Układy wtrysku paliwa w silniku. Układy wtrysku paliwa: różnice i zasady działania Metody wtrysku paliwa

W nowoczesnych samochodach na benzynę elektrownie Zasada działania układu zasilania jest podobna do stosowanej w silnikach Diesla. W tych silnikach dzieli się na dwa - wlot i wtrysk. Pierwszy zapewnia dopływ powietrza, a drugi - paliwo. Ale ze względu na konstruktywne i cechy operacyjne działanie wtrysku znacznie różni się od tego stosowanego w silnikach wysokoprężnych.

Należy zauważyć, że coraz częściej zaciera się różnica w układach wtryskowych silników Diesla i silników benzynowych. Za zdobycie najlepsze cechy projektanci pożyczają rozwiązania projektowe i stosują je różne rodzaje Systemy energetyczne.

Urządzenie i zasada działania układu wtrysku wtrysku

Drugą nazwą układów wtryskowych do silników benzynowych jest wtrysk. Jego główną cechą jest dokładne dawkowanie paliwa. Osiąga się to za pomocą dysz w projekcie. Urządzenie wtrysk wtryskiwacza Silnik zawiera dwa komponenty - wykonawczy i sterujący.

Zadaniem części wykonawczej jest dostarczanie benzyny i jej rozpylanie. Zawiera nie tak wiele elementów:

1. Pompa (elektryczna).
2. element filtra ( dokładne czyszczenie).
3. Przewody paliwowe.
4. Rampa.
5. Dysze.

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 doprowadzenia do dysz, które służą do jego wtrysku.

Zasada działania elementu wykonawczego jest prosta. Podczas przekręcania kluczyka zapłonu (w niektórych modelach - podczas otwierania drzwi kierowcy) włącza się pompa elektryczna, który pompuje benzynę i napełnia nią pozostałe elementy. Paliwo jest czyszczone i dostaje się do szyny przewodami paliwowymi, które łączą dysze. Dzięki pompie paliwo w całym układzie znajduje się pod ciśnieniem. Ale jego wartość jest niższa niż w dieslach.

Otwarcie dysz 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 wydajność i parametry pracy - prędkość obrotową wału korbowego, ilość dostarczanego powietrza, temperaturę płynu chłodzącego, położenie przepustnicy. Odczyty są przesyłane do jednostki sterującej (ECU). Porównuje te informacje z danymi wprowadzonymi do pamięci, na podstawie których określa długość impulsów elektrycznych dostarczanych do dysz.

Elektronika zastosowana w części sterującej układu wtrysku paliwa jest potrzebna do obliczenia czasu, na jaki dysza powinna się otworzyć w określonym trybie pracy zespołu napędowego.

Rodzaje wtryskiwaczy

Ale zauważ, że to ogólny projekt układy zasilania silników benzynowych. Ale opracowano kilka wtryskiwaczy, a każdy z nich ma swoją własną konstrukcję i cechy operacyjne.

W samochodach stosowane są układy wtrysku silnika:

• centralny;
• Rozpowszechniane;
• bezpośredni.

Wtrysk centralny jest uważany za pierwszy wtryskiwacz. Jego osobliwość polega na zastosowaniu tylko jednej dyszy, która wtryskiwała benzynę do kolektora dolotowego jednocześnie dla wszystkich cylindrów. Początkowo był mechaniczny i w konstrukcji nie zastosowano żadnej elektroniki. Jeśli weźmiemy pod uwagę urządzenie wtryskiwacza mechanicznego, to jest ono podobne do układu gaźnika, z tą różnicą, że dysza z napęd mechaniczny. Z czasem centralny kanał stał się elektroniczny.

Teraz ten typ nie jest używany ze względu na szereg niedociągnięć, z których głównym jest nierównomierny rozkład paliwa w cylindrach.

Wtrysk rozproszony włączony ten moment jest najczęściej spotykanym systemem. Konstrukcja tego typu wtryskiwacza została opisana powyżej. Jego osobliwość polega na tym, że paliwo do każdego cylindra jest dostarczane przez własną dyszę.

W konstrukcji tego typu dysze są zainstalowane w kolektorze dolotowym i znajdują się obok głowicy cylindrów. Rozprowadzenie paliwa po cylindrach umożliwia dokładne dawkowanie benzyny.

Wtrysk bezpośredni jest obecnie najbardziej zaawansowanym sposobem dostarczania benzyny. W poprzednich dwóch typach benzyna była podawana do strumienia przepływającego powietrza, a tworzenie mieszanki zaczęło zachodzić nawet w kolektorze dolotowym. Ten sam wtryskiwacz z założenia kopiuje układ wtrysku oleju napędowego.

W wtryskiwaczach z zasilaniem bezpośrednim dysze dysz znajdują się w komorze spalania. W rezultacie składniki mieszanki paliwowo-powietrznej są tutaj wprowadzane do cylindrów osobno i są już mieszane w samej komorze.

Osobliwością tego wtryskiwacza jest to, że do wtrysku benzyny wymagane jest wysokie ciśnienie paliwa. A jego utworzenie zapewnia kolejny węzeł dodany do urządzenia części wykonawczej - pompa wysokiego ciśnienia.

Układy zasilania silników Diesla

A systemy diesla są modernizowane. Jeśli wcześniej było to mechaniczne, teraz silniki Diesla są również wyposażone w sterowanie elektroniczne. Wykorzystuje te same czujniki i jednostkę sterującą, co w silniku benzynowym.

Teraz samochody używają trzech rodzajów wtrysku oleju napędowego:

1. Z dystrybucyjną pompą wtryskową.
2. wspólna szyna.
3. Pompa wtryskowa.

Podobnie jak w silnikach benzynowych, konstrukcja wtrysk diesla składa się z części wykonawczej i zarządczej.

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 wtryskowa paliwa, wysokociśnieniowa pompa paliwa, przewody do transportu paliwa pod wysokim ciśnieniem.

W układach mechanicznych silników Diesla zastosowano rzędowe pompy wtryskowe, w których ciśnienie paliwa dla każdej dyszy było wytwarzane przez własną, oddzielną parę tłoków. Te pompy są różne wysoka niezawodność ale były masywne. Moment wtrysku oraz ilość wtryskiwanego oleju napędowego regulowana była za pomocą pompy.

W silnikach wyposażonych w rozdzielczą pompę wtryskową w konstrukcji pompy zastosowano tylko jedną parę tłoków, która pompuje paliwo do wtryskiwaczy. Ten węzeł ma niewielkie rozmiary, ale jego zasoby są niższe niż węzły liniowe. Ten system jest używany tylko w samochodach osobowych.

Common Rail jest uważany za jeden z najbardziej wydajnych układów wtryskowych silników Diesla. Jego ogólna koncepcja jest w dużej mierze zapożyczona z wtryskiwacza z oddzielnym zasilaniem.

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. Ponadto olej napędowy nie jest dostarczany bezpośrednio do dysz, ale do rampy łączącej dysze.

Pompowtryskiwacze to inny rodzaj wtrysku oleju napędowego. W tej konstrukcji nie ma pompy wtryskowej i pary tłoków, które wytwarzają ciśnienie oleju napędowego, są zawarte w urządzeniu wtryskowym. Taki konstruktywne rozwiązanie pozwala tworzyć najwięcej wysokie wartości ciśnienie paliwa wśród istniejących rodzajów wtrysku w jednostkach wysokoprężnych.

Na koniec zauważamy, że tutaj podano ogólne informacje na temat rodzajów wtrysku silnika. Aby poradzić sobie z projektem i funkcjami tych typów, są one rozpatrywane osobno.

Wideo: Sterowanie układem wtrysku paliwa

Układ wtrysku paliwa służy do dozowania paliwa do silnika wewnętrzne spalanie w ściśle określonym momencie. Moc, sprawność i klasa środowiskowa silnika samochodu zależą od charakterystyki tego układu. Układy wtryskowe mogą mieć różne konstrukcje i wersje, co charakteryzuje ich wydajność i zakres.

Krótka historia pojawienia się

System wtrysku paliwa zaczął być aktywnie wprowadzany w latach 70-tych, jako reakcja na zwiększoną emisję zanieczyszczeń do atmosfery. Został zapożyczony z przemysłu lotniczego i był przyjazną dla środowiska alternatywą dla silnika gaźnikowego. Ten ostatni został wyposażony w mechaniczny układ zasilania paliwem, w którym paliwo dostawało się do komory spalania dzięki różnicy ciśnień.

Pierwszy układ wtrysku był prawie całkowicie mechaniczny i charakteryzował się niską wydajnością. Powodem tego było niewystarczający poziom postęp techniczny który nie mógł w pełni wykorzystać swojego potencjału. Sytuacja zmieniła się pod koniec lat 90-tych wraz z rozwojem elektronicznych systemów sterowania silnikami. Elektroniczna jednostka sterująca zaczęła kontrolować ilość paliwa wtryskiwanego do cylindrów i procent składników mieszanki paliwowo-powietrznej.

Rodzaje układów wtryskowych do silników benzynowych

Istnieje kilka głównych rodzajów układów wtrysku paliwa, które różnią się sposobem tworzenia mieszanki paliwowo-powietrznej.

Wstrzyknięcie pojedyncze lub wstrzyknięcie centralne

Schemat działania układu monowtrysku

Schemat centralnego wtrysku przewiduje obecność jednej dyszy, która znajduje się w kolektorze dolotowym. Takie układy wtryskowe spotkać można jedynie w starszych samochodach osobowych. Składa się z następujących elementów:

• Regulator ciśnienia - zapewnia stałe ciśnienie robocze 0,1 MPa i zapobiega powstawaniu tzw śluzy powietrzne w układzie paliwowym.
• Dysza wtryskowa - wykonuje pulsacyjny dopływ benzyny do kolektora dolotowego silnika.
• Zawór dławiący - reguluje ilość dostarczanego powietrza. Może być napędzany mechanicznie lub elektrycznie.
• Jednostka sterująca - składa się z mikroprocesora i jednostki pamięci, która zawiera dane wzorcowe charakterystyki wtrysku paliwa.
• Czujniki położenia wału korbowego silnika, położenia przepustnicy, temperatury itp.

Układy wtrysku benzyny z pojedynczą dyszą działają według następującego schematu:

• Silnik pracuje.
• Czujniki odczytują i przesyłają informacje o stanie systemu do jednostki sterującej.
• Otrzymane dane są porównywane z charakterystyka odniesienia, i na podstawie tych informacji centrala oblicza moment i czas otwarcia dyszy.
• Do cewki elektromagnetycznej wysyłany jest sygnał, aby otworzyć dyszę, co prowadzi do podania paliwa do kolektora dolotowego, gdzie miesza się ono z powietrzem.
• Do cylindrów dostarczana jest mieszanka paliwa i powietrza.

Wstrzyknięcie wieloportowe (MPI)

Wieloportowy układ wtryskowy składa się z podobnych elementów, jednak w tej konstrukcji dla każdego cylindra są osobne dysze, które można otwierać jednocześnie, parami lub pojedynczo. Mieszanie powietrza i benzyny odbywa się również w kolektorze dolotowym, ale w przeciwieństwie do wtrysku pojedynczego, paliwo jest dostarczane tylko do przewodów dolotowych odpowiednich cylindrów.

Schemat działania układu z wtryskiem rozproszonym

Sterowanie odbywa się za pomocą elektroniki (KE-Jetronic, L-Jetronic). Są to uniwersalne układy wtrysku paliwa Bosch, które są szeroko stosowane.

Zasada działania wtrysku rozproszonego:

• Powietrze jest dostarczane do silnika.
• Za pomocą szeregu czujników określa się objętość powietrza, jego temperaturę, prędkość obrotową wału korbowego, a także parametry położenia przepustnicy.
• Na podstawie otrzymanych danych elektroniczna jednostka sterująca określa optymalną ilość paliwa dla dopływającej ilości powietrza.
• Podawany jest sygnał i odpowiednie dysze są otwierane na wymagany czas.

Bezpośredni wtrysk paliwa (GDI)

System zapewnia dostarczanie benzyny oddzielnymi dyszami bezpośrednio do komór spalania każdego cylindra pod wysokim ciśnieniem, gdzie jednocześnie dostarczane jest powietrze. Ten układ wtrysku zapewnia najdokładniejsze stężenie mieszanki paliwowo-powietrznej, niezależnie od trybu pracy silnika. Jednocześnie mieszanka wypala się prawie całkowicie, zmniejszając w ten sposób ilość szkodliwych emisji do atmosfery.

Schemat układu bezpośredniego wtrysku

Taki system wtrysku jest złożony i wrażliwy na jakość paliwa, co powoduje, że jego produkcja i eksploatacja są drogie. Ponieważ dysze działają w bardziej agresywnych warunkach, np prawidłowe działanie takiego układu konieczne jest zapewnienie wysokiego ciśnienia paliwa, które powinno wynosić co najmniej 5 MPa.

Strukturalnie układ bezpośredniego wtrysku obejmuje:

• Pompa paliwowa wysokiego ciśnienia.
• Kontrola ciśnienia paliwa.
• Listwa paliwowa.
• Zawór bezpieczeństwa (zainstalowany na szynie paliwowej w celu ochrony elementów układu przed wzrostem ciśnienia ponad akceptowalny poziom).
• Czujnik wysokiego ciśnienia.
• Dysze.

Elektroniczny system wtrysku tego typu firmy Bosch otrzymał nazwę MED-Motronic. Zasada jego działania zależy od rodzaju tworzenia mieszaniny:

• Warstwowy - realizowany przy niskich i średnich prędkościach obrotowych silnika. Powietrze jest podawane do komory spalania z dużą prędkością. Paliwo jest wtryskiwane w kierunku świecy zapłonowej i mieszając się po drodze z powietrzem, zapala się.
• stechiometryczny. Po naciśnięciu pedału gazu przepustnica otwiera się i paliwo jest wtryskiwane jednocześnie z dopływem powietrza, po czym mieszanka zapala się i spala całkowicie.
• Jednorodny. W cylindrach wywoływany jest intensywny ruch powietrza, podczas suwu ssania wtryskiwana jest benzyna.

Bezpośredni wtrysk paliwa w silniku benzynowym jest najbardziej obiecującym kierunkiem ewolucji układów wtryskowych. Po raz pierwszy został wdrożony w 1996 roku w samochodach osobowych Mitsubishi Galant, a dziś większość największych producentów samochodów instaluje go w swoich samochodach.

Pierwsze układy wtrysku były mechaniczne (rysunek 2.61), a nie elektroniczne, a niektóre z nich (takie jak wysokowydajny system BOSCH) były niezwykle pomysłowe i działały dobrze. Po raz pierwszy mechaniczny układ wtrysku paliwa został opracowany przez Daimler Benz i pierwszy samochód seryjny z wtryskiem benzyny został wydany w 1954 roku. Główne zalety układu wtryskowego w porównaniu z układami gaźnika są następujące:

Brak dodatkowego oporu przepływu powietrza na wlocie, który ma miejsce w gaźniku, co zapewnia wzrost napełnienia cylindrów i litra mocy silnika;

Dokładniejsze rozprowadzenie paliwa do poszczególnych cylindrów;

Znacznie wyższy stopień optymalizacji składu mieszanki palnej we wszystkich trybach pracy silnika z uwzględnieniem jego stanu, co prowadzi do poprawy oszczędności paliwa i zmniejszenia toksyczności spalin.

Chociaż ostatecznie okazało się, że lepiej wykorzystać do tego celu elektronikę, co pozwala uczynić system bardziej zwartym, bardziej niezawodnym i lepiej dopasowującym się do wymagań różne silniki. Niektóre z pierwszych systemów elektroniczny wtrysk były gaźnikiem, z którego usunięto wszystkie „pasywne” układy paliwowe i zainstalowano jedną lub dwie dysze. Takie systemy nazywane są „wtryskiem centralnym (jednopunktowym)” (ryc. 2.62 i 2.64).

Ryż. 2.62. Centralna (jednopunktowa) jednostka wtrysku

Ryż. 2.64. Schemat centralnego układu wtrysku paliwa: 1 - zasilanie paliwem;

Ryż. 2.63. Elektroniczna jednostka sterująca 2 - wlot powietrza; 3 - przepustnica do silnika czterocylindrowego; 4 - rurociąg wlotowy; Valvetronic BMW 5 - dysza; 6 - silnik

Obecnie najczęściej stosowane są rozproszone (wielopunktowe) elektroniczne układy wtrysku. Konieczne jest bardziej szczegółowe zbadanie tych systemów żywieniowych.

UKŁAD ZASILANIA Z ELEKTRONICZNYM ROZPROSZONYM WTRYSKIEM BENZYNY (TYP MOTRONIC)

W centralnym układzie wtrysku mieszanka jest dostarczana i rozprowadzana między cylindrami wewnątrz kolektora dolotowego (ryc. 2.64).

Najnowocześniejszy system rozproszonego wtrysku paliwa charakteryzuje się tym, że podczas przewód pokarmowy Każdy cylinder wyposażony jest w oddzielny wtryskiwacz, który w określonym momencie wtryskuje odmierzoną porcję benzyny na zawór dolotowy odpowiedniego cylindra. Otrzymano benzynę

do cylindra, odparowuje i miesza się z powietrzem, tworząc palną mieszaninę. Silniki z takimi układami paliwowymi charakteryzują się lepszą wydajnością paliwową i niższą zawartością szkodliwe substancje w spalinach w porównaniu z silnikami gaźnikowymi.

Pracą wtryskiwaczy steruje elektroniczna jednostka sterująca (ECU) (rys. 2.63), która jest specjalnym komputerem, który odbiera i przetwarza sygnały elektryczne z układu czujników, porównuje ich odczyty z wartościami

zapisany w pamięci komputera i generuje elektryczne sygnały sterujące do elektrozaworów wtryskiwaczy i innych elementów wykonawczych. Ponadto ECU stale przeprowadza diagnostykę

Ryż. 2,65. Schemat rozproszonego układu wtrysku paliwa Motronic: 1 - zasilanie paliwem; 2 - dopływ powietrza; 3 - zawór dławiący; 4 - rurociąg wlotowy; 5 - dysze; 6 - silnik

System wtrysku paliwa iw przypadku awarii ostrzega kierowcę za pomocą lampka kontrolna zainstalowany w tablicy rozdzielczej. Poważne usterki zapisywane są w pamięci centrali i mogą być odczytane podczas diagnostyki.

Układ zasilania z rozproszonym wtryskiem składa się z następujących elementów:

Układ zasilania i oczyszczania paliwa;

System zasilania i oczyszczania powietrza;

System wychwytywania i spalania oparów benzyny;

Część elektroniczna z kompletem czujników;

System odprowadzania spalin i dopalania.

Układ zasilania paliwem składa się ze zbiornika paliwa, elektrycznej pompy paliwa, filtra paliwa, rurociągów oraz listwy paliwowej, na której zamontowane są dysze i regulator ciśnienia paliwa.

Ryż. 2.66. Zatapialna elektryczna pompa paliwowa; a - wlot paliwa z pompą; b - wygląd pompy i sekcja pompy typu obrotowego pompy paliwowej z napęd elektryczny; na biegu; g - wałek; d - blaszkowaty; e - schemat działania sekcji pompy typu obrotowego: 1 - obudowa; 2 - strefa ssania; 3 - wirnik; 4 - strefa wtrysku; 5 - kierunek obrotów

Ryż. 2,67. Szyna paliwowa pięciocylindrowego silnika z zamontowanymi na niej dyszami, regulatorem ciśnienia i złączką do regulacji ciśnienia

Elektryczna pompa paliwowa(zwykle walec) można zainstalować zarówno wewnątrz zbiornika gazu (ryc. 2.66), jak i na zewnątrz. Pompa paliwa jest włączana przez przekaźnik elektromagnetyczny. Benzyna jest zasysana przez pompę ze zbiornika i jednocześnie myje i chłodzi silnik pompy. Na wylocie pompy znajduje się zawór zwrotny, który nie pozwala na wypłynięcie paliwa z przewodu ciśnieniowego, gdy pompa paliwa jest wyłączona. Służy do ograniczania ciśnienia Zawór bezpieczeństwa.

Paliwo pochodzące z pompy benzynowej pod ciśnieniem co najmniej 280 kPa przechodzi przez filtr dokładnego oczyszczania paliwa i wchodzi do szyny paliwowej. Filtr posiada metalową obudowę wypełnioną papierowym wkładem filtracyjnym.

Rampa(ryc. 2.67) to pusta konstrukcja, do której przymocowane są dysze i regulator ciśnienia. Rampa jest przykręcona do kolektora dolotowego silnika. Na rampie zainstalowana jest również złączka, która służy do kontroli ciśnienia paliwa. Oprawa zamykana jest zaślepką gwintowaną w celu zabezpieczenia przed zanieczyszczeniem.

Dysza(ryc. 2.68) ma metalową obudowę, wewnątrz której znajduje się zawór elektromagnetyczny, składający się z uzwojenia elektrycznego, stalowego rdzenia, sprężyny i igły blokującej. W górnej części dyszy znajduje się mały filtr siatkowy, który chroni dyszę (posiadającą bardzo małe otwory) przed zanieczyszczeniem. Gumowe pierścienie zapewniają niezbędne uszczelnienie między szyną, dyszą i siedziba w rurociągu wlotowym. Mocowanie dyszy

na rampie odbywa się za pomocą specjalnego zacisku. Na korpusie dyszy znajdują się styki elektryczne

Ryż. 2,68. Wtryskiwacze elektromagnetyczne silnika benzynowego: lewy - GM, prawy - Bosch

Ryż. 2,69. Kontrola ciśnienia paliwa: 1 - ciało; 2 - okładka; 3 - rura odgałęziona do węża próżniowego; 4 - membrana; 5 - zawór; A - wnęka paliwowa; B - wnęka próżniowa

Ryż. 2,70. Plastikowa rura ssąca ze zbiornikiem i przyłączem przepustnicy

przełącznik złącza elektrycznego. Regulacja ilości paliwa wtryskiwanego przez wtryskiwacz odbywa się poprzez zmianę długości impulsu elektrycznego podawanego na styki wtryskiwacza.

regulator ciśnienia paliwo (ryc. 2.69) służy do zmiany ciśnienia w szynie w zależności od podciśnienia w przewodzie dolotowym. Stalowy korpus regulatora zawiera sprężynowy zawór iglicowy połączony z membraną. Na membranę z jednej strony wpływa ciśnienie paliwa w szynie, a z drugiej podciśnienie w kolektorze dolotowym. Wraz ze wzrostem podciśnienia, podczas zamykania przepustnicy, zawór otwiera się, nadmiar paliwa jest odprowadzany rurą spustową z powrotem do zbiornika, a ciśnienie w szynie maleje.

Ostatnio pojawiły się układy wtryskowe, w których nie ma regulatora ciśnienia paliwa. Na przykład na rampie silnika V8 samochód Nowy Range Rover nie ma regulatora ciśnienia, a skład palnej mieszanki zapewnia jedynie działanie dysz, które odbierają sygnały z jednostki elektronicznej.

System zasilania i oczyszczania powietrza składa się z filtra powietrza z wymiennym elementem filtrującym, rury przepustnicy z przepustnicą i regulatorem prędkości biegu jałowego, odbiornika i rury wydechowej (ryc. 2.70).

Odbiorca musi mieć wystarczająco dużą objętość, aby wygładzić pulsacje powietrza wpływającego do cylindrów silnika.

Rura przepustnicy zamocowany na odbiorniku i służy do zmiany ilości powietrza wpływającego do cylindrów silnika. Zmiana ilości powietrza odbywa się za pomocą przepustnicy, obracanej w obudowie za pomocą napędu linkowego z pedału „gazu”. Czujnik położenia przepustnicy i kontrola prędkości biegu jałowego są zainstalowane na rurze przepustnicy. Rura przepustnicy ma otwory do zasysania podciśnienia, które jest wykorzystywane przez system odzyskiwania oparów benzyny.

Ostatnio projektanci układów wtryskowych zaczęli stosować elektryczny napęd sterujący, gdy nie ma mechanicznego połączenia między pedałem „gazu” a przepustnicą (ryc. 2.71). W takich konstrukcjach czujniki jego położenia są instalowane na pedale „gazu”, a przepustnica jest obracana przez silnik krokowy ze skrzynią biegów. Silnik elektryczny obraca przepustnicę zgodnie z sygnałami komputera sterującego pracą silnika. W takich konstrukcjach zapewnione jest nie tylko precyzyjne wykonywanie poleceń kierowcy, ale także możliwe jest wpływanie na pracę silnika, korygowanie błędów kierowcy, poprzez działanie elektronicznych systemów utrzymania stabilności pojazdu oraz innych nowoczesnych elektronicznych systemów bezpieczeństwa.

Ryż. 2.71. Zawór dławiący z elektrycznym Ryż. 2.72. Czujniki indukcyjne z napędem wymuszonym zapewniają sterowanie wałem korbowym i rozdziałem obrotów silnika poprzez zapady

Fale

Czujnik położenia przepustnicy to potencjometr, którego suwak połączony jest z osią przepustnicy. Po przekręceniu przepustnicy zmienia się rezystancja elektryczna czujnika i jego napięcie zasilania, które jest sygnałem wyjściowym dla ECU. Zmotoryzowane układy sterowania przepustnicą wykorzystują co najmniej dwa czujniki, aby umożliwić komputerowi określenie kierunku, w którym porusza się przepustnica.

regulator obrotów biegu jałowego służy do regulacji obrotów biegu jałowego silnika poprzez zmianę ilości powietrza przepływającego wokół zamkniętej przepustnicy. Regulator składa się z silnika krokowego sterowanego przez ECU oraz zaworu stożkowego. W nowoczesnych systemach z więcej potężne komputery sterowanie silnikiem, zrezygnować z kontrolerów prędkości biegu jałowego. Komputer, analizując sygnały z wielu czujników, kontroluje czas trwania impulsów prądu dostarczanych do wtryskiwaczy oraz pracę silnika we wszystkich trybach, w tym na biegu jałowym.

Między filtr powietrza i łącznik rury wlotowej jest zainstalowany czujnik masowego przepływu paliwa. Czujnik zmienia częstotliwość sygnału elektrycznego do komputera w zależności od ilości powietrza przepływającego przez rurę. Z tego czujnika dochodzi do ECU i sygnał elektryczny odpowiadający temperaturze powietrza dolotowego. Pierwsze elektroniczne układy wtrysku wykorzystywały czujniki oceniające objętość dopływającego powietrza. W rurze wlotowej zainstalowano przepustnicę, która odchylała się o inny rozmiar w zależności od ciśnienia napływającego powietrza. Do przepustnicy podłączono potencjometr, który zmieniał rezystancję w zależności od wielkości obrotu przepustnicy. Nowoczesne czujniki masowego przepływu powietrza działają na zasadzie zmiany rezystancji elektrycznej nagrzanego drutu lub folii przewodzącej, gdy są one chłodzone przez napływający strumień powietrza. Komputer sterujący, który odbiera również sygnały z czujnika temperatury powietrza dolotowego, może określić ilość powietrza wpływającego do silnika.

Do prawidłowego sterowania pracą układu wtrysku rozproszonego jednostka elektroniczna wymaga sygnałów z innych czujników. Do tych ostatnich należą: czujnik temperatury płynu chłodzącego, czujnik położenia i prędkości wału korbowego, czujnik prędkości pojazdu, czujnik spalania stukowego, czujnik stężenia tlenu (montowany w rurze wydechowej układu wydechowego w wersji ze sprzężeniem zwrotnym).

Obecnie półprzewodniki są stosowane głównie jako czujniki temperatury, które zmieniają opór elektryczny wraz ze zmianą temperatury. Czujniki położenia i prędkości wału korbowego są zwykle typu indukcyjnego (ryc. 2.72). Dają impulsy prąd elektryczny podczas obracania koła zamachowego ze znakami na nim.

Ryż. 2.73. Schemat adsorbera: 1 - powietrze wlotowe; 2 - zawór dławiący; 3 - kolektor dolotowy silnika; 4 - zawór odpowietrzający naczynia z węglem aktywnym; 5 - sygnał z ECU; 6 - naczynie z węglem aktywnym; 7 - powietrze otoczenia; 8 - opary paliwa w zbiorniku paliwa

Układ zasilania z rozproszonym wtryskiem może być sekwencyjny lub równoległy. W układzie wtrysku równoległego, w zależności od liczby cylindrów silnika, kilka wtryskiwaczy uruchamia się jednocześnie. W systemie wtrysku sekwencyjnego tylko jeden konkretny wtryskiwacz uruchamia się we właściwym czasie. W drugim przypadku ECU musi otrzymać informację o momencie, w którym każdy tłok znajdzie się w pobliżu GMP w suwie ssania. Wymaga to nie tylko czujnika położenia wału korbowego, ale także czujnik pozycji wał rozrządczy. W nowoczesnych samochodach z reguły instalowane są silniki z wtryskiem sekwencyjnym.

Dla wychwytywanie oparów benzyny, który odparowuje ze zbiornika paliwa, we wszystkich układach wtryskowych stosowane są specjalne adsorbery z węglem aktywnym (ryc. 2.73). Węgiel aktywny, umieszczony w specjalnym pojemniku połączonym rurociągiem zbiornik paliwa dobrze pochłania opary benzyny. Aby usunąć benzynę z adsorbera, ten ostatni jest przedmuchiwany powietrzem i podłączany do rury wlotowej silnika

aby praca silnika nie została zakłócona, czyszczenie odbywa się tylko w określonych trybach pracy silnika, za pomocą specjalnych zaworów, które otwierają się i zamykają na polecenie komputera.

Wykorzystanie systemów wtrysku sprzężenia zwrotnego czujniki stężenia tlenu tak w spalinach, które są instalowane w układzie wydechowym z katalizatorem spalin.

katalizator(ryc. 2.74;

Ryż. 2.74. Katalizator trójdrożny dwuwarstwowy do spalin: 1 - czujnik stężenia tlenu dla zamkniętej pętli sterowania; 2 - monolityczny blok nośny; 3 - element mocujący w postaci siatki drucianej; 4 - dwupłaszczowa izolacja termiczna neutralizatora

2.75) jest montowany w układzie wydechowym w celu zmniejszenia zawartości szkodliwych substancji w spalinach. Neutralizator zawiera jeden katalizator redukujący (rod) i dwa utleniające (platynowy i palladowy). Katalizatory utleniające sprzyjają utlenianiu niespalonych węglowodorów (CH) do pary wodnej,

Ryż. 2,75. Wygląd neutralizator

i tlenek węgla (CO) na dwutlenek węgla. Katalizator redukcji redukuje szkodliwe tlenki azotu NOx do nieszkodliwego azotu. Ponieważ konwertery te zmniejszają zawartość trzech szkodliwych substancji w spalinach, nazywane są trójskładnikowymi.

Eksploatacja silnika samochodu na benzynie ołowiowej prowadzi do awarii drogiego katalizatora. Dlatego w większości krajów stosowanie benzyny ołowiowej jest zabronione.

Katalizator trójdrożny działa najefektywniej, gdy silnik zasilany jest mieszanką stechiometryczną, tj. stosunek powietrza do paliwa 14,7:1 lub nadmiar powietrza równy jeden. Jeśli w mieszaninie jest za mało powietrza (tj. Za mało tlenu), to CH i CO nie utlenią się całkowicie (spalą) do bezpiecznego produktu ubocznego. Jeśli powietrza jest za dużo, nie można zapewnić rozkładu NOX na tlen i azot. Dlatego pojawiła się nowa generacja silników, w których skład mieszanki był stale dostosowywany do uzyskania dokładnej zgodności ze stosunkiem nadmiaru powietrza cc = 1 za pomocą czujnika stężenia tlenu (sonda lambda tak) (ryc. 2.77), wbudowanego w układ wydechowy.

Ryż. 2.76. Zależność wydajności neutralizatora od współczynnika nadmiaru powietrza

Ryż. 2,77. Urządzenie czujnika stężenia tlenu: 1 - pierścień uszczelniający; 2 - metalowa obudowa z gwintem i sześciokątem pod klucz; 3 - izolator ceramiczny; 4 - przewody; 5 - mankiet uszczelniający drutów; 6 - styk przewodzący prąd przewodu zasilającego grzałkę; 7 - zewnętrzna ekran ochronny z otworem na powietrze atmosferyczne; 8 - prąd odbioru sygnału elektrycznego; 9 - grzejnik elektryczny; 10 - końcówka ceramiczna; 11 - osłona ochronna z otworem na spaliny

Czujnik ten wykrywa ilość tlenu w spalinach, a jego sygnał elektryczny jest wykorzystywany przez ECU, który odpowiednio zmienia ilość wtryskiwanego paliwa. Zasada działania czujnika polega na zdolności do przepuszczania przez siebie jonów tlenu. Jeśli zawartość tlenu na aktywnych powierzchniach czujnika (z których jedna ma kontakt z atmosferą, a druga ze spalinami) znacznie się różni, następuje gwałtowna zmiana napięcia na wyjściach czujnika. Czasami instalowane są dwa czujniki stężenia tlenu: jeden przed konwerterem, a drugi za.

Aby katalizator i czujnik stężenia tlenu działały efektywnie, muszą zostać podgrzane do określonej temperatury. Minimalna temperatura, w której zatrzymywane jest 90% szkodliwych substancji to około 300°C. Należy również unikać przegrzania konwertera, gdyż może to doprowadzić do uszkodzenia wlewu i częściowego zablokowania przepływu gazów. Jeśli silnik zacznie pracować z przerwami, wówczas niespalone paliwo wypala się w katalizatorze, gwałtownie zwiększając jego temperaturę. Czasami wystarczy kilka minut przerywanej pracy silnika, aby całkowicie uszkodzić katalizator. Dlatego układy elektroniczne nowoczesnych silników muszą wykrywać i zapobiegać wypadaniu zapłonów oraz ostrzegać kierowcę o powadze problemu. Czasami, aby przyspieszyć nagrzewanie się katalizatora po uruchomieniu zimnego silnika, grzejniki elektryczne. Obecnie używane czujniki stężenia tlenu prawie wszystkie mają elementy grzejne. W nowoczesnych silnikach w celu ograniczenia emisji szkodliwych substancji do atmosfery

ru podczas rozgrzewania silnika katalizatory wstępne są instalowane jak najbliżej kolektora wydechowego (ryc. 2.78), aby zapewnić szybkie rozgrzanie katalizatora do temperatury roboczej. Czujniki tlenu są instalowane przed i za konwerterem.

Aby poprawić ekologiczność silnika, konieczne jest nie tylko ulepszenie konwerterów spalin, ale także usprawnienie procesów zachodzących w silniku. Zmniejszenie zawartości węglowodorów stało się możliwe poprzez redukcję

„objętości szczelin”, takie jak szczelina między tłokiem a ścianą cylindra nad górnym pierścieniem uszczelniającym oraz wnęki wokół gniazd zaworów.

Dokładne badanie przepływu palnej mieszanki wewnątrz cylindra za pomocą technologii komputerowej pozwoliło zapewnić pełniejsze spalanie i niski poziom WSPÓŁ. Poziom NOx został zredukowany przez układ EGR poprzez pobieranie części gazów z układu wydechowego i wprowadzanie ich do strumienia powietrza dolotowego. Te środki i szybka, precyzyjna kontrola stanów nieustalonych silnika mogą ograniczyć emisje do minimum, nawet przed katalizatorem. Aby przyspieszyć nagrzewanie się katalizatora i jego wejście w tryb pracy, stosuje się również metodę dostarczania powietrza wtórnego do kolektora wydechowego za pomocą specjalnej pompy elektrycznej.

Innym skutecznym i powszechnym sposobem unieszkodliwiania szkodliwych produktów w spalinach jest dopalanie płomieniowe, które opiera się na zdolności palnych składników spalin (CO, CH, aldehydy) do utleniania się w wysokich temperaturach. Spaliny trafiają do komory dopalacza, która posiada eżektor, przez który z wymiennika ciepła dostaje się ogrzane powietrze. Spalanie odbywa się w komorze,

Ryż. 2,78. Kolektor wydechowy silnika a dla zapłonu jest zapłon

z neutralizatorem wstępnymświeca.

BEZPOŚREDNI WTRYSK benzyny

Pierwsze układy wtrysku benzyny bezpośrednio do cylindrów silnika pojawiły się w pierwszej połowie XX wieku. i używany na Silniki lotnicze. Próby zastosowania wtrysku bezpośredniego w benzynowych silnikach samochodowych przerwano w latach 40. XIX wieku, ponieważ takie silniki okazały się drogie, nieekonomiczne i mocno dymiły w trybach dużej mocy. Wtrysk benzyny bezpośrednio do cylindrów wiąże się z pewnymi trudnościami. Wtryskiwacze do bezpośredniego wtrysku benzyny działają w ponad trudne warunki niż te zainstalowane w kolektorze dolotowym. Głowica bloku, w której takie dysze muszą być zainstalowane, okazuje się bardziej złożona i kosztowna. Czas przeznaczony na proces gaźnika z bezpośrednim wtryskiem jest znacznie skrócony, co oznacza, że ​​dla dobrego gaźnika konieczne jest podawanie benzyny pod wysokim ciśnieniem.

Wszystkie te trudności zostały przezwyciężone przez specjalistów Mitsubishi, który był pionierem w stosowaniu bezpośredniego wtrysku benzyny silniki samochodowe. Pierwszy serial samochód Mitsubishi Galant z silnikiem 1.8 GDI (Bezpośredni wtrysk benzyny - bezpośredni wtrysk benzyny) pojawił się w 1996 roku (ryc. 2.81). Teraz silniki z bezpośrednim wtryskiem benzyny są produkowane przez Peugeot-Citroen, Renault, Toyota, DaimlerChrysler i innych producentów (ryc. 2.79; 2.80; 2.84).

Korzyści płynące z bezpośredniego wtrysku to przede wszystkim mniejsze zużycie paliwa, ale także pewien wzrost mocy. Pierwszy wynika z możliwości działania silnika z bezpośrednim wtryskiem

Ryż. 2,79. Schemat Silnik Volkswagena Wtrysk bezpośredni FSI

Ryż. 2,80. W 2000 roku PSA Peugeot-Citroen wprowadziła 2,0-litrowy, czterocylindrowy silnik HPI z bezpośrednim wtryskiem, który mógł pracować na ubogich mieszankach.

na bardzo ubogich mieszankach. Wzrost mocy wynika głównie z faktu, że organizacja procesu dostarczania paliwa do cylindrów silnika pozwala zwiększyć stopień sprężania do 12,5 (w konwencjonalnych silnikach benzynowych rzadko możliwe jest ustawienie stopnia sprężania powyżej 10 ze względu na do detonacji).

w silniku Paliwo GDI pompa zapewnia ciśnienie 5 MPa. Wtryskiwacz elektromagnetyczny zainstalowany w głowicy cylindrów wtryskuje benzynę bezpośrednio do cylindra silnika i może pracować w dwóch trybach. W zależności od dostarczonego sygnału elektrycznego może wtryskiwać paliwo za pomocą silnego palnika stożkowego lub kompaktowego strumienia (ryc. 2.82). Dno tłoka ma specjalny kształt w postaci kulistego wgłębienia (ryc. 2.83). Taki kształt pozwala na zawirowanie dopływającego powietrza, kierując wtryskiwane paliwo do świecy zapłonowej zamontowanej pośrodku komory spalania. Rura wlotowa nie jest umieszczona z boku, ale pionowo

Ryż. 2.81. Silnik Mitsubishi GDI - pierwszy seryjnie produkowany silnik z systemem bezpośredniego wtrysku benzyny

ale na górze. Nie ma ostrych zakrętów, dlatego powietrze dostaje się z dużą prędkością.

Ryż. 2.82. Wtryskiwacz silnika GDI może pracować w dwóch trybach, zapewniając silny (a) lub kompaktowy (b) rozpylony strumień benzyny

W pracy silnika z układem bezpośredniego wtrysku można wyróżnić trzy różne tryby:

1) tryb pracy na mieszankach superubogich;

2) tryb pracy na mieszance stechiometrycznej;

3) tryb ostrych przyspieszeń od niskich prędkości;

Pierwszy tryb jest używany, gdy samochód porusza się bez gwałtownych przyspieszeń z prędkością około 100-120 km/h. Ten tryb wykorzystuje bardzo słabą palna mieszanka przy współczynniku nadmiaru powietrza większym niż 2,7. W normalnych warunkach taka mieszanka nie może zapalić się od iskry, dlatego wtryskiwacz wtryskuje paliwo zwartym płomieniem na końcu suwu sprężania (jak w silniku Diesla). Kuliste wgłębienie w tłoku kieruje strumień paliwa na elektrody świecy zapłonowej, gdzie wysokie stężenie oparów benzyny umożliwia zapłon mieszanki.

Drugi tryb używany podczas jazdy z wysoka prędkość oraz przy ostrych przyspieszeniach, kiedy trzeba uzyskać dużą moc. Taki tryb ruchu wymaga stechiometrycznego składu mieszaniny. Mieszanka o takim składzie jest wysoce łatwopalna, ale silnik GDI ma podwyższony stopień

kompresji, a aby zapobiec detonacji, dysza wtryskuje paliwo za pomocą silnego palnika. Drobno rozpylone paliwo wypełnia cylinder i odparowując chłodzi powierzchnie cylindra, zmniejszając prawdopodobieństwo detonacji.

Tryb trzeci konieczne do uzyskania dużego momentu obrotowego przy mocnym wciśnięciu pedału gazu przy pracującym silniku

działa z małymi prędkościami. Ten tryb pracy silnika różni się tym, że wtryskiwacz odpala dwa razy w ciągu jednego cyklu. Podczas suwu ssania do cylindra dla

Ryż. 2.83. Tłok silnika z bezpośrednim wtryskiem benzyny ma specjalny kształt (proces spalania nad tłokiem)

4. Rozkaz nr 1031. 97

Ryż. 2,84. Cechy konstrukcyjne Silnik Audi 2.0 FSI z bezpośrednim wtryskiem

schładzając go mocnym palnikiem, wtryskuje się bardzo ubogą mieszankę (a = 4,1). Pod koniec suwu sprężania wtryskiwacz ponownie wtryskuje paliwo, ale ze zwartym płomieniem. W takim przypadku mieszanka w cylindrze zostaje wzbogacona i nie dochodzi do detonacji.

W porównaniu z konwencjonalnym silnikiem benzynowym z wtryskiem paliwa, silnik GDI jest o około 10% bardziej ekonomiczny i emituje do atmosfery o 20% mniej dwutlenku węgla. Wzrost mocy silnika wynosi do 10%. Jednak jak pokazała eksploatacja pojazdów z silnikami tego typu są one bardzo wrażliwe na zawartość siarki w benzynie.

Oryginalny proces bezpośredniego wtrysku benzyny został opracowany przez firmę Orbital. W tym procesie benzyna jest wtryskiwana do cylindrów silnika, wstępnie mieszana z powietrzem za pomocą specjalnej dyszy. Dysza orbitalna składa się z dwóch dysz, paliwa i powietrza.

Ryż. 2,85. Działanie dyszy orbitalnej

Powietrze dostarczane jest do dysz powietrznych w postaci sprężonej ze specjalnej sprężarki pod ciśnieniem 0,65 MPa. Ciśnienie paliwa wynosi 0,8 MPa. Najpierw zapala się strumień paliwa, a następnie strumień powietrza we właściwym czasie, więc do cylindra wtryskiwana jest potężna pochodnia mieszanka paliwowo-powietrzna w postaci aerozolu (ryc. 2.85).

Wtryskiwacz umieszczony w głowicy cylindrów obok świecy zapłonowej wtryskuje strumień paliwa z powietrzem bezpośrednio na elektrody świecy, co zapewnia dobry zapłon świecy.

Jednym z najważniejszych układów pracy niemal każdego samochodu jest układ wtrysku paliwa, ponieważ to dzięki niemu określana jest ilość paliwa. wymagane przez silnik w określonym momencie. Dzisiaj rozważymy zasadę działania tego systemu na przykładzie niektórych jego typów, a także zapoznamy się z istniejącymi czujnikami i siłownikami.

1. Cechy układu wtrysku paliwa

W produkowanych dzisiaj silnikach nie był używany przez długi czas układ gaźnika, który został całkowicie wyparty przez nowszy i bardziej zaawansowany układ wtrysku paliwa. Wtrysk paliwa nazywany jest systemem odmierzanego dopływu cieczy paliwowej do cylindrów silnika. pojazd. Może być montowany zarówno na benzynie jak i silniki Diesla Wiadomo jednak, że konstrukcja i zasada działania będą inne. W przypadku stosowania w silnikach benzynowych, po wtrysku, jednorodny mieszanka paliwowo-powietrzna który jest zmuszany do zapłonu przez iskrę świecy zapłonowej.

Dotyczący rodzaj diesla silnik, to tutaj paliwo jest wtryskiwane pod bardzo wysokim ciśnieniem, a niezbędna porcja paliwa jest mieszana z gorącym powietrzem i zapala się niemal natychmiast. Ilość wtryśniętej porcji paliwa i jednocześnie ogólna władza silnika zależy od ciśnienia wtrysku. Dlatego im większe ciśnienie, tym wyższa moc jednostki napędowej.

Obecnie istnieje dość znaczna różnorodność gatunkowa tego systemu, a główne typy to: system z wtryskiem bezpośrednim, z wtryskiem mono, układy mechaniczne i rozproszone.

Zasada działania bezpośredniego (bezpośredniego) układu wtrysku paliwa polega na tym, że płyn paliwowy za pomocą dysz jest dostarczany bezpośrednio do cylindrów silnika (na przykład, jak silnik wysokoprężny). Po raz pierwszy taki schemat zastosowano w lotnictwie wojskowym podczas II wojny światowej oraz w niektórych samochodach okresu powojennego (pierwszym był Goliath GP700). Jednak ówczesny system bezpośredniego wtrysku paliwa nie zyskał należytej popularności, czego powodem były drogie wysokociśnieniowe pompy paliwowe wymagane do pracy oraz oryginalna głowica cylindrów.

W rezultacie inżynierom nie udało się osiągnąć dokładności pracy i niezawodności systemu. Dopiero na początku lat 90. XX wieku, w związku z zaostrzeniem Norm środowiskowych zainteresowanie wtryskiem bezpośrednim zaczęło ponownie wzrastać. Wśród pierwszych firm, które rozpoczęły produkcję takich silników, były m.in Mitsubishi, Mercedes-Benz, Peugeot-Citroen, Volkswagen, BMW.

W ogóle wtrysk bezpośredni można by nazwać szczytem ewolucji układów napędowych, gdyby nie jedno… Takie silniki są bardzo wymagające pod względem jakości paliwa, a przy stosowaniu ubogich mieszanek dodatkowo silnie emitują tlenki azotu, które trzeba sobie z tym poradzić, komplikując konstrukcję silnika.

Wtrysk jednopunktowy (zwany też „monowtryskiem” lub „wtryskiem centralnym”) – to układ, który zaczął być stosowany w latach 80-tych XX wieku jako alternatywa dla gaźnika, zwłaszcza że zasady ich działania są bardzo podobnie: strumienie powietrza mieszają się z płynem paliwowym podczas kolektora dolotowego, ale dysza została zastąpiona złożoną i wrażliwą na ustawienia gaźnika. Oczywiście na początkowym etapie rozwoju systemu nie było w ogóle elektroniki, a dopływ benzyny był kontrolowany urządzenia mechaniczne. Jednak pomimo pewnych niedociągnięć, zastosowanie wtrysku nadal zapewniało silnikowi znacznie wyższe moce znamionowe i znacznie większą oszczędność paliwa.

A wszystko dzięki tej samej dyszy, która umożliwiła znacznie dokładniejsze dozowanie płynu paliwowego, rozpylając go na małe cząsteczki. Okazało się, że w wyniku zmieszania z powietrzem jednorodna mieszanina, a gdy zmieniają się warunki ruchu samochodu i tryb pracy silnika, jego skład zmienia się niemal natychmiast. Trzeba przyznać, że nie obyło się bez minusów. Na przykład, ponieważ w większości przypadków dysza była montowana w korpusie byłego gaźnika, a masywne czujniki utrudniały „oddychanie silnika”, strumień powietrza wpadającego do cylindra napotykał poważny opór. Teoretycznie taka wada mogłaby być łatwo wyeliminowana, ale przy istniejącej słabej dystrybucji mieszanka paliwowa, nikt nie mógł wtedy nic zrobić. Być może dlatego w naszych czasach wtrysk jednopunktowy tak rzadkie.

Mechaniczny układ wtryskowy pojawił się pod koniec lat 30. XX wieku, kiedy zaczęto go stosować w samolotowych układach zasilania paliwem. Przedstawiono go w postaci układu wtrysku benzyny pochodzenia diesla, wykorzystującego wysokociśnieniowe pompy paliwowe i zamknięte dysze dla każdego cylindra z osobna. Kiedy próbowali zainstalować je w samochodzie, okazało się, że nie wytrzymają konkurencji mechanizmów gaźnika, a wynikało to ze znacznej złożoności i wysokich kosztów konstrukcji.

Po raz pierwszy niskociśnieniowy układ wtryskowy został zainstalowany w samochodzie MERSEDES w 1949 r Charakterystyka wydajności natychmiast przekroczył układ paliwowy typu gaźnika. Fakt ten dał impuls do dalszego rozwoju idei wtrysku benzyny do samochodów wyposażonych w silnik spalinowy. Z punktu widzenia polityki cenowej i niezawodności działania najbardziej udany pod tym względem był układ mechaniczny Bosch K Jetronic. Jej produkcja seryjna została założona w 1951 roku i niemal natychmiast rozpowszechniła się w prawie wszystkich markach europejskich producentów samochodów.

Wersja wielopunktowa (rozproszona) układu wtrysku paliwa różni się od poprzednich obecnością indywidualnej dyszy, która została zainstalowana w rurze wlotowej każdego cylindra. Jego zadaniem jest podawanie paliwa bezpośrednio do zaworu dolotowego, co oznacza przygotowanie mieszanki paliwowej tuż przed wejściem do komory spalania. Oczywiście w takich warunkach będzie miał jednorodny skład iw przybliżeniu ta sama jakość w każdym z cylindrów. W efekcie znacznie wzrasta moc silnika, jego efektywność paliwowa, a także zmniejsza się poziom toksyczności spalin.

Na drodze do opracowania systemu rozproszonego wtrysku paliwa napotykano czasem na pewne trudności, jednak system ten wciąż był ulepszany. W początkowej fazie był również sterowany mechanicznie, podobnie jak poprzednia wersja, jednak szybki rozwój elektroniki nie tylko sprawił, że był on bardziej wydajny, ale także dał szansę na koordynację z resztą elementów konstrukcyjnych silnika. Okazało się więc, że nowoczesny silnik jest w stanie zasygnalizować kierowcy awarię, w razie potrzeby samodzielnie przełączyć się w tryb pracy awaryjnej lub przy wsparciu systemów bezpieczeństwa korygować poszczególne błędy w sterowaniu. Ale to wszystko system wykonuje za pomocą niektóre czujniki, które mają na celu rejestrowanie najmniejszych zmian w działaniu jednej lub drugiej jego części. Rozważmy główne.

2. Czujniki układu wtrysku paliwa

Czujniki układu wtrysku paliwa są przeznaczone do przechwytywania i przesyłania informacji z siłowników do jednostki sterującej silnika i odwrotnie. Należą do nich następujące urządzenia:

Jego czuły element umieszcza się w strumieniu spalin (spalin), a gdy temperatura pracy osiągnie 360 ​​stopni Celsjusza, czujnik zaczyna generować własne pole elektromagnetyczne, które jest wprost proporcjonalne do ilości tlenu w spalinach. Z praktycznego punktu widzenia, gdy pętla sprzężenia zwrotnego jest zamknięta, sygnał czujnika tlenu to szybko zmieniające się napięcie między 50 a 900 miliwoltów. Możliwość zmiany napięcia spowodowana jest ciągłą zmianą składu mieszaniny w pobliżu punktu stechiometrii, a sam czujnik nie nadaje się do generowania napięcia przemiennego.

W zależności od zasilania rozróżnia się dwa rodzaje czujników: z mocą impulsową i stałą Element grzewczy. W wersji pulsacyjnej czujnik tlenu jest podgrzewany przez elektroniczną jednostkę sterującą. Jeśli nie zostanie rozgrzany, będzie miał dużą rezystancję wewnętrzną, co nie pozwoli mu na wygenerowanie własnego pola elektromagnetycznego, co oznacza, że ​​​​sterownik „zobaczy” tylko wskazane stabilne napięcie odniesienia. Podczas nagrzewania się czujnika jego rezystancja wewnętrzna maleje i rozpoczyna się proces generowania własnego napięcia, które od razu staje się znane ECU. Dla jednostki sterującej jest to sygnał gotowości do użycia w celu dostosowania składu mieszanki.

Służy do oszacowania ilości powietrza, które dostaje się do silnika samochodu. On jest częścią układ elektroniczny kontrola silnika. To urządzenie może być używane razem z innymi czujnikami, takimi jak czujnik temperatury powietrza i czujnik ciśnienia atmosferycznego, które korygują jego odczyty.

Czujnik przepływu powietrza składa się z dwóch platynowych włókien ogrzewanych prądem elektrycznym. Jedna nić przepuszcza przez siebie powietrze (chłodząc w ten sposób), a druga jest elementem sterującym. Za pomocą pierwszej nici platynowej oblicza się ilość powietrza, które dostało się do silnika.

Na podstawie informacji otrzymanych z czujnika przepływu powietrza, ECU oblicza wymaganą ilość paliwa potrzebną do utrzymania stosunku stechiometrycznego powietrza i paliwa w danych trybach pracy silnika. Ponadto jednostka elektroniczna wykorzystuje otrzymane informacje do określenia punktu reżimu silnika. Do chwili obecnej istnieje kilka różnych typów czujników odpowiedzialnych za przepływ masy powietrze: na przykład ultradźwiękowe, łopatkowe (mechaniczne), z gorącym drutem itp.

Czujnik temperatury płynu chłodzącego (DTOZH). Ma postać termistora, czyli rezystora, w którym rezystancja elektryczna może się zmieniać w zależności od wskaźniki temperatury. Termistor znajduje się wewnątrz czujnika i wyraża ujemny współczynnik rezystancji wskaźników temperatury (przy ogrzewaniu siła oporu maleje).

W związku z tym o godz wysoka temperatura płyn chłodzący - występuje niska rezystancja czujnika (około 70 omów przy 130 stopniach Celsjusza), a przy niskiej rezystancji - wysoka (około 100800 omów przy -40 stopniach Celsjusza). Podobnie jak większość innych czujników, to urządzenie nie gwarantuje dokładnych wyników, co oznacza, że ​​​​można mówić tylko o zależności rezystancji czujnika temperatury płynu chłodzącego od wskaźników temperatury. Ogólnie rzecz biorąc, chociaż opisywane urządzenie praktycznie się nie psuje, to czasami jest poważnie „mylone”.

. Montuje się go na rurze przepustnicy i łączy z osią samej przepustnicy. Przedstawiony jest w postaci potencjometru z trzema końcami: jeden zasilany jest dodatnim napięciem (5V), a drugi jest podłączony do masy. Trzeci pin (od suwaka) wysyła sygnał wyjściowy do sterownika. Kiedy przepustnica jest obracana, gdy pedał jest wciśnięty, zmienia się napięcie wyjściowe czujnika. Jeżeli przepustnica jest w stanie zamkniętym, to odpowiednio jest niższa niż 0,7 V, a gdy przepustnica zaczyna się otwierać, napięcie rośnie iw pozycji całkowicie otwartej powinno być większe niż 4 V. Zgodnie z napięciem wyjściowym czujnika, sterownik w zależności od kąta otwarcia przepustnicy dokonuje korekty paliwowej.

Biorąc pod uwagę, że sterownik sam określa minimalne napięcie urządzenia i przyjmuje je jako zero, ten mechanizm nie wymaga regulacji. Według niektórych kierowców czujnik położenia przepustnicy (jeśli jest produkcja krajowa) jest najbardziej zawodnym elementem układu, wymagającym okresowej wymiany (często po 20 kilometrach). Wszystko byłoby dobrze, ale wymiana nie jest taka łatwa, zwłaszcza bez posiadania przy sobie narzędzia wysokiej jakości. Chodzi o zamocowanie: jest mało prawdopodobne, aby dolna śruba została odkręcona konwencjonalnym śrubokrętem, a jeśli tak, to raczej trudno to zrobić.

Dodatkowo przy dokręcaniu w fabryce śruby są „osadzone” na uszczelniaczu, który „uszczelnia” tak bardzo, że przy odkręcaniu zakrętka często się łamie. W takim przypadku zaleca się całkowite usunięcie całości zespół przepustnicy, aw najgorszym przypadku będziesz musiał wyciągnąć go na siłę, ale tylko wtedy, gdy masz całkowitą pewność, że nie jest sprawny.

. Służy do przesyłania sygnału do sterownika o prędkości i położeniu wału korbowego. Taki sygnał to seria powtarzających się impulsów napięcia elektrycznego, które są generowane przez czujnik podczas obracania się wału korbowego. Na podstawie otrzymanych danych sterownik może sterować wtryskiwaczami oraz układem zapłonowym. Czujnik położenia wału korbowego montowany jest na pokrywie Pompa olejowa, w odległości jednego milimetra (+0,4mm) od koła pasowego wału korbowego (posiada 58 zębów ułożonych w okrąg).

Aby umożliwić generowanie „impulsu synchronizacji”, brakuje dwóch zębów koła pasowego, czyli w rzeczywistości jest ich 56. Podczas obrotu zęby dysku zmieniają pole magnetyczne czujnika, tworząc w ten sposób impuls Napięcie. Na podstawie charakteru sygnału impulsowego pochodzącego z czujnika sterownik może określić położenie i prędkość obrotową wału korbowego, co pozwala obliczyć moment zadziałania modułu zapłonowego i wtryskiwaczy.

Czujnik położenia wału korbowego jest najważniejszy ze wszystkich wymienionych tutaj, aw przypadku nieprawidłowego działania mechanizmu silnik samochodu nie będzie działał. Czujnik prędkości. Zasada działania tego urządzenia opiera się na efekcie Halla. Istotą jego pracy jest podawanie do sterownika impulsów napięciowych, z częstotliwością wprost proporcjonalną do prędkości obrotowej kół napędowych pojazdu. W oparciu o złącza bloku wiązki, wszystkie czujniki prędkości mogą mieć pewne różnice. Na przykład kwadratowe złącze jest używane w systemach Bosch, a okrągłe złącze odpowiada systemom 4 stycznia i GM.

Na podstawie sygnałów wychodzących z czujnika prędkości układ sterowania może określić progi odcięcia dopływu paliwa, a także ustawić ograniczenia prędkości samochód (dostępny w nowych systemach).

Czujnik położenia wałka rozrządu(lub jak ja to też nazywam "czujnikiem fazy") to urządzenie przeznaczone do określania kąta nachylenia wałka rozrządu i przekazywania odpowiedniej informacji do elektronicznej jednostki sterującej pojazdu. Następnie na podstawie otrzymanych danych sterownik może sterować układem zapłonowym i dopływem paliwa do każdego cylindra z osobna, co faktycznie robi.

Czujnik stukowy używany do wyszukiwania wstrząsów detonacyjnych w silniku spalinowym. Z konstruktywnego punktu widzenia jest to płyta piezoceramiczna zamknięta w obudowie, umieszczonej na bloku cylindrów. Obecnie istnieją dwa rodzaje czujników stukowych - rezonansowy i bardziej nowoczesny szerokopasmowy. W modelach rezonansowych podstawowe filtrowanie widma sygnału odbywa się wewnątrz samego urządzenia i zależy bezpośrednio od jego konstrukcji. Dlatego na różne rodzaje używany silnik różne modele czujniki spalania stukowego, które różnią się od siebie częstotliwość rezonansowa. Szerokopasmowy widok czujników ma płaską charakterystykę w zakresie szumu detonacyjnego, a sygnał jest filtrowany przez elektroniczną jednostkę sterującą. Do tej pory rezonansowe czujniki stukowe nie są już instalowane modele produkcyjne samochody.

Czujnik ciśnienie absolutne. Zapewnia śledzenie zmian ciśnienia barometrycznego, które występują w wyniku zmian ciśnienia barometrycznego i/lub zmian wysokości. Ciśnienie barometryczne można zmierzyć przy włączonym zapłonie, zanim silnik zacznie kręcić. Za pomocą elektronicznej jednostki sterującej można „zaktualizować” dane dotyczące ciśnienia barometrycznego przy pracującym silniku, gdy przy niskich obrotach silnika przepustnica jest prawie całkowicie otwarta.

Ponadto za pomocą czujnika ciśnienia bezwzględnego można zmierzyć zmianę ciśnienia w rurze dolotowej. Zmiany ciśnienia są spowodowane zmianami obciążenia silnika i prędkości obrotowej wału korbowego. Czujnik ciśnienia bezwzględnego przetwarza je na sygnał wyjściowy o określonym napięciu. Gdy przepustnica jest w pozycji zamkniętej okazuje się, że sygnał wyjściowy ciśnienia bezwzględnego daje względny niskie napięcie, podczas gdy szeroko otwarta przepustnica - odpowiada sygnałowi wysokiego napięcia. Pojawienie się wysokiego napięcia wyjściowego tłumaczy się zależnością między ciśnieniem atmosferycznym a ciśnieniem wewnątrz rury wlotowej przy pełnym otwarciu przepustnicy. Obliczane są wskaźniki ciśnienia wewnętrznego rury jednostka elektroniczna sterowanie na podstawie sygnału z czujnika. Jeśli okazało się, że jest wysokie, wymagany jest zwiększony dopływ płynu paliwowego, a jeśli ciśnienie jest niskie, to odwrotnie - zmniejszone.

(ECU). Co prawda nie jest to czujnik, ale biorąc pod uwagę, że jest bezpośrednio związany z działaniem opisywanych urządzeń, uznaliśmy za konieczne umieszczenie go w tym zestawieniu. ECU to „centrum mózgowe” układu wtrysku paliwa, które stale przetwarza dane informacyjne otrzymywane z różnych czujników i na tej podstawie steruje obwodami wyjściowymi (układy elektroniczny zapłon, wtryskiwacze, regulator obrotów biegu jałowego, różne przekaźniki). Jednostka sterująca jest wyposażona we wbudowany system diagnostyczny, który jest w stanie rozpoznać usterki w systemie i za pomocą lampki ostrzegawczej „SPRAWDŹ SILNIK” ostrzec o nich kierowcę. Ponadto w jego pamięci są przechowywane kody diagnostyczne, które wskazują konkretne obszary awarii, co znacznie ułatwia prace naprawcze.

ECU zawiera trzy rodzaje pamięci: programowalna pamięć tylko do odczytu (RAM i PROM), pamięć o dostępie swobodnym (RAM lub RAM) i pamięć programowalna elektrycznie (EPROM lub EEPROM). Pamięć RAM jest wykorzystywana przez mikroprocesor urządzenia do tymczasowego przechowywania wyników pomiarów, obliczeń i danych pośrednich. Ten typ pamięci jest zależny od zasilania, co oznacza, że ​​do przechowywania informacji wymaga stałego i stabilnego zasilania. W przypadku awarii zasilania wszystkie diagnostyczne kody usterek i informacje obliczeniowe przechowywane w pamięci RAM są natychmiast usuwane.

EPROM przechowuje sumę program pracy, który zawiera sekwencję niezbędnych poleceń i różne informacje dotyczące kalibracji. W przeciwieństwie do poprzedniej wersji, ten typ pamięci nie jest ulotny. EPROM służy do tymczasowego przechowywania kodów haseł immobilizera (anti-theft układ samochodowy). Po otrzymaniu przez sterownik tych kodów z jednostki sterującej immobilizera (jeśli istnieje), są one porównywane z kodami już zapisanymi w pamięci EEPROM, a następnie podejmowana jest decyzja o zezwoleniu lub zakazie uruchomienia silnika.

3. Siłowniki układu wtryskowego

Elementy wykonawcze układu wtrysku paliwa przedstawiono w postaci dyszy, pompy benzyny, modułu zapłonowego, regulatora obrotów biegu jałowego, wentylatora chłodzącego, sygnału zużycia paliwa oraz adsorbera. Rozważmy każdy z nich bardziej szczegółowo. Dysza. spełnia rolę elektrozawór ze standardową wydajnością. Służy do wtrysku określonej ilości paliwa obliczonej dla określonego trybu pracy.

Pompa benzyny. Służy do przenoszenia paliwa listwa paliwowa, w którym ciśnienie jest utrzymywane za pomocą próżniowo-mechanicznego regulatora ciśnienia. W niektórych wariantach systemu można go połączyć z pompą do benzyny.

moduł zapłonowy Jest urządzenie elektroniczne przeznaczony do kontroli procesu iskrzenia. Składa się z dwóch niezależnych kanałów do podpalania mieszanki w cylindrach silnika. W najnowszych, zmodyfikowanych wersjach urządzenia, jego elementy niskonapięciowe są definiowane w ECU iw celu uzyskania Wysokie napięcie stosowana jest albo dwukanałowa zdalna cewka zapłonowa, albo te cewki, które znajdują się bezpośrednio na samej świecy.

Regulator biegu jałowego. Jego zadaniem jest utrzymanie zadanej prędkości w stanie jałowym. Regulator jest przedstawiony w postaci silnika krokowego, który steruje kanałem obejściowym powietrza w korpusie przepustnicy. Zapewnia to silnikowi niezbędne przepływ powietrza zwłaszcza gdy przepustnica jest zamknięta. Wentylator układu chłodzenia, jak sama nazwa wskazuje, nie pozwala na przegrzanie części. Sterowany przez ECU, który reaguje na sygnały czujnika temperatury płynu chłodzącego. Z reguły różnica między pozycjami włączenia i wyłączenia wynosi 4-5°C.

Sygnał zużycia paliwa- idzie do komputer podróży w stosunku 16 000 impulsów na 1 obliczony litr zużytego paliwa. Oczywiście są to tylko dane przybliżone, ponieważ są obliczane na podstawie całkowitego czasu spędzonego na otwieraniu dysz. Ponadto brany jest pod uwagę pewien współczynnik empiryczny, który jest potrzebny do skompensowania założenia w pomiarze błędu. Niedokładności w obliczeniach spowodowane są pracą wtryskiwaczy w nieliniowym odcinku zakresu, niesynchronicznym wydatkowaniem paliwa i innymi czynnikami.

Adsorber. Występuje jako element obiegu zamkniętego podczas recyrkulacji oparów benzyny. Normy Euro-2 wykluczają możliwość kontaktu wentylacji zbiornika gazu z atmosferą, a opary benzyny muszą być adsorbowane i przesyłane do dopalania podczas oczyszczania.