pompowanie oleju napędowego i wytworzenie wysokiego ciśnienia. Co więcej, olej napędowy nie jest dostarczany bezpośrednio do wtryskiwaczy, lecz do rampy łączącej wtryskiwacze.

Pompowtryskiwacze to kolejny rodzaj wtrysku oleju napędowego. W tej konstrukcji nie ma pompy wtryskowej paliwa, a pary tłoków wytwarzających ciśnienie oleju napędowego znajdują się w urządzeniu wtryskiwacza. To rozwiązanie konstrukcyjne umożliwia uzyskanie najwyższych wartości ciśnienia paliwa spośród istniejących typów wtrysków w jednostkach wysokoprężnych.

Na koniec zauważamy, że podano tutaj ogólnie informacje na temat rodzajów wtrysku silnika. Aby zrozumieć konstrukcję i cechy tych typów, należy je rozpatrywać osobno.

Film: Sterowanie układem wtrysku paliwa