Układ zasilania paliwem. Układy wtryskowe, opis i zasada działania

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-19 18:17

Układ zasilania paliwem jest potrzebny do dostarczania paliwa ze zbiornika gazu, jego dalszej filtracji, a także tworzenia mieszanki tlenowo-paliwowej z jej przeniesieniem do cylindrów silnika. Obecnie istnieje kilka rodzajów układów paliwowych. Najpopularniejszym w XX wieku był gaźnik, ale dziś system wtrysku staje się coraz bardziej popularny. Był też trzeci – pojedynczy wtrysk, co było dobre tylko dlatego, że pozwalało na nieznaczne zmniejszenie zużycia paliwa. Przyjrzyjmy się bliżej układowi wtryskowemu i zrozummy jego zasadę działania.

Postanowienia ogólne

Większość nowoczesnych układów paliwowych silnika jest podobna. Różnica może być tylko na etapie mieszania. Układ paliwowy zawiera następujące elementy:

1. Zbiornik paliwa to kompaktowy produkt, który posiada pompę i filtr do czyszczenia cząstek mechanicznych. Głównym celem jest przechowywanie paliwa.
2. Przewody paliwowe tworzą zespół węży i rurek do transportu paliwa ze zbiornika do układu mieszającego.
3. Urządzenietworzenie mieszaniny. W naszym przypadku porozmawiamy o wtryskiwaczu. To urządzenie jest przeznaczone do uzyskiwania emulsji (mieszanki paliwowo-powietrznej) i dostarczania jej do cylindrów w czasie z silnikiem.
4. Jednostka sterująca dla systemu tworzenia mieszanki. Montowany jest tylko w silnikach wtryskowych, co wynika z konieczności sterowania czujnikami, wtryskiwaczami i zaworami.
5. Pompa paliwa. W większości przypadków używana jest opcja zanurzalna. Jest to silnik elektryczny o małej mocy, który jest podłączony do pompy cieczy. Smarowanie odbywa się za pomocą paliwa, a długotrwałe użytkowanie pojazdu z mniej niż 5 litrami paliwa może doprowadzić do awarii silnika elektrycznego.

Krótko mówiąc, wtryskiwacz to punktowe dostarczanie paliwa przez dyszę. Sygnał elektroniczny pochodzi z jednostki sterującej. Pomimo tego, że wtryskiwacz ma szereg istotnych zalet w stosunku do gaźnika, od dawna nie był używany. Wynikało to z technicznej złożoności produktu, a także z niskiej podatności na konserwację części, które uległy awarii. Obecnie systemy wtrysku punktowego praktycznie zastąpiły gaźnik. Przyjrzyjmy się bliżej, dlaczego wtryskiwacz jest tak dobry i jakie są jego cechy.

Cechy wyposażenia paliwowego

Samochód zawsze był obiektem zainteresowania ekologów. Spaliny są uwalniane bezpośrednio do atmosfery, która jest najeżona zanieczyszczeniami. Diagnostyka układu paliwowego wykazała, że ilość emisji przy nieprawidłowym stworzeniu mieszanki znacznie wzrasta. Z tego prostego powodu zdecydowanozainstalować katalizator. Jednak to urządzenie wykazało dobre wyniki tylko z wysokiej jakości emulsją, a w przypadku jakichkolwiek odchyleń jego wydajność znacznie spadła. Postanowiono wymienić gaźnik na dokładniejszy układ wtryskowy, jakim był wtryskiwacz. Pierwsze opcje obejmowały dużą liczbę elementów mechanicznych i według badań taki system stawał się coraz gorszy w miarę użytkowania pojazdu. Było to całkiem naturalne, ponieważ ważne elementy i części robocze zabrudziły się i uległy awarii.

Aby układ wtryskowy mógł sam się korygować, stworzono elektroniczną jednostkę sterującą (ECU). Wraz z wbudowaną sondą Lamba, która znajduje się przed katalizatorem, dawało to dobre osiągi. Można śmiało powiedzieć, że dzisiejsze ceny paliwa są dość wysokie, a wtryskiwacz jest dobry tylko dlatego, że oszczędza benzynę lub olej napędowy. Dodatkowo są następujące plusy:

1. Zwiększona wydajność silnika. W szczególności zwiększona moc o 5-10%.
2. Popraw dynamiczne osiągi pojazdu. Wtryskiwacz jest bardziej czuły na zmiany obciążenia i sam dostosowuje skład emulsji.
3. Optymalna mieszanka paliwowo-powietrzna zmniejsza ilość i toksyczność spalin.
4. Układ wtrysku uruchamia się z łatwością niezależnie od warunków pogodowych, co stanowi znaczną przewagę nad silnikami gaźnikowymi.

Układ wtrysku paliwa i jego urządzenie

Przede wszystkim warto zwrócić uwagę na fakt, że współczesne silniki wtryskowe wyposażone są w dysze, których liczba jest równa liczbie cylindrów. Dysze są połączone między sobą rampą. Tam paliwo znajduje się pod niewielkim ciśnieniem, a wytwarzane jest przez urządzenie elektryczne - pompę benzynową. Ilość wtryskiwanego paliwa zależy bezpośrednio od czasu otwarcia dyszy, który jest określany przez jednostkę sterującą. W tym celu pobierane są wskaźniki z różnych czujników zainstalowanych w pojeździe. Teraz rozważymy główne:

1. Czujnik przepływu powietrza. Służy do określenia napełnienia butli powietrzem. W przypadku awarii odczyty są ignorowane, a jako główne wskaźniki brane są dane tabelaryczne.
2. Czujnik położenia przepustnicy odzwierciedla obciążenie silnika, które wynika z położenia przepustnicy, obiegu powietrza i prędkości silnika.
3. Czujnik temperatury czynnika chłodniczego. Za pomocą tego sterownika realizowane jest sterowanie wentylatorem elektrycznym oraz korekta dopływu paliwa i zapłonu. W przypadku awarii natychmiastowa diagnostyka układu paliwowego nie jest konieczna. Temperatura jest mierzona w zależności od czasu pracy silnika spalinowego.
4. Czujnik położenia wału korbowego (wał korbowy) jest potrzebny do synchronizacji systemu jako całości. Sterownik oblicza nie tylko prędkość obrotową silnika, ale także jego położenie w określonym momencie. Ponieważ jest to czujnik biegunowy, jeśli ulegnie awarii, dalsza eksploatacja pojazdu nie będzie możliwa.
5. Czujniktlen jest potrzebny do określenia procentowej zawartości tlenu w gazach emitowanych do atmosfery. Informacje z tego sterownika przekazywane są do ECU, który w zależności od odczytów koryguje emulsję.

Warto zwrócić uwagę na fakt, że nie wszystkie pojazdy z wtryskiwaczem są wyposażone w czujnik tlenu. Posiadają je tylko te samochody, które są wyposażone w katalizator spełniający normy toksyczności Euro-2 i Euro-3.

Rodzaje systemów wtryskowych: wtrysk jednopunktowy

Obecnie wszystkie systemy są aktywnie używane. Są one klasyfikowane w zależności od liczby dysz i miejsca dostarczania paliwa. W sumie istnieją trzy systemy wtrysku:

• pojedynczy punkt (pojedynczy wtrysk);
• wielopunktowy (dystrybucja);
• natychmiastowe.

Najpierw spójrzmy na systemy wtrysku jednopunktowego. Powstały zaraz po gaźnikowych i były uważane za bardziej zaawansowane, ale obecnie z wielu powodów stopniowo tracą na popularności. Istnieje kilka niezaprzeczalnych zalet takich systemów. Najważniejsze z nich to znaczne oszczędności paliwa. Biorąc pod uwagę, że ceny paliwa są dziś dość wysokie, taki wtryskiwacz jest istotny. Co ciekawe, system ten zawiera nieco mniej elektroniki, dzięki czemu jest bardziej niezawodny i stabilny. Gdy informacja z czujników jest przekazywana do elementu sterującego, parametry wtrysku są natychmiast zmieniane. To bardzo ciekawe, że prawie każdy silnik gaźnikowy można bez większego wysiłku przerobić na wtrysk jednopunktowyzmiany strukturalne. Główną wadą takich systemów jest niska reakcja przepustnicy silnika spalinowego, a także osadzanie się znacznej ilości paliwa na ściankach kolektora, chociaż problem ten był również nieodłączny w modelach gaźników.

Ponieważ w tym przypadku jest tylko jedna dysza, znajduje się ona na kolektorze dolotowym zamiast gaźnika. Ponieważ dysza znajdowała się w dobrym miejscu i stale znajdowała się pod strumieniem zimnego powietrza, jej niezawodność była na najwyższym poziomie, a konstrukcja niezwykle prosta. Płukanie układu paliwowego wtryskiem jednopunktowym nie zajęło dużo czasu, wystarczyło przedmuchać tylko jedną dyszę, ale zwiększone wymagania środowiskowe doprowadziły do opracowania innych, bardziej nowoczesnych systemów.

Systemy wtrysku wielopunktowego

Wtrysk rozproszony jest uważany za bardziej nowoczesny, złożony i mniej niezawodny. W tym przypadku każdy cylinder jest wyposażony w izolowaną dyszę, która znajduje się w kolektorze dolotowym w pobliżu zaworu dolotowego. Dlatego dostarczanie emulsji odbywa się oddzielnie. Jak wspomniano powyżej, przy takim wtrysku moc silnika spalinowego można zwiększyć nawet o 5-10%, co będzie zauważalne podczas jazdy po drodze. Kolejna ciekawostka: ten system wtrysku paliwa jest dobry, ponieważ dysza znajduje się bardzo blisko zaworu wlotowego. Minimalizuje to gromadzenie się paliwa na ściankach kolektora, co skutkuje znacznymi oszczędnościami paliwa.

Istnieje kilka typówwtrysk wielopunktowy:

1. Simultaneous - wszystkie dysze otwierają się w tym samym czasie.
2. Pair-parallel - otwieranie dysz parami. Jeden wtryskiwacz otwiera się podczas suwu ssania, a drugi przed suwem wydechu. Obecnie taki układ jest stosowany tylko w momencie awaryjnego rozruchu silnika spalinowego w przypadku zaniku fazy (czujnik położenia wału korbowego).
3. Fased - każda dysza jest sterowana oddzielnie i otwiera się przed suwem ssania.

W tym przypadku system jest dość złożony i opiera się całkowicie na dokładności elektroniki. Na przykład, płukanie układu paliwowego potrwa znacznie dłużej, ponieważ należy przepłukać każdy wtryskiwacz. Teraz przejdźmy dalej i spójrzmy na inny popularny rodzaj zastrzyku.

Wtrysk bezpośredni

Samochody z wtryskiem z takimi systemami można uznać za najbardziej przyjazne dla środowiska. Głównym celem wprowadzenia tej metody wtrysku jest poprawa jakości mieszanki paliwowej oraz nieznaczne zwiększenie sprawności silnika pojazdu. Główne zalety tego rozwiązania to:

• ostrożna atomizacja emulsji;
• tworzenie wysokiej jakości mieszanki;
• skuteczne wykorzystanie emulsji na różnych etapach pracy ICE.

W oparciu o te zalety możemy stwierdzić, że takie systemy oszczędzają paliwo. Jest to szczególnie widoczne podczas cichej jazdy w obszarach miejskich. Jeśli porównamy dwa auta z tą samą wielkością silnika, ale różnymi układami wtrysku, np. bezpośredni i wielopunktowy, to zauważalnienajlepsza dynamiczna wydajność będzie w systemie bezpośrednim. Spaliny są mniej toksyczne, a pobrana pojemność litra będzie nieco wyższa ze względu na chłodzenie powietrzem i fakt, że ciśnienie w układzie paliwowym jest nieznacznie podwyższone.

Ale należy zwrócić uwagę na wrażliwość systemów bezpośredniego wtrysku na jakość paliwa. Jeśli weźmiemy pod uwagę normy Rosji i Ukrainy, zawartość siarki nie powinna przekraczać 500 mg na 1 litr paliwa. Jednocześnie normy europejskie sugerują, że zawartość tego pierwiastka wynosi 150, 50, a nawet 10 mg na litr benzyny lub oleju napędowego.

Jeśli krótko rozważymy ten system, wygląda to tak: dysze znajdują się w głowicy cylindrów. Na tej podstawie wtrysk odbywa się bezpośrednio do cylindrów. Warto zauważyć, że ten układ wtryskowy nadaje się do wielu silników benzynowych. Jak wspomniano powyżej, w układzie paliwowym stosowane jest wysokie ciśnienie, pod którym emulsja jest dostarczana bezpośrednio do komory spalania z pominięciem kolektora dolotowego.

Układ wtrysku paliwa: oszczędna praca

Nieco wyżej przyjrzeliśmy się wtryskowi bezpośredniemu, który po raz pierwszy został zastosowany w samochodach Mitsubishi, oznaczonych skrótem GDI. Rzućmy okiem na jeden z głównych trybów - bieganie na ubogiej mieszance. Jego istota polega na tym, że pojazd w tym przypadku działa przy lekkich obciążeniach i umiarkowanych prędkościach do 120 kilometrów na godzinę. Wtrysk paliwa odbywa się za pomocą palnika wkońcowy etap kompresji. Odbite od tłoka paliwo miesza się z powietrzem i dostaje się do obszaru świecy zapłonowej. Okazuje się, że mieszanka w komorze jest znacznie zubożona, jednak jej ładunek w okolicy świecy zapłonowej można uznać za optymalny. To wystarczy, aby go zapalić, po czym zapali się również reszta emulsji. W rzeczywistości taki układ wtrysku paliwa zapewnia normalną pracę silnika spalinowego nawet przy stosunku powietrze/paliwo 40:1.

Jest to bardzo wydajne podejście, które pozwala zaoszczędzić dużo paliwa. Warto jednak zwrócić uwagę na to, że kwestia neutralizacji spalin stała się dotkliwa. Faktem jest, że katalizator jest nieefektywny, ponieważ powstaje tlenek azotu. W takim przypadku stosuje się recyrkulację spalin. Specjalny system ERG pozwala na rozcieńczenie emulsji spalinami. To nieco obniża temperaturę spalania i neutralizuje powstawanie tlenków. Takie podejście nie pozwoli jednak na zwiększenie obciążenia silnika. Aby częściowo rozwiązać problem, stosuje się katalizator magazynujący. Ten ostatni jest niezwykle wrażliwy na paliwa o wysokiej zawartości siarki. Z tego powodu wymagany jest okresowy przegląd układu paliwowego.

Jednorodne mieszanie i praca dwuetapowa

Tryb zasilania (jednorodne mieszanie) - idealny do agresywnej jazdy w obszarach miejskich, wyprzedzania, a także jazdy po autostradach i autostradach. W tym przypadku stosuje się palnik stożkowy, który jest mniej ekonomiczny niż poprzednia wersja. Zastrzykjest przeprowadzana podczas suwu wlotowego, a uzyskana emulsja ma zwykle stosunek 14,7:1, to znaczy bliski stechiometrycznej. W rzeczywistości ten automatyczny system zasilania paliwem jest dokładnie taki sam jak dystrybucyjny.

Tryb dwustopniowy oznacza wtrysk paliwa na suwie sprężania, a także rozruch. Głównym zadaniem jest gwałtowny wzrost silnika. Uderzającym przykładem skutecznego działania takiego systemu jest ruch z małymi prędkościami i gwałtowne wciśnięcie akceleratora. W tym przypadku znacznie wzrasta prawdopodobieństwo detonacji. Z tego prostego powodu, zamiast jednego etapu, wstrzyknięcie odbywa się w dwóch.

W pierwszym etapie podczas suwu ssania wtryskiwana jest niewielka ilość paliwa. Pozwala to na nieznaczne obniżenie temperatury powietrza w cylindrze. Można powiedzieć, że cylinder będzie zawierał bardzo ubogą mieszankę w stosunku 60:1, dlatego detonacja jako taka jest niemożliwa. W końcowej fazie suwu sprężania wtryskiwany jest strumień paliwa, który doprowadza emulsję do bogatej w stosunku około 12:1. Dziś możemy powiedzieć, że taki układ paliwowy silnika został wprowadzony tylko do pojazdów na rynek europejski. Wynika to z faktu, że wysokie prędkości nie są nieodłączne w Japonii, dlatego nie ma dużych obciążeń silnika. W Europie jest wiele autostrad i autostrad, więc kierowcy są przyzwyczajeni do szybkiej jazdy, a to jest duże obciążenie dla silnika spalinowego.

Coś jeszcze ciekawego

Warto zwrócić uwagę, że w przeciwieństwie do układów gaźnikowych, wtrysk wymaga regularnej kontroli układu paliwowego. Wynika to z faktu, że duża liczba złożonych układów elektronicznych może zawieść. W rezultacie doprowadzi to do niepożądanych konsekwencji. Na przykład nadmiar powietrza w układzie paliwowym doprowadzi do naruszenia składu emulsji i nieprawidłowego stosunku mieszanki. W przyszłości ma to wpływ na silnik, pojawia się niestabilna praca, awaria sterowników itp. W rzeczywistości wtryskiwacz jest złożonym systemem, który określa, kiedy należy zapalić iskrę na cylindrach, jak dostarczyć wysokiej jakości mieszankę do cylindrów. blok cylindrów lub kolektor dolotowy, kiedy otworzyć wtryskiwacze i jaki stosunek powietrza do benzyny powinien być w emulsji. Wszystkie te czynniki wpływają na zsynchronizowane działanie układu paliwowego. Ciekawostką jest to, że bez większości sterowników maszyna może działać poprawnie bez znaczących odchyleń, ponieważ będą używane zapisy awaryjne i tabele.

Sprawność silnika spalinowego w naszym przypadku jest zdeterminowana przez to, jak poprawne będą dane otrzymane ze sterowników. Im są one dokładniejsze, tym mniej możliwe są różne awarie układu paliwowego. Ważną rolę odgrywa również szybkość systemu jako całości. W przeciwieństwie do gaźników nie jest tutaj wymagana ręczna regulacja, co eliminuje błędy podczas prac kalibracyjnych. Dzięki temu uzyskamy pełniejsze spalanie mieszanki i lepszy system pod względem ekologicznym.

Wniosek

Podsumowując, warto opowiedzieć trochę o niedociągnięciach, które są nieodłączne w układach wtryskowych. Główną wadą jest wysoki koszt silników spalinowych. Za pomocąw zasadzie koszt takich jednostek będzie wyższy o około 15%, co jest znaczące. Ale są też inne wady. Na przykład uszkodzonego zaworu układu paliwowego w większości przypadków nie można naprawić z powodu wycieku, więc wystarczy go wymienić. Dotyczy to również ogólnie konserwacji sprzętu. Niektóre podzespoły i części znacznie łatwiej kupić jako nowe, niż wydawać pieniądze na ich naprawę. Ta jakość nie jest nieodłączną cechą pojazdów gaźnikowych, w których można uporządkować wszystkie ważne elementy i przywrócić ich wydajność bez poświęcania dużej ilości czasu i wysiłku. Bez wątpienia elektroniczny układ zasilania paliwem jest naprawiany z dużym wysiłkiem i środkami. Zaawansowana elektronika raczej nie będzie naprawiana w pierwszej dostępnej stacji obsługi.

No cóż, rozmawialiśmy z tobą o tym, czym są systemy wtryskowe. Jak widać, to bardzo ciekawy temat do rozmowy. Możesz dużo więcej mówić o tym, jakie dobre dysze i możliwość błyskawicznej regulacji silnika. Ale omówiliśmy już główne punkty. Pamiętaj, że układ paliwowy silnika benzynowego powinien być regularnie sprawdzany pod kątem ewentualnych usterek. Na przykład, ze względu na niską jakość paliwa, która jest właściwie nieodłączna w naszym kraju, dysze często się zapychają. Z tego powodu silnik zaczyna pracować z przerwami, spada moc, mieszanka staje się zbyt uboga lub odwrotnie. Wszystko to ma bardzo zły wpływ na samochód jako całość, dlatego potrzebny jest stały i regularny monitoring. Dodatkowo staraj się tankować tylko benzyną zalecaną przez producenta Twojego pojazdu.