بر ماشین های مدرناستفاده می شود سیستم های مختلفتزریق سوخت. سیستم تزریق (نام دیگر سیستم تزریق است، از تزریق - تزریق)، همانطور که از نام آن پیداست، تزریق سوخت را فراهم می کند.
سیستم تزریق در موتورهای بنزینی و دیزلی استفاده می شود. در عین حال، طراحی و عملکرد سیستم های تزریق برای موتورهای بنزینی و دیزلی به طور قابل توجهی متفاوت است.
در موتورهای بنزینی، تزریق یک همگن را تشکیل می دهد مخلوط سوخت و هوا، که با یک جرقه مجبور به شعله ور شدن می شود. در موتورهای دیزل، سوخت تحت فشار بالا تزریق می شود، بخشی از سوخت با هوای فشرده (گرم) مخلوط شده و تقریباً فورا مشتعل می شود. فشار تزریق مقدار سوخت تزریق شده و بر این اساس، قدرت موتور را تعیین می کند. بنابراین، هر چه فشار بیشتر باشد، قدرت موتور بیشتر است.
سیستم تزریق سوخت می باشد بخشی جدایی ناپذیرسیستم سوخت رسانی خودرو بدنه اصلی هر سیستم تزریق نازل است ( انژکتور).
سیستم های تزریق برای موتورهای بنزینی
بسته به روش تشکیل مخلوط سوخت و هوا، وجود دارد سیستم های زیرتزریق مرکزی، تزریق پورت و تزریق مستقیم. سیستم های تزریق مرکزی و پورت، سیستم های تزریق پایلوت هستند، یعنی. تزریق به آنها قبل از رسیدن به محفظه احتراق - در طول انجام می شود منیفولد ورودی.
سیستم های تزریق دیزل
تزریق سوخت در موتورهای دیزلی به دو صورت انجام می شود: در پیش محفظه یا مستقیماً در محفظه احتراق.
ویژگی موتورهای تزریق پیش محفظه سطح پایینسر و صدا و عملکرد صاف. اما در حال حاضر، اولویت به سیستم های تزریق مستقیم داده می شود. با وجود سطح بالاسر و صدا، چنین سیستم هایی بازده سوخت بالایی دارند.
تعریف کردن عنصر سازندهسیستم تزریق موتور دیزل یک پمپ سوخت فشار قوی (پمپ سوخت فشار قوی) است.
برای خودروهای با موتور دیزلطرح های مختلف سیستم های تزریق نصب می شود: با پمپ تزریق درون خطی، دارای پمپ تزریق توزیع، نازل پمپ، Common Rail. سیستم های تزریق پیشرونده - نازل های پمپ و سیستم Common Rail.
در مورد سیستم تزریق سوخت، موتور شما هنوز در حال مکش است، اما به جای اینکه صرفاً به مقدار سوخت مکیده شده تکیه کند، سیستم تزریق سوخت دقیقاً مقدار مناسب سوخت را به داخل محفظه احتراق می زند. سیستم های تزریق سوخت قبلاً چندین مرحله از تکامل را پشت سر گذاشته اند، الکترونیک به آنها اضافه شده است - این شاید بزرگترین گام در توسعه این سیستم بود. اما ایده چنین سیستم هایی یکسان است: یک سوپاپ فعال الکتریکی (انژکتور) مقدار اندازه گیری شده سوخت را به موتور می پاشد. در واقع، تفاوت اصلی بین کاربراتور و انژکتور دقیقاً در است مدیریت الکترونیکی ECU - دقیقا کامپیوتر روی برددقیقاً مقدار مناسب سوخت را به محفظه احتراق موتور می رساند.
بیایید ببینیم که سیستم تزریق سوخت و به طور خاص انژکتور چگونه کار می کند.
سیستم تزریق سوخت چگونه است؟
اگر قلب یک ماشین موتور آن است، پس مغز آن واحد کنترل موتور (ECU) است. عملکرد موتور را با استفاده از سنسورها برای تصمیم گیری در مورد نحوه کنترل برخی از محرک های موتور بهینه می کند. اول از همه، رایانه 4 وظیفه اصلی را بر عهده دارد:
- مخلوط سوخت را مدیریت می کند،
- سرعت بیکار را کنترل می کند
- مسئول زمان اشتعال است،
- زمان بندی سوپاپ را کنترل می کند.
قبل از اینکه در مورد نحوه انجام وظایف ECU صحبت کنیم، بیایید در مورد مهمترین چیز صحبت کنیم - بیایید مسیر بنزین را از مخزن بنزین به موتور ردیابی کنیم - این کار سیستم تزریق سوخت است. در ابتدا، پس از خروج یک قطره بنزین از دیواره های باک بنزین، توسط یک پمپ سوخت الکتریکی به داخل موتور مکیده می شود. برقی پمپ سوختبه عنوان یک قاعده، از خود پمپ و همچنین یک فیلتر و یک دستگاه انتقال تشکیل شده است.
تنظیم کننده فشار سوخت در انتهای ریل سوخت تغذیه شده با خلاء اطمینان می دهد که فشار سوخت نسبت به فشار مکش ثابت است. برای یک موتور بنزینی، فشار سوخت معمولاً در حد 2-3.5 اتمسفر (200-350 کیلو پاسکال، 35-50 PSI (psi)) است. انژکتورهای سوخت به موتور متصل هستند، اما دریچه های آنها بسته می مانند تا زمانی که ECU اجازه ارسال سوخت به سیلندرها را بدهد.
اما وقتی موتور به سوخت نیاز دارد چه اتفاقی می افتد؟ اینجاست که انژکتور وارد عمل می شود. معمولاً انژکتورها دو پایه دارند: یک پایه از طریق رله احتراق به باتری وصل می شود و پایه دیگر به ECU می رود. ECU سیگنال های پالسی را به انژکتور می فرستد. با توجه به آهنربایی که چنین سیگنال های ضربانی به آن اعمال می شود، دریچه انژکتور باز می شود و مقدار مشخصی سوخت به نازل آن می رسد. از آنجایی که فشار بسیار بالایی در انژکتور وجود دارد (مقدار بالا آورده شده است)، شیر باز شده سوخت را با سرعت بالا به نازل نازل انژکتور می فرستد. مدت باز بودن سوپاپ انژکتور بر میزان سوخت رسانی به سیلندر تأثیر می گذارد و این مدت زمان به ترتیب به عرض پالس بستگی دارد (یعنی مدت زمانی که ECU سیگنال را به انژکتور ارسال می کند).
هنگامی که دریچه باز می شود، انژکتور سوخت سوخت را از طریق نوک اسپری که سوخت مایع را به صورت غبار اتمیزه می کند، مستقیماً به داخل سیلندر می فرستد. چنین سیستمی نامیده می شود سیستم با تزریق مستقیم . اما سوخت اتمیزه شده ممکن است بلافاصله به سیلندرها نرسد، بلکه ابتدا به منیفولدهای ورودی عرضه شود.
نحوه عملکرد انژکتور
اما ECU چگونه مقدار را تعیین می کند این لحظهسوخت به موتور عرضه شود؟ وقتی راننده پدال گاز را فشار می دهد، در واقع باز می شود سوپاپ دریچه گازمقدار فشار پدال که از طریق آن هوا به موتور می رسد. بنابراین، می توانیم با اطمینان پدال گاز را "تنظیم کننده هوا" موتور بنامیم. بنابراین، کامپیوتر خودرو، در میان چیزهای دیگر، با مقدار باز شدن دریچه گاز هدایت می شود، اما به این نشانگر محدود نمی شود - اطلاعات بسیاری از سنسورها را می خواند، و بیایید همه آنها را دریابیم!
سنسور جریان جرمیهوا
اول از همه، سنسور جریان انبوه هوا (MAF) تشخیص می دهد که چه مقدار هوا وارد بدنه دریچه گاز می شود و آن اطلاعات را به ECU ارسال می کند. ECU از این اطلاعات برای تعیین مقدار سوخت به سیلندرها استفاده می کند تا مخلوط را در نسبت های ایده آل نگه دارد.
سنسور موقعیت دریچه گاز
رایانه دائماً از این سنسور برای بررسی موقعیت دریچه گاز استفاده می کند و بنابراین یاد می گیرد که چه مقدار هوا از ورودی هوا عبور می کند تا پالس ارسال شده به انژکتورها را تنظیم کند و اطمینان حاصل کند که مقدار صحیح سوخت وارد سیستم می شود.
سنسور اکسیژن
علاوه بر این، ECU از سنسور O2 برای اطلاع از میزان اکسیژن در اگزوز خودرو استفاده می کند. محتوای اکسیژن گازهای خروجی نشان می دهد که سوخت چقدر خوب می سوزد. ECU با استفاده از داده های متصل از دو حسگر: اکسیژن و جریان جرمی هوا، اشباع را نیز کنترل می کند. مخلوط سوخت و هوابه محفظه احتراق سیلندرهای موتور عرضه می شود.
سنسور موقعیت میل لنگ
شاید این سنسور اصلی سیستم تزریق سوخت باشد - از اوست که ECU از تعداد دور موتور در یک زمان معین مطلع می شود و بسته به تعداد دورها و البته موقعیت، مقدار سوخت عرضه شده را تصحیح می کند. از پدال گاز
این سه سنسور اصلی هستند که به طور مستقیم و دینامیکی بر میزان سوخت عرضه شده به انژکتور و متعاقباً به موتور تأثیر می گذارند. اما تعدادی سنسور دیگر وجود دارد:
- سنسور ولتاژ در شبکه برق خودرو مورد نیاز است تا ECU بفهمد باتری چقدر کم است و آیا برای شارژ کردن آن نیاز به افزایش سرعت است یا خیر.
- سنسور دمای مایع خنک کننده - ECU در صورت سرد بودن موتور تعداد دورها را افزایش می دهد و در صورت گرم بودن موتور برعکس.
موتورهای دارای سیستم تزریق سوخت یا موتورهای انژکتوری تقریباً به اجبار از بازار خارج می شوند موتورهای کاربراتوری. تا به امروز، انواع مختلفی از سیستم های تزریق وجود دارد که در طراحی و اصل عملکرد متفاوت هستند. در مورد نحوه چیدمان و کار آنها انواع مختلفو انواع سیستم های تزریق سوخت را در این مقاله بخوانید.
دستگاه، اصل عملکرد و انواع سیستم های تزریق سوخت
امروزه اکثر خودروهای سواری جدید مجهز به موتورهای تزریق سوخت هستند ( موتورهای تزریقی) که عملکرد بهتری دارند و نسبت به موتورهای کاربراتوری سنتی قابل اعتمادتر هستند. ما قبلاً در مورد موتورهای تزریق نوشته ایم (مقاله "موتور تزریق") ، بنابراین در اینجا فقط انواع و انواع سیستم های تزریق سوخت را در نظر خواهیم گرفت.
دو اساسی وجود دارد انواع متفاوتسیستم های تزریق سوخت:
تزریق مرکزی (یا تزریق تک)؛
- تزریق توزیع شده (یا تزریق چند نقطه ای).
این سیستم ها از نظر تعداد نازل ها و نحوه عملکرد آنها با هم تفاوت دارند اما اصل کار آنها یکسان است. در موتور انژکتوری، به جای کاربراتور، یک یا چند انژکتور سوخت تعبیه شده است که بنزین را به منیفولد ورودی یا مستقیماً داخل سیلندرها می پاشند (هوا با استفاده از مجموعه دریچه گاز برای تشکیل مخلوط سوخت و هوا به منیفولد وارد می شود). این راه حل امکان دستیابی به یکنواختی و کیفیت بالا مخلوط قابل احتراقو از همه مهمتر - تنظیم ساده حالت کار موتور بسته به بار و سایر شرایط.
این سیستم توسط یک واحد الکترونیکی ویژه (میکروکنترلر) کنترل می شود که اطلاعات را از چندین سنسور جمع آوری می کند و فورا حالت کار موتور را تغییر می دهد. در سیستم های اولیه، این عملکرد انجام می شد دستگاه های مکانیکیبا این حال، امروزه موتور به طور کامل توسط الکترونیک کنترل می شود.
سیستم های تزریق سوخت از نظر تعداد، محل نصب و نحوه عملکرد انژکتورها متفاوت است.
1 - سیلندرهای موتور؛
2 - خط لوله ورودی;
3 - دریچه گاز;
4 - تامین سوخت;
5 - سیم برق که از طریق آن سیگنال کنترلی به نازل می رسد.
6 - جریان هوا;
7 - نازل الکترومغناطیسی;
8 - مشعل سوخت؛
9 - مخلوط قابل احتراق
این راه حل از نظر تاریخی اولین و ساده ترین بود، بنابراین، در یک زمان بسیار گسترده شد. در اصل، این سیستم بسیار ساده است: از یک نازل استفاده می کند که دائماً بنزین را در یک منیفولد ورودی برای همه سیلندرها اسپری می کند. هوا نیز به منیفولد عرضه می شود، بنابراین مخلوط سوخت و هوا در اینجا تشکیل می شود که از طریق دریچه های ورودی وارد سیلندرها می شود.
مزایای تزریق تک واضح است: این سیستم بسیار ساده است، فقط یک نازل برای تغییر حالت کار موتور باید کنترل شود و خود موتور تحت تأثیر قرار می گیرد. تغییرات جزئی، زیرا نازل به جای کاربراتور قرار می گیرد.
با این حال، تک تزریق نیز دارای معایبی است، اول از همه - این سیستم نمی تواند نیازهای روزافزون را برآورده کند. ایمنی محیط زیست. علاوه بر این، خرابی یک نازل در واقع موتور را از کار می‌اندازد. بنابراین امروزه موتورهای با تزریق مرکزی عملا تولید نمی شوند.
تزریق توزیع شده
1 - سیلندرهای موتور؛
2 - مشعل سوخت؛
3 - سیم برق;
4 - تامین سوخت;
5 - خط لوله ورودی;
6 - دریچه گاز;
7 - جریان هوا;
8 - ریل سوخت;
9 - نازل الکترومغناطیسی
در سیستم های با تزریق پراکنده، نازل ها با توجه به تعداد سیلندرها استفاده می شوند، یعنی هر سیلندر نازل مخصوص به خود را دارد که در منیفولد ورودی قرار دارد. همه نازل ها ترکیب شده اند ریل سوختکه سوخت از طریق آن تامین می شود.
چندین نوع سیستم با تزریق توزیع شده وجود دارد که در نحوه عملکرد نازل ها متفاوت است:
تزریق همزمان؛
- تزریق موازی جفت.
- اسپری فازی
تزریق همزمان.همه چیز در اینجا ساده است - نازل ها، اگرچه در منیفولد ورودی سیلندر "خود" قرار دارند، در همان زمان باز می شوند. می توان گفت که این یک نسخه بهبود یافته از تزریق تک است، زیرا چندین نازل در اینجا کار می کنند، اما واحد الکترونیکی آنها را به عنوان یک کنترل می کند. با این حال، تزریق همزمان امکان تنظیم جداگانه پاشش سوخت برای هر سیلندر را فراهم می کند. به طور کلی، سیستم های با تزریق همزمان در عملکرد ساده و قابل اعتماد هستند، اما از نظر عملکرد پایین تر از موارد دیگر هستند. سیستم های مدرن.
تزریق موازی جفتی.این یک نسخه بهبود یافته از تزریق همزمان است، تفاوت آن در این است که نازل ها به نوبه خود به صورت جفت باز می شوند. به طور معمول، عملکرد انژکتورها به گونه ای تنظیم می شود که یکی از آنها قبل از ضربه ورودی سیلندر باز می شود و دومی قبل از ضربه اگزوز. تا به امروز، این نوع سیستم تزریق عملاً استفاده نشده است، با این حال، موتورهای مدرنارائه شده است کار اضطراریموتور در این حالت به طور معمول، این محلول زمانی استفاده می شود که سنسورهای فاز (سنسورهای موقعیت میل بادامک) از کار بیفتند که در آن تزریق فازی امکان پذیر نیست.
تزریق مرحله ایاین مدرن ترین و ارائه دهنده است بهترین عملکردنوع سیستم تزریق با تزریق فازی تعداد نازل ها برابر با تعداد سیلندرها است و بسته به ضربه همگی باز و بسته می شوند. معمولاً نازل درست قبل از ضربه ورودی باز می شود - به این ترتیب بهترین حالتعملکرد موتور و اقتصاد
همچنین به تزریق توزیع شدهشامل سیستم هایی با تزریق مستقیم است، اما دومی دارای کاردینال است تفاوت های طراحی، بنابراین می توان آن را به یک نوع جداگانه جدا کرد.
سیستم های تزریق مستقیم پیچیده ترین و گران ترین هستند، اما فقط آنها می توانند ارائه دهند بهترین عملکرداز نظر قدرت و اقتصاد همچنین تزریق مستقیم امکان تغییر سریع حالت کار موتور، تنظیم سوخت رسانی به هر سیلندر را با دقت هر چه بیشتر و غیره ممکن می سازد.
در سیستم‌های با تزریق مستقیم سوخت، نازل‌ها مستقیماً در سر نصب می‌شوند و سوخت را مستقیماً به داخل سیلندر می‌پاشند و از «واسطه‌ها» به شکل منیفولد ورودی و شیر ورودی (یا سوپاپ‌ها) اجتناب می‌کنند.
چنین راه حلی از نظر فنی بسیار دشوار است، زیرا در سر سیلندر، جایی که سوپاپ ها و شمع جرقه در حال حاضر قرار دارند، نازل نیز لازم است. بنابراین، تزریق مستقیم فقط در موتورهای به اندازه کافی قدرتمند و در نتیجه بزرگ قابل استفاده است. علاوه بر این، چنین سیستمی قابل نصب نیست موتور سریال- باید مدرن شود که با هزینه های بالایی همراه است. بنابراین تزریق مستقیم در حال حاضر تنها در خودروهای گران قیمت استفاده می شود.
سیستم های تزریق مستقیم به کیفیت سوخت نیاز دارند و به دفعات بیشتری نیاز دارند نگهداریبا این حال، آنها صرفه جویی قابل توجهی در مصرف سوخت می کنند و عملکرد قابل اعتمادتر و باکیفیت موتور را ارائه می دهند. اکنون تمایل به کاهش قیمت خودروهای با چنین موتورهایی وجود دارد، بنابراین در آینده می توانند به طور جدی خودروهای با موتورهای انژکتوری سایر سیستم ها را فشار دهند.
D. Sosnin
ما شروع به انتشار مقالاتی در مورد سیستم های تزریق سوخت مدرن برای موتورهای بنزینی احتراق داخلیماشین ها.
1. اظهارات مقدماتی
تامین سوخت موتورهای بنزینی در مدرن ماشین هابا استفاده از سیستم های تزریق اجرا می شود. این سیستم ها با توجه به اصل عملکرد معمولا به پنج گروه اصلی تقسیم می شوند (شکل 1): K, Mono, L, M, D.
2. مزایای سیستم های تزریق
مخلوط هوا و سوخت (مخلوط تلویزیون) از کاربراتور به سیلندرهای موتور احتراق داخلی (ICE) از طریق لوله های منیفولد ورودی بلند تامین می شود. طول این لوله ها تا سیلندرهای موتورهای مختلف یکسان نیست و در خود کلکتور حرارت ناهموار دیوارها حتی در موتور کاملاً گرم شده وجود دارد (شکل 2).
این منجر به این واقعیت می شود که از یک مخلوط تلویزیونی همگن ایجاد شده در کاربراتور، سیلندرهای مختلفموتورهای احتراق داخلی بارهای نابرابر هوا و سوخت تولید می کنند. در نتیجه موتور قدرت طراحی خود را ارائه نمی دهد، یکنواختی گشتاور از بین می رود، مصرف سوخت و میزان مواد مضر در گازهای خروجی افزایش می یابد.
مقابله با این پدیده در موتورهای کاربراتوری بسیار دشوار است. همچنین باید توجه داشت که کاربراتور مدرن بر اساس اصل اتمیزه کردن کار می کند، که در آن بنزین در جریان هوای مکیده شده به سیلندرها اتمیزه می شود. در این حالت، قطرات نسبتاً بزرگی از سوخت تشکیل می شود (شکل 3، a).
که اختلاط باکیفیت بنزین و هوا را فراهم نمی کند. اختلاط ضعیف و قطرات بزرگ باعث می‌شود که بنزین در طول جذب مخلوط تلویزیون، روی دیواره‌های منیفولد ورودی و روی دیواره‌های سیلندرها راحت‌تر بنشیند. اما هنگامی که بنزین مجبور می شود تحت فشار از طریق یک نازل انژکتور مدرج پاشیده شود، ذرات سوخت می توانند بسیار کوچکتر از زمانی باشند که بنزین در حین پاشش پاشیده می شود (شکل 3، ب). بنزین به طور ویژه توسط یک تیر باریک تحت فشار بالا پاشیده می شود (شکل 3، ج).
مشخص شده است که وقتی بنزین به ذرات با قطر کمتر از 15 تا 20 میکرومتر پاشیده می شود، مخلوط شدن آن با اکسیژن اتمسفر نه به عنوان یک ذره، بلکه در سطح مولکولی رخ می دهد. این باعث می شود مخلوط تلویزیون در برابر تغییرات دما و فشار در سیلندر و لوله های منیفولد ورودی طولانی مقاومت بیشتری داشته باشد که به احتراق کامل تر کمک می کند.
بنابراین، ایده جایگزینی جت‌های اسپری کاربراتور اینرسی مکانیکی با یک نازل مرکزی تزریق بدون اینرسی (CFI) به وجود آمد که طبق سیگنال کنترل پالس الکتریکی از واحد اتوماسیون الکترونیکی برای مدت زمان از پیش تعیین‌شده باز می‌شود. در عین حال، علاوه بر اتمیزه شدن با کیفیت بالا و اختلاط کارآمد بنزین با هوا، به راحتی می توان دقت بالاتری از دوز آنها را در مخلوط تلویزیون در تمام حالت های کار ممکن موتور احتراق داخلی به دست آورد.
بنابراین، به دلیل استفاده از سیستم تامین سوخت با تزریق بنزین، موتورهای خودروهای سواری مدرن معایب ذاتی فوق را ندارند. موتورهای کاربراتوری، یعنی آنها مقرون به صرفه تر هستند، قدرت ویژه بالاتری دارند، گشتاور ثابتی را در طیف وسیعی از سرعت ها حفظ می کنند و انتشار مواد مضر در اتمسفر با گازهای خروجی حداقل است.
3. سیستم تزریق بنزین "مونو جترونیک"
برای اولین بار، سیستم تزریق سوخت تک نقطه ای مرکزی برای موتورهای بنزینی خودروهای سواری توسط BOSCH در سال 1975 توسعه یافت. این سیستم «مونو جترونیک» (Monojet - تک جت) نام داشت و بر روی خودروی فولکس واگن نصب شد.روی انجیر 4 واحد تزریق مرکزی سیستم "مونو جترونیک" را نشان می دهد. از شکل مشخص است که نازل مرکزیتزریق (CFV) به جای کاربراتور معمولی روی یک منیفولد ورودی استاندارد نصب می شود.
اما بر خلاف کاربراتور که در آن تشکیل مخلوط خودکار اجرا می شود کنترل مکانیکی، سیستم تزریق مونو از کنترل کاملاً الکترونیکی استفاده می کند.
روی انجیر 5 یک نمودار عملکردی ساده شده از سیستم "مونو جترونیک" را نشان می دهد.
واحد کنترل الکترونیکی (ECU) از سنسورهای ورودی 1-7 کار می کند که وضعیت فعلی و حالت کار موتور را ثبت می کند. ECU بر اساس ترکیب سیگنال های این سنسورها و با استفاده از اطلاعات مشخصه های تزریق سه بعدی، شروع و مدت زمان باز بودن انژکتور مرکزی 15 را محاسبه می کند.
بر اساس داده های محاسبه شده در ECU، یک سیگنال کنترل ضربه الکتریکی S برای فیلتر دیجیتال تولید می شود. این سیگنال روی سیم پیچ 8 شیر برقی مغناطیسی انژکتور تأثیر می گذارد که دریچه قطع 11 آن باز می شود و از طریق نازل اسپری 12، بنزین به زور با فشار 1.1 بار در خط تأمین سوخت 19 پاشیده می شود. منیفولد ورودی از طریق دریچه گاز باز 14.
در اندازه های معین دیافراگم دریچه گاز و بخش مدرج نازل اسپری، مقدار جرم هوای عبوری به سیلندرها با درجه باز شدن دریچه گاز تعیین می شود و مقدار جرم بنزین تزریق شده به جریان هوا تعیین می شود. با مدت زمان باز بودن نازل و فشار بوست (کار) در خط تامین سوخت 19.
برای اینکه بنزین به طور کامل و کارآمد بسوزد، جرم بنزین و هوا در مخلوط تلویزیون باید با نسبتی کاملاً مشخص برابر با 1/14.7 (برای گریدهای بنزین با اکتان بالا) باشد. این نسبت استوکیومتری نامیده می شود و با ضریب a هوای اضافی برابر با یک مطابقت دارد. ضریب a \u003d Md / M0، که در آن M0 مقدار جرم هوا است که از نظر نظری برای احتراق کاملبخش معینی از بنزین، و Md جرم هوای واقعی سوخته است.
از اینجا مشخص می شود که در هر سیستم تزریق سوخت باید یک متر برای جرم هوای ورودی به سیلندرهای موتور در هنگام مکش وجود داشته باشد.
در سیستم "Mono-Jetronic"، جرم هوا در ECU با توجه به قرائت دو سنسور (نگاه کنید به شکل 4) محاسبه می شود: دمای هوای ورودی (AAT) و موقعیت دریچه گاز (TPP). اولین مورد مستقیماً در راه قرار دارد جریان هوادر قسمت بالایی نازل تزریق مرکزی و یک ترمیستور نیمه هادی مینیاتوری است و دومی یک پتانسیومتر مقاومتی است که موتور آن بر روی محور چرخشی (PDA) دریچه گاز نصب شده است.
از آنجایی که یک موقعیت زاویه ای خاص از دریچه دریچه گاز مربوط به مقدار حجمی مشخصی از هوای عبوری است، پتانسیومتر دریچه گاز عملکرد یک جریان سنج هوا را انجام می دهد. در سیستم "مونو جترونیک" نیز سنسور بار موتور است.
اما جرم هوای ورودی تا حد زیادی به دما بستگی دارد. هوای سردضخیم تر و در نتیجه سنگین تر. با افزایش دما، چگالی هوا و جرم آن کاهش می یابد. اثر دما توسط سنسور DTV در نظر گرفته می شود.
سنسور دمای هوای ورودی DTV به عنوان یک ترمیستور نیمه هادی با ضریب مقاومت دمایی منفی، هنگام تغییر دما از 30- تا 20+ درجه سانتی گراد، مقدار مقاومت را از 10 به 2.5 کیلو اهم تغییر می دهد. سیگنال سنسور DTV فقط در چنین مواردی استفاده می شود محدوده دما. در این مورد، مدت زمان پایه تزریق بنزین توسط ECU در محدوده 20 ... 0٪ اصلاح می شود. اگر دمای هوای ورودی بالای 20 درجه سانتیگراد باشد، سیگنال سنسور DTV در ECU مسدود می شود و سنسور استفاده نمی شود.
سیگنال های سنسورهای موقعیت دریچه گاز (DPD) و دمای هوای ورودی (DTV) در موارد خرابی آنها توسط سیگنال های سنسورهای سرعت (DOD) و دمای مایع خنک کننده موتور (DTD) در ECU کپی می شوند.
حجم هوای محاسبه شده در ECU و سیگنال دور موتور از سنسور سرعت احتراق، مدت زمان لازم (پایه) را برای باز بودن نازل تزریق مرکزی تعیین می کند.
از آنجایی که فشار بوست Pt در خط تامین سوخت (PBM) ثابت است (برای "Mono-Jetronic" Pt = 1 ... 1.1 bar)، و توان عملیاتینازل با سطح مقطع کل دهانه های نازل اسپری داده می شود، سپس زمان باز بودن نازل به طور منحصر به فرد میزان بنزین تزریق شده را تعیین می کند. لحظه تزریق (در شکل 5، سیگنال سنسور DMV) معمولاً همزمان با سیگنال مشتعل کردن مخلوط تلویزیون از سیستم جرقه زنی (از طریق 180 درجه چرخش میل لنگ موتور) تنظیم می شود.
بنابراین، با کنترل الکترونیکی فرآیند تشکیل مخلوط، اطمینان از دقت بالای دوز بنزین تزریقی به مقدار اندازه‌گیری شده از جرم هوا، مشکلی است که به راحتی قابل حل است و در نهایت، دقت دوز نه توسط اتوماسیون الکترونیکی، بلکه توسط دقت ساخت و قابلیت اطمینان عملکردی سنسورهای ورودی و نازل تزریق.
روی انجیر 6 بخش اصلی سیستم "Mono-Jetronic" - نازل تزریق مرکزی (CFI) را نشان می دهد.
نازل تزریق مرکزی یک سوپاپ بنزین است که توسط یک ضربه الکتریکی باز می شود بلوک الکترونیکیمدیریت. برای انجام این کار، نازل دارای یک شیر برقی الکترومغناطیسی 8 با یک هسته مغناطیسی متحرک 14 است. مشکل اصلی در ایجاد دریچه هایی برای تزریق پالس، نیاز به اطمینان از سرعت بالاعملکرد دستگاه خاموش کننده 9 سوپاپ هم برای باز و هم برای بسته شدن. راه حل مشکل با روشن کردن هسته مغناطیسی شیر برقی، افزایش جریان در سیگنال کنترل پالس، انتخاب خاصیت ارتجاعی فنر برگشتی 13 و همچنین شکل سطوح زمین برای نازل اسپری 10 به دست می آید.
نازل نازل (شکل 6، الف) به شکل سوکتی از لوله های مویرگی ساخته می شود که تعداد آنها معمولاً حداقل شش است. زاویه بالای سوکت توسط دهانه جت تزریق که شکل قیف دارد تنظیم می شود. با این فرم، جت بنزین حتی با دهانه کوچک خود به دریچه گاز برخورد نمی کند، بلکه به دو هلال نازک شکاف باز شده پرواز می کند.
نازل مرکزی سیستم "Mono-Jetronic" به طور قابل اعتماد حداقل مدت زمان باز بودن نازل اسپری 11 را در 0.1 ± 1 میلی ثانیه تضمین می کند. در چنین زمان و در فشار کاری 1 بار، حدود یک میلی گرم بنزین از طریق یک نازل اسپری به مساحت 0.08 میلی متر مربع تزریق می شود. این مربوط به مصرف سوخت حداقل 4 لیتر در ساعت است بیکارموتور گرم (600 دور در دقیقه). هنگام راه اندازی و گرم کردن موتور سرد، انژکتور برای مدت زمان بیشتری باز می شود (تا 5...7 میلی ثانیه). اما از سوی دیگر، حداکثر مدت پاشش در موتور گرم (زمان حالت باز انژکتور) با حداکثر سرعت میل لنگ موتور (6500 ... 7000 دقیقه-1) در حالت گاز کامل محدود می شود و نمی تواند بیشتر از 4 میلی ثانیه باشد. در این مورد، فرکانس ساعت عملکرد دستگاه قفل انژکتور در حالت بیکار کمتر از 20 هرتز نیست و در بار کامل - بیش از 200 ... 230 هرتز نیست.
با دقت ویژه، سنسور موقعیت دریچه گاز DPD (پتانسیومتر دریچه گاز)، نشان داده شده در شکل. 7. حساسیت آن به چرخش موتور باید نیاز 0.5± درجه زاویه ای چرخش محور 13 دریچه گاز را برآورده کند. با توجه به موقعیت زاویه ای دقیق محور دریچه گاز، شروع دو حالت کار موتور تعیین می شود: حالت بیکار (3 ± 0.5 درجه) و حالت بار کامل (72.5 ± 0.5 درجه).
برای اطمینان از دقت و قابلیت اطمینان بالا، مسیرهای مقاومتی پتانسیومتر، که چهار عدد از آنها وجود دارد، مطابق مدار نشان داده شده در شکل وصل می شوند. 7، b، و محور لغزنده پتانسیومتر (لغزنده دو پین) در یک یاتاقان تفلون ساده بدون واکنش قرار دارد.
پتانسیومتر و ECU توسط یک کابل چهار سیم از طریق یک کانکتور به یکدیگر متصل می شوند. برای افزایش قابلیت اطمینان اتصالات، کنتاکت ها در کانکتور و در تراشه پتانسیومتر روکش طلا هستند. پین های 1 و 5 برای تامین هستند ولتاژ مرجع 5 ± 0.01 V. مخاطبین 1 و 2 - برای حذف ولتاژ سیگنال هنگامی که دریچه گاز با زاویه 0 تا 24 درجه چرخانده می شود (0 ... 30 - حالت بیکار؛ 3 ... 24 درجه - حالت کم بار موتور ) . مخاطبین 1 و 4 - برای حذف ولتاژ سیگنال در هنگام چرخش دریچه گاز با زاویه 18 تا 90 درجه (18 ... 72.5 درجه - حالت بار متوسط، 72.5 ... 90 درجه - حالت بار کامل موتور).
از ولتاژ سیگنال پتانسیومتر دریچه گاز نیز استفاده می شود:
برای غنی سازی مخلوط تلویزیون در هنگام شتاب گیری ماشین (نرخ تغییر سیگنال از پتانسیومتر ثبت می شود).
برای غنی سازی مخلوط تلویزیون در حالت بار کامل (مقدار سیگنال پتانسیومتر پس از چرخش دریچه گاز به سمت بالا 72.5 درجه ثبت می شود).
برای توقف پاشش سوخت در حالت بیکار اجباری (اگر زاویه باز شدن سوپاپ گاز کمتر از 3 درجه باشد سیگنال پتانسیومتر ثبت می شود. در همان زمان، سرعت موتور W کنترل می شود: اگر W> 2100 دقیقه-1 باشد، سوخت عرضه متوقف شده و دوباره در W بازیابی می شود
یک ویژگی جالبسیستم تزریق "Mono-Jetronic" وجود یک زیرسیستم برای تثبیت سرعت دور آرام با استفاده از یک سروو درایو الکتریکی است که بر روی محور دریچه گاز عمل می کند (شکل 8). سروموتور برقی مجهز به موتور برق معکوس 11 DC می باشد.
سروو درایو در حالت بیکار فعال می شود و همراه با مدار خاموش کردن تنظیم کننده زمان جرقه زنی خلاء (تثبیت کننده در حالت آرام - شکل 2)، تثبیت دور موتور را در این حالت تضمین می کند.
چنین زیرسیستم تثبیت بیکار به شرح زیر عمل می کند.
هنگامی که زاویه باز شدن دریچه گاز کمتر از 3 درجه است، سیگنال K را نشان می دهد (شکل 9 را ببینید).
این یک سیگنال حالت بیکار برای ECU است (سوئیچ محدود VK توسط میله سروو بسته می شود). در این سیگنال، شیر پنوماتیک خاموش ZPK فعال می شود و کانال خلاء از ناحیه دریچه گاز منیفولد ورودی به تنظیم کننده خلاء BP مسدود می شود. تنظیم کننده خلاءاز آن لحظه به بعد کار نمی کند و زمان احتراق برابر با مقدار زاویه تنظیم (6 درجه به TDC) می شود. در عین حال، موتور در حالت دور آرام کار می کند. اگر در این زمان تهویه مطبوع یا سایر مصرف کنندگان قدرتمند انرژی موتور (به عنوان مثال، چراغ های جلو نور بالابه طور غیر مستقیم از طریق ژنراتور)، سپس سرعت آن شروع به کاهش می کند. ممکن است موتور از کار بیفتد. برای جلوگیری از این اتفاق، به دستور مدار الکترونیکیکنترل بیکار (ESHH) در کنترلر، سروو برقی روشن است که کمی دریچه گاز را باز می کند. RPM به مقدار اسمی برای دمای موتور معین افزایش می یابد. واضح است که وقتی بار از روی موتور برداشته می شود با همان سروو درایو برقی سرعت آن به حد نرمال کاهش می یابد.
ECU سیستم "Mono-Jetronic" دارای یک ریزپردازنده MCP (نگاه کنید به شکل 5) با حافظه دائمی و دسترسی تصادفی (واحد حافظه) است. مشخصه تزریق سه بعدی مرجع (THV) به حافظه دائمی متصل شده است. این مشخصه تا حدودی شبیه به مشخصه احتراق سه بعدی است، اما از این جهت متفاوت است که پارامتر خروجی آن زمان احتراق نیست، بلکه زمان (مدت) حالت باز نازل تزریق مرکزی است. مختصات ورودی مشخصه TXV عبارتند از سرعت موتور (سیگنال از کنترل کننده سیستم جرقه زنی می آید) و حجم هوای ورودی (محاسبه شده توسط ریزپردازنده در کامپیوتر تزریق). مشخصه مرجع TXV حاوی اطلاعات مرجع (پایه) در مورد نسبت استوکیومتری بنزین و هوا در مخلوط تلویزیون تحت تمام حالت ها و شرایط ممکن کارکرد موتور است. این اطلاعات با توجه به مختصات ورودی ویژگی های TXV (با توجه به سیگنال های سنسورهای DOD، DPD، DTV) از حافظه حافظه به ریزپردازنده رایانه انتخاب می شود و با توجه به سیگنال های دمای مایع خنک کننده تصحیح می شود. سنسور (CTD) و سنسور اکسیژن(KD).
در مورد سنسور اکسیژن باید جداگانه گفته شود. وجود آن در سیستم تزریق به شما این امکان را می دهد که ترکیب تلویزیون-مخلوط را به طور مداوم در نسبت استوکیومتری (a=1) نگه دارید. این با این واقعیت حاصل می شود که سنسور CD در یک مدار تطبیقی عمیق کار می کند. بازخورداز سیستم اگزوز گرفته تا سیستم تامین سوخت (تا سیستم تزریق).
به تفاوت در غلظت اکسیژن در جو و گازهای خروجی واکنش نشان می دهد. اساسا، سنسور KD است منبع شیمیاییجریان از نوع اول (سلول گالوانیکی) با الکترولیت جامد (سرمت لانه زنبوری ویژه) و بالا (نه کمتر از 300 درجه سانتیگراد) دمای عملیاتی. EMF چنین سنسوری تقریباً طبق یک قانون گام به گام به تفاوت غلظت اکسیژن روی الکترودهای آن بستگی دارد (پوشش فیلم پلاتین-رادیوم با احزاب مختلفسرامیک متخلخل). بیشترین شیب (تفاوت) مرحله EMF روی مقدار a=1 می افتد.
سنسور KD به لوله کانال اگزوز پیچ می شود (به عنوان مثال، به منیفولد اگزوز) و سطح حساس آن (الکترود مثبت) در جریان است گازهای خروجی. در بالای نخ نصب سنسور شکاف هایی وجود دارد که از طریق آنها بیرونی وجود دارد الکترود منفیبا هوای جوی. در وسایل نقلیه با مبدل گاز کاتالیزوری، سنسور اکسیژن در جلوی مبدل نصب شده است و دارای یک سیم پیچ گرمایش الکتریکی است، زیرا دمای گازهای خروجی در جلو مبدل می تواند زیر 300 درجه سانتیگراد باشد. علاوه بر این، گرمایش الکتریکی سنسور اکسیژن، آماده‌سازی آن را برای عملیات سرعت می‌بخشد.
سنسور توسط سیم سیگنال به کامپیوتر تزریق متصل می شود. وقتی سیلندرها وارد می شوند مخلوط بدون چربی(a>1)، سپس غلظت اکسیژن در گازهای خروجی کمی بالاتر از استاندارد (در a=1) است. سنسور CD تولید می کند ولتاژ پایین(حدود 0.1 ولت) و ECU با استفاده از این سیگنال، مدت زمان پاشش بنزین را در جهت افزایش آن تصحیح می کند. ضریب a دوباره به وحدت نزدیک می شود. وقتی موتور روشن است مخلوط غنیسنسور اکسیژن ولتاژی حدود 0.9 ولت خروجی می دهد و به صورت معکوس کار می کند.
جالب است بدانید که سنسور اکسیژن در فرآیند تشکیل مخلوط فقط در حالت‌های کار موتور دخالت دارد که در آن غنی‌سازی مخلوط تلویزیون با مقدار a > 0.9 محدود می‌شود. اینها حالت هایی مانند بارگیری در سرعت های کم و متوسط و بیکارروی موتور گرم در غیر این صورت، سنسور KD در ECU غیرفعال (مسدود) می شود و ترکیب مخلوط تلویزیون برای غلظت اکسیژن در گازهای خروجی اصلاح نمی شود. به عنوان مثال، در حالت های راه اندازی و گرم کردن موتور سرد و در حالت های اجباری آن (شتاب و بار کامل) این اتفاق می افتد. در این حالت ها، غنی سازی قابل توجهی از مخلوط تلویزیون مورد نیاز است و بنابراین، عملکرد سنسور اکسیژن ("فشردن" ضریب a به وحدت) در اینجا غیر قابل قبول است.
روی انجیر 10 نمودار عملکردی سیستم تزریق "Mono-Jetronic" را با تمام اجزای آن نشان می دهد.
هر سیستم تزریقی در زیرسیستم تامین سوخت خود لزوماً حاوی یک حلقه سوخت بسته است که از مخزن گاز شروع شده و به آنجا ختم می شود. این شامل: مخزن گاز BB، پمپ سوخت الکتریکی EBN، فیلتر تمیز کردن خوبسوخت FTOT، توزیع کننده سوخت RT (در سیستم "Mono-Jetronic" - این نازل تزریق مرکزی است) و تنظیم کننده فشار RD، که در صورت تجاوز از فشار کاری مشخص شده در حلقه بسته، بر اساس اصل یک دریچه تخلیه کار می کند (برای سیستم "Mono-Jetronic" 1 ... 1.1 bar).
بسته شد حلقه سوختسه عملکرد را انجام می دهد:
با استفاده از یک تنظیم کننده فشار، ثابت مورد نیاز را حفظ می کند فشار عملیاتیبرای توزیع کننده سوخت؛
با استفاده از یک دیافراگم فنری در تنظیم کننده فشار، پس از خاموش شدن موتور، فشار باقیمانده مشخصی (0.5 بار) را حفظ می کند که از تشکیل بخار و بخار جلوگیری می کند. قفل های هوا V خطوط سوختوقتی موتور خنک می شود؛
خنک کننده سیستم تزریق را به دلیل گردش ثابت بنزین در مدار بسته فراهم می کند. در خاتمه، لازم به ذکر است که سیستم "مونو جترونیک" فقط در خودروهای سواری طبقه مصرف کننده متوسط مانند خودروهای آلمان غربی استفاده می شود: "فولکس واگن-پاسات"، "فولکس واگن-پولو"، "آئودی-80" .
REPAIR&SERVICE-2"2000
خوانندگان و مشترکین عزیز، خوشحالم که به مطالعه ساختار خودروها ادامه می دهید! و اکنون برای توجه شما سیستم الکترونیکیتزریق سوخت که در این مقاله سعی خواهم کرد اصل آن را بیان کنم.
بله، این در مورد دستگاه هایی است که منابع تغذیه آزمایش شده با زمان را از زیر کاپوت اتومبیل ها جایگزین کرده اند و همچنین خواهیم فهمید که آیا موتورهای بنزینی و دیزلی مدرن اشتراکات زیادی دارند یا خیر.
شاید اگر چند دهه پیش بشریت به طور جدی از محیط زیست مراقبت نمی کرد و یکی از جدی ترین مشکلات سمی بود، این فناوری را با شما در میان نمی گذاشتیم. دود ترافیکماشین ها.
عیب اصلی خودروهای دارای موتور مجهز به کاربراتور احتراق ناقص سوخت بود و برای حل این مشکل به سیستم هایی نیاز بود که بتوانند میزان سوخت عرضه شده به سیلندرها را بسته به حالت کار موتور تنظیم کنند.
بنابراین، سیستم های تزریق یا، همانطور که آنها نیز نامیده می شوند، سیستم های تزریق، در عرصه خودرو ظاهر شدند. این فناوری‌ها علاوه بر بهبود سازگاری با محیط زیست، کارایی موتورها و ویژگی‌های قدرت آنها را بهبود بخشیده و به یک موهبت واقعی برای مهندسان تبدیل شده‌اند.
امروزه از تزریق سوخت (پاشش) نه تنها در موتورهای دیزلی، بلکه در موتورهای دیزلی نیز استفاده می شود واحدهای بنزینیکه بدون شک آنها را متحد می کند.
آنها همچنین با این واقعیت متحد می شوند که عنصر اصلی کار این سیستم ها، هر نوع که باشند، نازل است. اما به دلیل تفاوت در روش سوزاندن سوخت، طراحی واحدهای انژکتوری برای این دو نوع موتور، البته متفاوت است. بنابراین، ما به نوبه خود آنها را در نظر خواهیم گرفت.
سیستم های تزریق و بنزین
سیستم تزریق سوخت الکترونیکی بیایید با موتورهای بنزینی شروع کنیم. در مورد آنها، تزریق مشکل ایجاد را حل می کند مخلوط هوا و سوخت، که سپس توسط جرقه شمع در سیلندر مشتعل می شود.
بسته به نحوه عرضه این مخلوط و سوخت به سیلندرها، سیستم های تزریق می توانند انواع مختلفی داشته باشند. تزریق اتفاق می افتد:
تزریق مرکزی
ویژگی اصلی فناوری که در لیست اول قرار گرفته است یک نازل تکی برای کل موتور است که در منیفولد ورودی قرار دارد.لازم به ذکر است که این نوع سیستم تزریقاز نظر مشخصات با کاربراتور تفاوت چندانی ندارد به همین دلیل امروزه منسوخ تلقی می شود.
تزریق توزیع شده
پیشرونده تر تزریق توزیع شده است. در این سیستم مخلوط سوختهمچنین در منیفولد ورودی تشکیل می شود ، اما برخلاف سیلندر قبلی ، هر سیلندر در اینجا نازل مخصوص به خود را دارد.
این تنوع به شما امکان می دهد تمام مزایای فناوری تزریق را تجربه کنید، بنابراین بیشتر مورد علاقه خودروسازان است و به طور فعال در موتورهای مدرن استفاده می شود.
اما، همانطور که می دانیم، هیچ محدودیتی برای کمال وجود ندارد، و در جستجوی حتی بیشتر بازدهی بالامهندسان یک سیستم تزریق سوخت الکترونیکی، یعنی یک سیستم تزریق مستقیم ایجاد کردند.
او ویژگی اصلیمحل قرارگیری نازل ها است که در این مورد، با نازل های خود به داخل محفظه احتراق سیلندرها می روند.
همانطور که ممکن است حدس بزنید، تشکیل مخلوط هوا و سوخت به طور مستقیم در سیلندرها اتفاق می افتد که تأثیر مفیدی بر روی پارامترهای عملیاتیموتورها، اگرچه این گزینه به اندازه تزریق پراکنده نیست، اما دوستدار محیط زیست است. یکی دیگر از ایرادات ملموس این فناوری، الزامات بالای کیفیت بنزین است.
تزریق ترکیبی
پیشرفته ترین آنها از نظر انتشار مواد مضر است سیستم ترکیبی. این در واقع یک همزیستی از تزریق مستقیم و توزیع شده سوخت است.
دیزلی ها چطور؟
بیایید به ادامه مطلب برویم واحدهای دیزلی. قبل از آنها سیستم سوختوظیفه تامین سوخت تحت فشار بسیار بالا است که در سیلندر با آن مخلوط می شود هوای فشرده، خود به خود مشتعل می شود.
گزینه های زیادی برای حل این مشکل ایجاد شده است - هم تزریق مستقیم به سیلندرها و هم با پیوند میانی به شکل یک محفظه اولیه استفاده می شود، علاوه بر این، ترتیبات پمپ های مختلفی وجود دارد. فشار بالا(TNVD)، که تنوع را نیز اضافه می کند.
با این حال، رانندگان مدرن دو نوع سیستم را ترجیح می دهند که سوخت دیزل را مستقیماً به سیلندرها عرضه می کنند:
- با نازل پمپ؛
- تزریق ریل مشترک
نازل پمپ
پمپ انژکتور برای خود صحبت می کند - دارای یک انژکتور است که سوخت را به سیلندر تزریق می کند و یک پمپ سوخت فشار بالا از نظر ساختاری در یک واحد ترکیب می شود. مشکل اصلیچنین دستگاه هایی است افزایش سایش، از آنجایی که انژکتورهای واحد متصل هستند درایو دائمیبا میل بادامک و هرگز از آن جدا نشوید.
