U slučaju sistema za ubrizgavanje goriva, vaš motor još uvijek usisava, ali umjesto da se oslanja samo na količinu goriva koja se usisava, sistem za ubrizgavanje goriva ispaljuje tačno pravu količinu goriva u komoru za izgaranje. Sistemi za ubrizgavanje goriva već su prošli nekoliko faza evolucije, dodata im je elektronika - ovo je bio možda najveći korak u razvoju ovog sistema. Ali ideja takvih sistema ostaje ista: električni aktivirani ventil (injektor) prska izmjerenu količinu goriva u motor. Zapravo, glavna razlika između karburatora i injektora je upravo u elektronskoj kontroli ECU-a - to je kompjuter na vozilu koji opskrbljuje točno odgovarajuću količinu goriva u komoru za izgaranje motora.

Hajde da vidimo kako funkcioniše sistem za ubrizgavanje goriva i injektor.

Kako izgleda sistem za ubrizgavanje goriva?

Ako je srce automobila njegov motor, onda je njegov mozak kontrolna jedinica motora (ECU). Optimizira performanse motora korištenjem senzora kako bi se odlučilo kako kontrolirati neke od aktuatora u motoru. Prije svega, kompjuter je odgovoran za 4 glavna zadatka:

1. upravlja mješavinom goriva,
2. kontroliše brzinu u praznom hodu
3. odgovoran je za vrijeme paljenja,
4. kontrolira vrijeme ventila.

Prije nego što pričamo o tome kako ECU obavlja svoje zadatke, hajde da razgovaramo o najvažnijoj stvari - pratimo put benzina od rezervoara za plin do motora - to je rad sistema za ubrizgavanje goriva. U početku, nakon što kap benzina napusti zidove rezervoara za gas, električna pumpa ga usisava u motor. Električni pumpa za gorivo, u pravilu se sastoji od same pumpe, kao i filtera i prijenosnog uređaja.

Regulator pritiska goriva na kraju razvodnika goriva sa vakuumom osigurava da je pritisak goriva konstantan u odnosu na usisni pritisak. Za benzinski motor, pritisak goriva je obično reda veličine 2-3,5 atmosfere (200-350 kPa, 35-50 PSI (psi)). Injektori za gorivo su spojeni na motor, ali njihovi ventili ostaju zatvoreni sve dok ECU ne omogući slanje goriva u cilindre.

Ali šta se dešava kada motoru treba gorivo? Ovdje dolazi u obzir injektor. Obično brizgaljke imaju dva igla: jedan pin je spojen na bateriju preko releja za paljenje, a drugi pin ide na ECU. ECU šalje impulsne signale do injektora. Zbog magneta, na koji se primjenjuju takvi pulsirajući signali, otvara se ventil injektora, a određena količina goriva se dovodi u njegovu mlaznicu. Pošto je u brizgaljci vrlo visok pritisak (vrijednost je navedena iznad), otvoreni ventil šalje gorivo velikom brzinom do mlaznice mlaznice injektora. Trajanje otvaranja ventila injektora utiče na količinu goriva koja se dovodi u cilindar, a ovo trajanje zavisi od širine impulsa (tj. koliko dugo ECU šalje signal injektoru).

Kada se ventil otvori, injektor goriva šalje gorivo kroz vrh za raspršivanje, koji raspršuje tekuće gorivo u maglu, direktno u cilindar. Takav sistem se zove sistem direktnog ubrizgavanja. Ali atomizirano gorivo se možda ne dovodi odmah u cilindre, već prvo u usisne grane.

Kako radi injektor

Ali kako ECU određuje koliko goriva treba dopremiti motoru u ovom trenutku? Kada vozač pritisne papučicu gasa, on zapravo otvara gas za količinu pritiska na pedalu, kroz koju se vazduh dovodi do motora. Dakle, sa sigurnošću možemo nazvati papučicu gasa "regulator vazduha" motora. Dakle, kompjuter automobila se vodi, između ostalog, i po vrijednosti otvaranja leptira za gas, ali nije ograničen samo na ovaj indikator – čita informacije sa mnogih senzora, i hajde da saznamo sve o njima!

Senzor masenog protoka zraka

Prvo, senzor protoka mase (MAF) otkriva koliko zraka ulazi u kućište leptira za gas i šalje te informacije u ECU. ECU koristi ove informacije da odluči koliko goriva će ubrizgati u cilindre kako bi smjesa bila u idealnim proporcijama.

Senzor položaja leptira za gas

Računar konstantno koristi ovaj senzor za provjeru položaja leptira za gas i na taj način saznaje koliko zraka prolazi kroz usisnik zraka kako bi regulisao puls koji se šalje na mlaznice, osiguravajući da tačna količina goriva uđe u sistem.

Senzor za kiseonik

Osim toga, ECU koristi O2 senzor kako bi otkrio koliko kisika ima u izduvnim plinovima automobila. Sadržaj kiseonika u izduvnim gasovima daje indikaciju o tome koliko dobro gorivo gori. Koristeći povezane podatke od dva senzora: kiseonika i masenog protoka vazduha, ECU takođe kontroliše zasićenje mešavine goriva i vazduha koja se dovodi u komoru za sagorevanje cilindara motora.

senzor položaja radilice

Ovo je možda glavni senzor sistema za ubrizgavanje goriva - od njega ECU uči o broju okretaja motora u datom trenutku i ispravlja količinu goriva koja se isporučuje ovisno o broju okretaja i, naravno, položaju pedale gasa.

Ovo su tri glavna senzora koji direktno i dinamički utječu na količinu goriva koja se dovodi do injektora, a potom i do motora. Ali postoji niz drugih senzora:

• Senzor napona u električnoj mreži automobila je potreban kako bi ECU shvatio koliko je baterija niska i da li je potrebno povećati brzinu da bi se napunila.
• Senzor temperature rashladne tekućine - ECU povećava broj okretaja ako je motor hladan i obrnuto ako je motor topao.

Prvi sistemi ubrizgavanja bili su mehanički (Slika 2.61), a ne elektronski, a neki od njih (kao što je BOSCH sistem visokih performansi) bili su izuzetno genijalni i dobro su radili. Prvi mehanički sistem ubrizgavanja goriva razvio je Daimler Benz, a prvi masovno proizveden automobil sa ubrizgavanjem benzina proizveden je davne 1954. godine. Glavne prednosti sistema ubrizgavanja u odnosu na sisteme karburatora su sledeće:

Nedostatak dodatnog otpora protoku zraka na ulazu, koji se odvija u karburatoru, što osigurava povećanje punjenja cilindara i litarske snage motora;

Preciznija distribucija goriva na pojedinačne cilindre;

Značajno viši stepen optimizacije kompozicije zapaljive smeše u svim režimima rada motora, uzimajući u obzir njegovo stanje, što dovodi do poboljšanja uštede goriva i smanjenja toksičnosti izduvnih plinova.

Iako se na kraju pokazalo da je za tu svrhu bolje koristiti elektroniku, koja omogućava da sistem bude kompaktniji, pouzdaniji i prilagodljiviji zahtjevima raznih motora. Neki od prvih elektronskih sistema za ubrizgavanje bili su karburatori koji su uklonili sve "pasivne" sisteme za gorivo i ugradili jedan ili dva injektora. Takvi sistemi se nazivaju "centralno (u jednoj tački) ubrizgavanje" (sl. 2.62 i 2.64).

Rice. 2.62. Centralna (jednostruka) jedinica za ubrizgavanje

Rice. 2.64. Šema centralnog sistema za ubrizgavanje goriva: 1 - dovod goriva;

Rice. 2.63. Elektronska kontrolna jedinica 2 - dovod zraka; 3 - prigušni ventil za četverocilindrični motor; 4 - ulazni cevovod; Valvetronic BMW 5 - mlaznica; 6 - motor

Trenutno se najčešće koriste distribuirani (višestruki) elektronski sistemi ubrizgavanja. Potrebno se detaljnije zadržati na proučavanju ovih sistema ishrane.

ENERGETSKI SISTEM SA ELEKTRONSKIM DISTRIBUIRANIM UBRIZGAVANJEM BENZINA (TIPA MOTRONIC)

U centralnom sistemu ubrizgavanja, smeša se napaja i distribuira između cilindara unutar usisne grane (slika 2.64).

Najsavremeniji sistem distribuiranog ubrizgavanja goriva odlikuje se time što je u usisni trakt svakog cilindra ugrađena posebna mlaznica, koja u određenom trenutku ubrizgava odmjereni dio benzina na usisni ventil odgovarajućeg cilindra. Primljen benzin

u cilindar, isparava i miješa se sa zrakom, formirajući zapaljivu smjesu. Motori sa ovakvim sistemima napajanja imaju bolju potrošnju goriva i manji sadržaj štetnih materija u izduvnim gasovima u odnosu na motore sa karburatorom.

Radom injektora upravlja elektronska upravljačka jedinica (ECU) (slika 2.63), koja je poseban kompjuter koji prima i obrađuje električne signale iz sistema senzora, upoređuje njihova očitanja sa vrijednostima

pohranjen u memoriji računala, i generiše električne upravljačke signale za elektromagnetne ventile injektora i druge aktuatore. Osim toga, ECU stalno vrši dijagnostiku

Rice. 2.65. Šema Motronic sistema distribuiranog ubrizgavanja goriva: 1 - dovod goriva; 2 - dovod zraka; 3 - prigušni ventil; 4 - ulazni cevovod; 5 - mlaznice; 6 - motor

Sistem za ubrizgavanje goriva takođe upozorava vozača u slučaju kvara uz pomoć lampice upozorenja ugrađene na instrument tabli. Ozbiljne greške se snimaju u memoriji kontrolne jedinice i mogu se očitati tokom dijagnostike.

Sistem napajanja sa distribuiranim ubrizgavanjem ima sledeće komponente:

Sistem opskrbe gorivom i pročišćavanja;

Sistem za dovod i prečišćavanje vazduha;

Sistem za hvatanje i sagorevanje benzinske pare;

Elektronski dio sa setom senzora;

Izduvni gasovi i sistem naknadnog sagorevanja.

Sistem snabdevanja gorivom sastoji se od rezervoara za gorivo, električne pumpe za gorivo, filtera za gorivo, cjevovoda i razvodne cijevi za gorivo na kojoj su ugrađene mlaznice i regulator pritiska goriva.

Rice. 2.66. Potopna električna pumpa za gorivo; a - dovod goriva sa pumpom; b - izgled pumpe i sekcije pumpe rotacione pumpe za gorivo sa električnim pogonom; u - zupčanik; g - valjak; d - lamelarni; e - shema rada dijela pumpe rotacionog tipa: 1 - kućište; 2 - usisna zona; 3 - rotor; 4 - zona ubrizgavanja; 5 - smjer rotacije

Rice. 2.67. Razvod goriva petocilindričnog motora sa ugrađenim mlaznicama, regulatorom pritiska i priključkom za kontrolu pritiska

Električna pumpa za gorivo(obično valjak) može se ugraditi i unutar rezervoara za gas (Sl. 2.66) i spolja. Pumpa za gorivo se uključuje pomoću elektromagnetnog releja. Pumpa usisava benzin iz rezervoara i istovremeno pere i hladi motor pumpe. Na izlazu iz pumpe postoji nepovratni ventil koji ne dozvoljava da gorivo iscuri iz potisnog voda kada je pumpa za gorivo isključena. Za ograničavanje pritiska koristi se sigurnosni ventil.

Gorivo koje dolazi iz benzinske pumpe, pod pritiskom od najmanje 280 kPa, prolazi filter goriva fino čišćenje i ulazi u cijev goriva. Filter ima metalno kućište ispunjeno papirnim filterskim elementom.

Rampa(Sl. 2.67) je šuplja konstrukcija na koju su pričvršćene mlaznice i regulator pritiska. Rampa je pričvršćena vijcima na usisni razvodnik motora. Na rampi je ugrađen i priključak koji služi za kontrolu pritiska goriva. Okov je zatvoren čepom za zavrtnje radi zaštite od kontaminacije.

Mlaznica(Sl. 2.68) ima metalno kućište, unutar kojeg se nalazi solenoidni ventil, koji se sastoji od električnog namotaja, čeličnog jezgra, opruge i igle za zaključavanje. Na vrhu mlaznice nalazi se mali mrežasti filter koji štiti mlaznicu (koja ima vrlo male rupice) od kontaminacije. Gumeni prstenovi obezbeđuju potrebnu brtvu između šine, mlaznice i sjedište u ulaznom cevovodu. Fiksiranje mlaznice

na rampi se izvodi pomoću posebne stezaljke. Na tijelu mlaznice nalaze se električni kontakti za

Rice. 2.68. Elektromagnetne mlaznice za benzinske motore: lijevo - GM, desno - Bosch

Rice. 2.69. Kontrola pritiska goriva: 1 - tijelo; 2 - poklopac; 3 - ogranak za vakuumsko crijevo; 4 - membrana; 5 - ventil; A - šupljina za gorivo; B - vakuumska šupljina

Rice. 2.70. Plastična usisna cijev sa rezervoarom i priključkom za gas

prekidač za električni konektor. Regulacija količine goriva koju ubrizgava injektor vrši se promjenom dužine električnog impulsa koji se primjenjuje na kontakte injektora.

regulator pritiska gorivo (slika 2.69) služi za promenu pritiska u šini, u zavisnosti od vakuuma u usisnom cevovodu. Čelično tijelo regulatora sadrži igličasti ventil s oprugom spojen na membranu. Na membranu, s jedne strane, utiče pritisak goriva u šini, as druge strane, vakuum u usisnom razvodniku. Sa povećanjem vakuuma, pri zatvaranju leptira za gas, ventil se otvara, višak goriva se odvodi kroz odvodnu cijev natrag u rezervoar, a pritisak u tračnici se smanjuje.

Nedavno su se pojavili sistemi za ubrizgavanje u kojima nema regulatora pritiska goriva. Na primjer, na rampi motora V8 auto Novo Range rover nema regulatora tlaka, a sastav zapaljive smjese osigurava samo rad mlaznica koje primaju signale od elektronske jedinice.

Sistem za dovod i prečišćavanje vazduha sastoji se od filtera za zrak sa zamjenjivim filterskim elementom, priključka za gas sa klapnom i regulatora idle move, vera prijemnika i izduvni cevovod (slika 2.70).

Prijemnik mora imati dovoljno veliku zapreminu kako bi se izgladile pulsacije zraka koji ulazi u cilindre motora.

Cijev za gas fiksiran na prijemniku i služi za promjenu količine zraka koji ulazi u cilindre motora. Promjena količine zraka vrši se uz pomoć prigušnog ventila, koji se zakreće u kućištu uz pomoć kabelskog pogona od papučice "gasa". Senzor položaja leptira za gas i kontrola broja obrtaja u praznom hodu ugrađeni su na cev za gas. Cijev za gas ima otvore za usis vakuuma, koji koristi sistem za rekuperaciju benzinske pare.

Nedavno su dizajneri sistema za ubrizgavanje počeli da koriste električni upravljački pogon kada ne postoji mehanička veza između pedale „gasa“ i ventila za gas (slika 2.71). U takvim izvedbama senzori njegovog položaja ugrađeni su na papučicu „gasa“, a ventil za gas se okreće koračnim motorom s mjenjačem. Elektromotor okreće zaklopku prema signalima kompjutera koji kontroliše rad motora. U ovakvim projektima je obezbeđeno ne samo precizno izvršavanje komandi vozača, već je moguće uticati na rad motora, ispravljanje grešaka vozača, radom elektronskih sistema za održavanje stabilnosti vozila i drugih savremenih elektronskih sigurnosnih sistema.

Rice. 2.71. Prigušni ventil sa el Rice. 2.72. Induktivni senzori sa pozitivnim pogonom obezbeđuju radilicu i kontrolu distribucije motora kroz padove

Vode

Senzor položaja leptira za gas je potenciometar čiji je klizač povezan sa osom leptira za gas. Kada se gas okrene, električni otpor senzora i njegov napon napajanja se mijenjaju, što je izlazni signal za ECU. Motorizovani sistemi za kontrolu gasa koriste najmanje dva senzora kako bi omogućili kompjuteru da odredi smjer u kojem se gas kreće.

regulator broja obrtaja u praznom hodu služi za podešavanje broja obrtaja motora u praznom hodu promjenom količine zraka koji prolazi oko zatvorenog ventila za gas. Regulator se sastoji od koračnog motora kojim upravlja ECU i konusnog ventila. U modernim sistemima sa snažnijim kompjuterima za upravljanje motorom, ne postoje kontroleri u praznom hodu. Kompjuter, analizirajući signale brojnih senzora, kontroliše trajanje impulsa električne struje koji se dovode do injektora i rad motora u svim režimima, uključujući i prazan hod.

Između filter za vazduh i ugrađen je priključak za ulaznu cijev senzor masenog protoka goriva. Senzor mijenja frekvenciju električnog signala do računara, ovisno o količini zraka koja prolazi kroz cijev. Od ovog senzora dolazi do ECU i električni signal koji odgovara temperaturi ulaznog zraka. Prvi elektronski sistemi za ubrizgavanje koristili su senzore koji su procjenjivali količinu ulaznog zraka. U dovodnu cijev ugrađena je klapna, koja je odstupala za različitu količinu u zavisnosti od pritiska ulaznog zraka. Na amortizer je spojen potenciometar koji je mijenjao otpor ovisno o količini rotacije klapne. Moderni senzori protoka zraka rade na principu promjene električnog otpora zagrijane žice ili provodnog filma kada se hladi dolaznom strujom zraka. Upravljački računar, koji također prima signale od senzora temperature usisnog zraka, može odrediti količinu zraka koja ulazi u motor.

Za ispravnu kontrolu rada sistema distribuiranog ubrizgavanja, elektronička jedinica zahtijeva signale od drugih senzora. Potonji uključuju: senzor temperature rashladne tekućine, senzor položaja radilice i brzine, senzor brzine vozila, senzor detonacije, senzor koncentracije kisika (instaliran u izduvnoj cijevi izduvnog sistema u verziji sistema za povratno ubrizgavanje).

Trenutno se poluvodiči uglavnom koriste kao temperaturni senzori, koji mijenjaju električni otpor s promjenom temperature. Senzori položaja i brzine radilice su obično induktivnog tipa (slika 2.72). Daju impulse električne struje kada se zamašnjak sa oznakama okreće.

Rice. 2.73. Šema adsorbera: 1 - usisni vazduh; 2 - prigušni ventil; 3 - usisni razvodnik motora; 4 - ventil za pročišćavanje posude sa aktivnim ugljenom; 5 - signal iz ECU; 6 - posuda sa aktivnim ugljenom; 7 - ambijentalni vazduh; 8 - para goriva u rezervoaru za gorivo

Sistem napajanja sa distribuiranim ubrizgavanjem može biti sekvencijalan ili paralelan. U sistemu paralelnog ubrizgavanja, u zavisnosti od broja cilindara motora, nekoliko injektora pali istovremeno. U sistemu sekvencijalnog ubrizgavanja, samo jedan određeni injektor pali u pravo vrijeme. U drugom slučaju, ECU mora primiti informaciju o trenutku kada je svaki klip blizu TDC-a u usisnom hodu. Za to je potreban ne samo senzor položaja radilice, već i senzor položaja bregasta osovina. Na modernih automobila, u pravilu se ugrađuju motori sa sekvencijalnim ubrizgavanjem.

Za hvatanje benzinskih para, koji isparava iz rezervoara goriva, u svim sistemima za ubrizgavanje koriste se specijalni adsorberi sa aktivnim ugljem (slika 2.73). Aktivni ugljen, koji se nalazi u posebnoj posudi povezanoj cjevovodom rezervoar za gorivo dobro upija benzinske pare. Da bi se uklonio benzin iz adsorbera, ovaj se ispuhuje vazduhom i spaja na usisnu cijev motora, kako bi se

kako se rad motora ne bi poremetio, pročišćavanje se vrši samo pri određenim režimima rada motora, uz pomoć specijalni ventili, koji se otvaraju i zatvaraju na komandu ECU-a.

Povratne informacije o korištenju sistema za ubrizgavanje senzori koncentracije kiseonika da u izduvnim gasovima koji se ugrađuju u izduvni sistem sa katalizatorom izduvnih gasova.

katalizator(Sl. 2.74;

Rice. 2.74. Dvoslojni trosmjerni katalizator za izduvne plinove: 1 - senzor koncentracije kiseonika za zatvorenu kontrolnu petlju; 2 - monolitni blok nosača; 3 - montažni element u obliku žičane mreže; 4 - dvoslojna toplotna izolacija neutralizatora

2.75) se ugrađuje u izduvni sistem kako bi se smanjio sadržaj štetnih materija u izduvnim gasovima. Neutralizator sadrži jedan redukcijski (rodij) i dva oksidirajuća (platina i paladij) katalizatora. Oksidacijski katalizatori pospješuju oksidaciju nesagorjelih ugljovodonika (CH) u vodenu paru,

Rice. 2.75. Izgled neutralizatora

i ugljični monoksid (CO) u ugljični dioksid. Katalizator redukcije reducira štetne dušikove okside NOx u bezopasni dušik. Budući da ovi pretvarači smanjuju sadržaj tri štetne tvari u izduvnim plinovima, nazivaju se trokomponentnim.

Rad motora automobila na olovnom benzinu dovodi do kvara skupog katalizatora. Stoga je upotreba olovnog benzina zabranjena u većini zemalja.

Trosmjerni katalizator radi najefikasnije kada se u motor dovodi stehiometrijska smjesa, odnosno s omjerom zrak-gorivo od 14,7:1 ili omjerom viška zraka od jedan. Ako u smjesi ima premalo zraka (tj. nema dovoljno kisika), onda CH i CO neće u potpunosti oksidirati (sagoriti) u siguran nusproizvod. Ako ima previše zraka, tada se ne može osigurati razgradnja NOX na kisik i dušik. Stoga se pojavila nova generacija motora u kojoj se sastav mješavine stalno prilagođavao kako bi se dobila tačna korespondencija omjeru viška zraka cc = 1 pomoću senzora koncentracije kisika (lambda sonda da) (slika 2.77), ugrađenog u izduvnog sistema.

Rice. 2.76. Zavisnost efikasnosti neutralizatora od koeficijenta viška vazduha

Rice. 2.77. Uređaj za senzor koncentracije kiseonika: 1 - zaptivni prsten; 2 - metalno kućište sa navojem i šestouglom po principu ključ u ruke; 3 - keramički izolator; 4 - žice; 5 - zaptivna manžetna žica; 6 - strujni kontakt žice za napajanje grijača; 7 - spoljni zaštitni ekran sa otvorom za atmosferski vazduh; 8 - strujni prijemnik električnog signala; 9 - električni grijač; 10 - keramički vrh; 11 - zaštitni ekran sa rupom za izduvne gasove

Ovaj senzor detektuje količinu kiseonika u izduvnim gasovima, a njegov električni signal koristi ECU, koji u skladu sa tim menja količinu ubrizganog goriva. Princip rada senzora je sposobnost da propušta ione kiseonika kroz sebe. Ako je sadržaj kisika na aktivnim površinama senzora (od kojih je jedna u kontaktu s atmosferom, a druga s izduvnim plinovima) značajno različit, dolazi do nagle promjene napona na izlazima senzora. Ponekad se ugrađuju dva senzora koncentracije kisika: jedan prije pretvarača, a drugi poslije.

Da bi katalizator i senzor koncentracije kisika djelovali efikasno, moraju se zagrijati na određenu temperaturu. Minimalna temperatura na kojoj se zadržava 90% štetnih materija je oko 300 °C. Također je potrebno izbjegavati pregrijavanje pretvarača, jer to može dovesti do oštećenja punila i djelomično blokirati prolaz za plinove. Ako motor počne raditi s prekidima, tada neizgorjelo gorivo izgara u katalizatoru, naglo povećavajući njegovu temperaturu. Ponekad nekoliko minuta isprekidanog rada motora može biti dovoljno da potpuno ošteti katalizator. Zbog toga elektronski sistemi modernih motora moraju otkriti i spriječiti neuspjeh paljenja i upozoriti vozača na ozbiljnost problema. Ponekad se električni grijači koriste za ubrzavanje zagrijavanja katalizatora nakon pokretanja hladnog motora. Senzori koncentracije kisika koji se trenutno koriste gotovo svi imaju grijaće elemente. V savremeni motori, kako bi se ograničile emisije štetnih materija u atmosferu

ru tokom zagrevanja motora, predkatalizatori se ugrađuju što bliže izduvnom kolektoru (slika 2.78) kako bi se obezbedilo brzo zagrevanje pretvarača do Radna temperatura. senzori kiseonika instaliran prije i poslije pretvarača.

Da bi se poboljšale ekološke performanse motora, potrebno je ne samo poboljšati pretvarače izduvnih plinova, već i poboljšati procese koji se odvijaju u motoru. Sadržaj ugljikovodika postalo je moguće smanjiti redukcijom

"volumen praznina", kao što je razmak između klipa i zida cilindra iznad gornjeg kompresijskog prstena, i šupljine oko sjedišta ventila.

Temeljno proučavanje protoka zapaljive mješavine unutar cilindra korištenjem kompjuterske tehnologije omogućilo je potpunije sagorijevanje i niske razine CO. Nivo NOx je smanjen pomoću EGR sistema uzimanjem dijela gasa iz izduvnog sistema i dovođenjem u struju usisnog zraka. Ove mjere i brza, precizna kontrola prijelaza motora mogu smanjiti emisije na minimum čak i prije katalizatora. Da bi se ubrzalo zagrijavanje katalizatora i njegov ulazak u radni način, koristi se i metoda dovoda sekundarnog zraka u ispušni razvodnik pomoću posebne električne pumpe.

Još jedan efikasan i uobičajen način za neutralizaciju štetnih proizvoda u izduvnim gasovima je naknadno sagorevanje plamenom, koje se zasniva na sposobnosti zapaljivih komponenti izduvnih gasova (CO, CH, aldehida) da oksidiraju na visokim temperaturama. Izduvni gasovi ulaze u komoru naknadnog sagorevanja, koja ima ejektor kroz koji ulazi zagrejani vazduh iz izmenjivača toplote. Sagorevanje se odvija u komori,

Rice. 2.78. Izduvna grana motora a za paljenje je paljenje

sa predneutralizatorom svijeća.

DIREKTNO UBRIZGAVANJE BENZINA

Prvi sistemi za ubrizgavanje benzina direktno u cilindre motora pojavili su se u prvoj polovini 20. veka. i koristi se na motorima aviona. Pokušaji korištenja direktnog ubrizgavanja u benzinskim automobilskim motorima prekinuti su 40-ih godina 19. stoljeća, jer su se takvi motori pokazali skupi, neekonomični i jako dimljeni u režimima velike snage. Ubrizgavanje benzina direktno u cilindre povezano je s određenim poteškoćama. Benzinski injektori sa direktnim ubrizgavanjem rade u težim uslovima od onih ugrađenih u usisnu granu. Glava bloka, u koju se moraju ugraditi takve mlaznice, pokazuje se složenijom i skupljom. Vrijeme predviđeno za proces karburacije sa direktnim ubrizgavanjem je značajno smanjeno, što znači da je za dobro rasplinjavanje potrebno dopremati benzin pod visokim pritiskom.

Mitsubishi stručnjaci su uspjeli da se izbore sa svim ovim poteškoćama, koji su prvi put primijenili sistem direktnog ubrizgavanja benzina na automobilski motori. Prvi serijski automobil Mitsubishi Galant sa 1.8 GDI motorom (benzin direktno ubrizgavanje- direktno ubrizgavanje benzina) pojavio se 1996. godine (slika 2.81). Sada motore sa direktnim ubrizgavanjem benzina proizvode Peugeot-Citroen, Renault, Toyota, DaimlerChrysler i drugi proizvođači (sl. 2.79; 2.80; 2.84).

Prednosti sistema direktnog ubrizgavanja su uglavnom u poboljšanoj ekonomičnosti goriva, ali i određenom povećanju snage. Prvi je zbog sposobnosti rada motora s direktnim ubrizgavanjem

Rice. 2.79. Šema Volkswagen motor FSI direktno ubrizgavanje

Rice. 2.80. 2000. godine PSA Peugeot-Citroen je predstavio svoj 2,0-litarski, četverocilindrični HPI motor s direktnim ubrizgavanjem koji je mogao raditi na siromašnim mješavinama.

na vrlo posne smjese. Povećanje snage je uglavnom zbog činjenice da organizacija procesa dovoda goriva u cilindre motora omogućava povećanje omjera kompresije na 12,5 (kod konvencionalnih benzinskih motora rijetko je moguće postaviti omjer kompresije iznad 10 zbog detonacije).

U GDI motoru, pumpa za gorivo osigurava pritisak od 5 MPa. Elektromagnetni injektor ugrađen u glavu cilindra ubrizgava benzin direktno u cilindar motora i može raditi u dva režima. U zavisnosti od isporučenog električnog signala, može ubrizgati gorivo bilo snažnom konusnom bakljom ili kompaktnim mlazom (slika 2.82). Dno klipa ima poseban oblik u obliku sfernog udubljenja (slika 2.83). Ovaj oblik omogućava kovitlanje ulaznog zraka, usmjeravajući ubrizgano gorivo ka svjećici postavljenoj u sredini komore za sagorijevanje. Dovodna cijev nije smještena sa strane, već okomito

Rice. 2.81. Mitsubishi GDI motor - prvi serijski proizveden motor sa sistemom direktnog ubrizgavanja benzina

ali na vrhu. Nema oštre krivine, pa zrak ulazi velikom brzinom.

Rice. 2.82. GDI injektor motora može raditi u dva načina, pružajući snažan (a) ili kompaktan (b) atomizirani mlaz benzina

U radu motora sa sistemom direktnog ubrizgavanja mogu se razlikovati tri različita načina rada:

1) način rada na super-siromašnim smešama;

2) režim rada na stehiometrijskoj smeši;

3) režim naglih ubrzanja od malih brzina;

Prvi mod koristi se kada se automobil kreće bez naglih ubrzanja brzinom od oko 100-120 km/h. Ovaj način rada koristi vrlo siromašnu zapaljivu smjesu s omjerom viška zraka većim od 2,7. U normalnim uvjetima, takva mješavina se ne može zapaliti varnicom, pa injektor ubrizgava gorivo u kompaktan plamen na kraju kompresijskog takta (kao kod dizel motora). Sferni udubljenje u klipu usmjerava mlaz goriva na elektrode svjećice, gdje visoka koncentracija benzinske pare omogućava da se smjesa zapali.

Drugi mod koristi se kada se automobil kreće velikom brzinom i kada oštra ubrzanja kada je potrebna velika snaga. Takav način kretanja zahtijeva stehiometrijski sastav smjese. Mešavina ovog sastava je veoma zapaljiva, ali GDI motor ima povećan stepen

kompresije, a kako bi se spriječila detonacija, mlaznica ubrizgava gorivo snažnom bakljom. Fino raspršeno gorivo puni cilindar i, kako isparava, hladi površine cilindra, smanjujući vjerovatnoću detonacije.

Treći mod neophodan za postizanje velikog obrtnog momenta kada se pedala gasa oštro pritisne kada motor radi

radi pri malim brzinama. Ovaj način rada motora razlikuje se po tome što se injektor pali dva puta tokom jednog ciklusa. Tokom usisnog takta do cilindra za

Rice. 2.83. Klip motora sa direktnim ubrizgavanjem benzina ima poseban oblik (proces sagorevanja iznad klipa)

4. Naredba br. 1031. 97

Rice. 2.84. Karakteristike dizajna Audi 2.0 FSI motor sa direktnim ubrizgavanjem

hladeći ga snažnom bakljom, ubrizgava se ekstra loša mješavina (a = 4,1). Na kraju takta kompresije, injektor ponovo ubrizgava gorivo, ali sa kompaktnim plamenom. U tom slučaju se smjesa u cilindru obogaćuje i detonacija ne dolazi.

U poređenju sa konvencionalnim motorom za ubrizgavanje benzina, GDI motor je oko 10% ekonomičniji i emituje 20% manje ugljen-dioksida u atmosferu. Povećanje snage motora je do 10%. Međutim, kako je pokazao rad vozila sa motorima ovog tipa, oni su veoma osetljivi na sadržaj sumpora u benzinu.

Originalni proces direktnog ubrizgavanja benzina razvio je Orbital. U ovom procesu, benzin se ubrizgava u cilindre motora, prethodno pomiješan sa zrakom pomoću posebne mlaznice. Orbitalna mlaznica se sastoji od dva mlaza, goriva i vazduha.

Rice. 2.85. Rad orbitalne mlaznice

Vazduh se dovodi u mlaznice vazduha u komprimovanom obliku iz specijalnog kompresora pod pritiskom od 0,65 MPa. Pritisak goriva je 0,8 MPa. Prvo se pali mlaz goriva, a zatim mlaz vazduha u pravo vreme, pa se mešavina goriva i vazduha u obliku aerosola snažnom bakljom ubrizgava u cilindar (slika 2.85).

Injektor, koji se nalazi u glavi cilindra pored svjećice, ubrizgava mlaz goriva i zraka direktno na elektrode svjećice, što osigurava dobro paljenje svjećice.

Krajem 60-ih i početkom 70-ih godina XX vijeka pojavio se problem zagađenja okoliša industrijskim otpadom, među kojima značajan dio čine izduvni gasovi automobila. Do tada sastav produkata sagorevanja motora sa unutrašnjim sagorevanjem nikoga nije zanimao. Kako bi se maksimalno iskoristilo korištenje zraka u procesu sagorijevanja i postiglo maksimum moguća snaga motora, sastav smjese je reguliran na način da sadrži višak benzina.

Kao rezultat toga, kisik je potpuno izostao u produktima sagorijevanja, ali je ostalo neizgorjelo gorivo, a tvari štetne po zdravlje nastaju uglavnom tijekom nepotpunog sagorijevanja. U nastojanju da povećaju snagu, dizajneri su na karburatore ugradili pumpe gasa koje ubrizgavaju gorivo u usisnu granu svakim oštrim pritiskom na papučicu gasa, tj. kada vam je potrebno naglo ubrzanje automobila. U tom slučaju prekomjerna količina goriva ulazi u cilindre, što ne odgovara količini zraka.

U gradskom saobraćaju pumpa gasa radi na gotovo svim raskrsnicama sa semaforima, gdje automobili moraju ili stati ili se brzo kretati. Nepotpuno sagorevanje se javlja i kada motor radi u praznom hodu posebno tokom kočenja motorom. Kada je gas zatvoren, vazduh struji kroz prolaze u praznom hodu karburatora velikom brzinom, usisujući previše goriva.

Zbog značajnog podtlaka u usisnom razvodniku, malo zraka se usisava u cilindre, tlak u komori za izgaranje ostaje relativno nizak na kraju takta kompresije, proces sagorijevanja je pretjeran bogata mešavina prolazi sporo, a u izduvnim gasovima ostaje mnogo neizgorelog goriva. Opisani načini rada motora naglo povećavaju sadržaj toksičnih spojeva u produktima izgaranja.

Postalo je očito da je za smanjenje štetnih emisija u atmosferu za ljudski život potrebno radikalno promijeniti pristup dizajnu opreme za gorivo.

Kako bi se smanjile štetne emisije u izduvni sistem, predloženo je ugradnju katalizatora izduvnih gasova. Ali katalizator djeluje efikasno samo kada se u motoru sagorijeva takozvana normalna mješavina goriva i zraka (težinski omjer zrak/benzin 14,7:1). Svako odstupanje sastava smjese od navedenog dovelo je do pada efikasnosti njenog rada i ubrzanog kvara. Za stabilno održavanje takvog omjera radne smjese, sistemi karburatora više nisu bili prikladni. Samo sistemi za ubrizgavanje mogu postati alternativa.

Prvi sistemi su bili čisto mehanički sa malo upotrebe elektronskih komponenti. Ali praksa korištenja ovih sistema pokazala je da se parametri mješavine, na čiju stabilnost su programeri računali, mijenjaju kako se koristi automobil. Ovaj rezultat je sasvim prirodan, uzimajući u obzir habanje i kontaminaciju elemenata sistema i samog motora sa unutrašnjim sagorevanjem tokom njegovog radnog veka. Postavilo se pitanje sistema koji bi se mogao korigovati u procesu rada, fleksibilno menjajući uslove za pripremu radne mešavine u zavisnosti od spoljašnjih uslova.

Izlaz je pronađen sljedeći. U sistem ubrizgavanja uvedena je povratna sprega - u izduvni sistem, direktno ispred katalizatora, stavili su senzor sadržaja kiseonika u izduvnim gasovima, takozvanu lambda sondu. Ovaj sistem je razvijen već uzimajući u obzir prisustvo takvog elementa koji je temeljan za sve naredne sisteme kao što je elektronička upravljačka jedinica (ECU). Prema signalima senzora kisika, ECU prilagođava dovod goriva u motor, precizno održavajući željeni sastav smjese.

Do danas je motor s ubrizgavanjem (ili, na ruskom, ubrizgavanjem) gotovo u potpunosti zamijenio zastarjeli
karburatorski sistem. Motor sa ubrizgavanjem značajno poboljšava performanse i snagu automobila
(dinamika ubrzanja, karakteristike okoline, potrošnja goriva).

Sistemi za ubrizgavanje goriva imaju sljedeće glavne prednosti u odnosu na sisteme karburatora:

• precizno doziranje goriva i, posljedično, ekonomičnija potrošnja goriva.
• smanjenje toksičnosti izduvnih gasova. To se postiže optimalnošću mješavine goriva i zraka i upotrebom senzora parametara izduvnih plinova.
• povećanje snage motora za oko 7-10%. Javlja se zbog poboljšanog punjenja cilindara, optimalnog podešavanja vremena paljenja koji odgovara režimu rada motora.
• poboljšanje dinamičkih svojstava automobila. Sistem ubrizgavanja odmah reaguje na sve promene opterećenja prilagođavanjem parametara mešavine goriva i vazduha.
• lakoća pokretanja bez obzira na vremenske uslove.

Uređaj i princip rada (na primjeru elektronskog sistema distribuiranog ubrizgavanja)

U modernim motorima s ubrizgavanjem predviđena je pojedinačna mlaznica za svaki cilindar. Sve mlaznice su spojene na razvod goriva, gdje je gorivo pod pritiskom, što stvara električnu pumpu za gorivo. Količina ubrizganog goriva zavisi od trajanja otvaranja mlaznice. Moment otvaranja reguliše elektronska upravljačka jedinica (kontroler) na osnovu podataka koje obrađuje sa različitih senzora.

Senzor masenog protoka zraka koristi se za izračunavanje cikličkog punjenja cilindara. Mjeri se maseni protok zraka, koji se zatim programom preračunava u ciklično punjenje cilindra. U slučaju kvara senzora, njegova očitanja se zanemaruju, proračun se zasniva na tabelama za hitne slučajeve.

Senzor položaja leptira za gas se koristi za izračunavanje faktora opterećenja motora i njegovih promjena u zavisnosti od kuta otvaranja leptira za gas, brzine motora i cikličkog punjenja.

Senzor temperature rashladne tekućine koristi se za određivanje korekcije dovoda goriva i paljenja prema temperaturi i za kontrolu električnog ventilatora. U slučaju kvara senzora, njegova očitanja se zanemaruju, temperatura se uzima iz tabele u zavisnosti od vremena rada motora.

Senzor položaja radilice se koristi za opštu sinhronizaciju sistema, proračun brzine motora i položaja radilice u određenim vremenskim trenucima. DPKV - polarni senzor. Ako se neispravno uključi, motor se neće pokrenuti. Ako senzor pokvari, rad sistema je nemoguć. Ovo je jedini "vitalni" senzor u sistemu, u kojem je kretanje automobila nemoguće. Nesreće svih ostalih senzora omogućavaju vam da sami dođete do autoservisa.

Senzor kiseonika je dizajniran da odredi koncentraciju kiseonika u izduvnim gasovima. Informacije koje daje senzor koristi elektronska kontrolna jedinica za podešavanje količine goriva. Senzor kiseonika se koristi samo u sistemima sa katalizatorom za standarde toksičnosti Euro-2 i Euro-3 (Euro-3 koristi dva senzora kiseonika - pre i posle katalizatora).

Senzor kucanja se koristi za kontrolu kucanja. Kada se potonje otkrije, ECU uključuje algoritam za prigušivanje detonacije, brzo prilagođavajući vrijeme paljenja.

Ovdje su navedeni samo neki od glavnih senzora potrebnih za funkcioniranje sistema. Kompletan set senzora za razni automobili zavisi od sistema za ubrizgavanje, od standarda toksičnosti itd.

Na osnovu rezultata ispitivanja senzora definisanih u programu, ECU program upravlja aktuatorima koji uključuju: injektore, benzinsku pumpu, modul za paljenje, regulator broja obrtaja u praznom hodu, adsorber ventil za sistem povrata benzinske pare, ventilator sistema za hlađenje itd. (opet, sve zavisi od konkretnih modela)

Od svega navedenog, možda ne znaju svi što je adsorber. Adsorber je element zatvorenog kruga za recirkulaciju benzinskih para. Euro-2 standardi zabranjuju kontakt ventilacije rezervoara za gas sa atmosferom, isparenja benzina se moraju sakupljati (adsorbovati) i slati u cilindre na naknadno sagorevanje kada se pročišćavaju. Kada motor ne radi, pare benzina ulaze u adsorber iz rezervoara i usisne grane, gde se apsorbuju. Kada se motor pokrene, adsorber se, na komandu ECU-a, pročišćava strujom vazduha koju uvlači motor, pare se odvode ovom strujom i sagorevaju u komori za sagorevanje.

Vrste sistema za ubrizgavanje goriva

U zavisnosti od broja mlaznica i mesta dovoda goriva, sistemi za ubrizgavanje se dele na tri tipa: jednostruko ili jednostruko ubrizgavanje (jedna mlaznica po usisna grana na sve cilindre), višestruko ili distribuirano (svaki cilindar ima svoju mlaznicu koja opskrbljuje gorivom razdjelnik) i direktnu (gorivo se opskrbljuje mlaznicama direktno u cilindre, kao kod dizel motora).

ubrizgavanje u jednoj tački jednostavniji, manje je punjen upravljačkom elektronikom, ali i manje efikasan. Upravljačka elektronika vam omogućava da preuzmete informacije od senzora i odmah promijenite parametre ubrizgavanja. Također je važno da se karburatorski motori lako prilagođavaju mono-ubrizgavanju bez gotovo nikakvih strukturnih promjena ili tehnoloških promjena u proizvodnji. Ubrizgavanje u jednoj tački ima prednost u odnosu na karburator u smislu uštede goriva, ekološke prihvatljivosti i relativne stabilnosti i pouzdanosti parametara. Ali u reakciji motora na gas, ubrizgavanje u jednoj tački gubi. Još jedan nedostatak: kada se koristi ubrizgavanje u jednoj tački, kao i kada se koristi karburator, do 30% benzina se taloži na zidovima razdjelnika.

Sistemi ubrizgavanja u jednoj tački, naravno, bili su korak naprijed u odnosu na sisteme napajanja karburatora, ali više ne ispunjavaju moderne zahtjeve.

Sistemi su napredniji multipoint injection, u kojem se dovod goriva u svaki cilindar vrši pojedinačno. Distribuirano ubrizgavanje je snažnije, ekonomičnije i složenije. Upotreba takvog ubrizgavanja povećava snagu motora za oko 7-10 posto. Glavne prednosti distribuiranog ubrizgavanja:

• mogućnost automatskog prilagođavanja različitim brzinama i, shodno tome, poboljšanja punjenja cilindara, kao rezultat toga, s istom maksimalnom snagom, automobil ubrzava mnogo brže;
• benzin se ubrizgava u blizini usisnog ventila, što značajno smanjuje gubitak taloženja u usisnom razvodniku i omogućava preciznije podešavanje dovoda goriva.

Kao još jedan i efikasan alat u optimizaciji sagorevanja mešavine i povećanju efikasnosti benzinskog motora, implementira jednostavan
principi. Naime: temeljitije prska gorivo, bolje ga miješa sa zrakom i kompetentnije odlaže gotovu smjesu u različitim režimima rada motora. Kao rezultat toga, motori s direktnim ubrizgavanjem troše manje goriva od konvencionalnih motora s "ubrizgavanjem" (posebno kada tiha vožnja pri maloj brzini) sa istom radnom zapreminom, obezbeđuju intenzivnije ubrzanje automobila; imaju čistiji izduv; garantuju veću snagu litara zbog većeg stepena kompresije i efekta hlađenja vazduha kada gorivo isparava u cilindrima. Istovremeno, trebaju kvalitetnog benzina sa niskim sadržajem sumpora i mehaničkih nečistoća kako bi se osigurao normalan rad opreme za gorivo.

A samo glavna razlika između GOST-a, trenutno na snazi ​​u Rusiji i Ukrajini, i evropskih standarda je povećan sadržaj sumpora, aromatičnih ugljikovodika i benzena. Na primjer, rusko-ukrajinski standard dozvoljava prisustvo 500 mg sumpora u 1 kg goriva, dok Euro-3 - 150 mg, Euro-4 - samo 50 mg, a Euro-5 - samo 10 mg. Sumpor i voda mogu aktivirati procese korozije na površini dijelova, a krhotine su izvor abrazivnog trošenja kalibriranih otvora mlaznica i klipnih parova pumpi. Kao rezultat toga, habanje je smanjeno radni pritisak pumpa i pogoršava se kvalitet prskanja benzina. Sve se to ogleda u karakteristikama motora i ujednačenosti njihovog rada.

Mitsubishi je bio prvi koji je koristio motor s direktnim ubrizgavanjem u serijskom automobilu. Stoga ćemo razmotriti uređaj i principe rada direktnog ubrizgavanja na primjeru GDI (Gasoline Direct Injection) motora. GDI motor može da radi u režimu sagorevanja izuzetno siromašne mešavine vazduha i goriva: odnos vazduha i goriva po težini je do 30-40:1.

Maksimalni mogući omjer za tradicionalne motore s ubrizgavanjem s distribuiranim ubrizgavanjem je 20-24: 1 (vrijedi podsjetiti da je optimalni, tzv. stehiometrijski, sastav 14,7: 1) - ako ima više viška zraka, posna smjesa će jednostavno ne zapaliti. Na GDI motoru, raspršeno gorivo je u cilindru u obliku oblaka koncentrisanog oko svjećice.

Stoga, iako je mješavina općenito preposna, ona je blizu stehiometrijskog sastava na svjećici i lako se zapali. Istovremeno, posna mješavina u ostatku zapremine ima mnogo manju tendenciju detonacije od stehiometrijske. Posljednja okolnost vam omogućava da povećate omjer kompresije, a samim tim i snagu i okretni moment. Zbog činjenice da kada se gorivo ubrizgava i isparava u cilindar, punjenje zraka se hladi - punjenje cilindara se donekle poboljšava, a vjerojatnost detonacije ponovo se smanjuje.

Glavne dizajnerske razlike između GDI i konvencionalnog ubrizgavanja:

Pumpa za gorivo visokog pritiska (TNVD). Mehanička pumpa (slično pumpi za ubrizgavanje dizel motora) razvija pritisak od 50 bara (kod motora za ubrizgavanje, električna pumpa u rezervoaru stvara pritisak od oko 3-3,5 bara u liniji).

• Visokotlačne mlaznice sa vrtložnim atomizerima stvaraju oblik mlaza goriva, u skladu sa režimom rada motora. U režimu rada snage, ubrizgavanje se dešava u režimu usisavanja i formira se konusni mlaz vazduh-gorivo. U režimu ultra-posne mješavine, ubrizgavanje se događa na kraju takta kompresije i formira se kompaktno zrak-gorivo.
  gorionik koji konkavna kruna klipa šalje direktno na svjećicu.
• Klip. U dnu je napravljeno udubljenje posebnog oblika, uz pomoć kojeg se smjesa goriva i zraka usmjerava na područje svjećice.
• ulazni kanali. Na GDI motoru se koriste vertikalni usisni kanali koji osiguravaju stvaranje tzv. u cilindru. „obrnuti vrtlog“, usmjeravajući smjesu zraka i goriva na svijeću i poboljšavajući punjenje cilindara zrakom (kod konvencionalnog motora, vrtlog u cilindru je uvrnut u suprotnom smjeru).

GDI režimi rada motora

Ukupno postoje tri načina rada motora:

• Super-bedan način sagorevanja (ubrizgavanje goriva na taktu kompresije).
• Režim snage (ubrizgavanje na usisnom hodu).
• Dvostepeni način rada (ubrizgavanje na usisnom i kompresijskom taktu) (koristi se na euro modifikacijama).

Način super-bezg sagorijevanja(ubrizgavanje goriva na taktu kompresije). Ovaj režim se koristi za mala opterećenja: za mirnu gradsku vožnju i za vožnju van grada konstantnom brzinom (do 120 km/h). Gorivo se ubrizgava u kompaktnom mlazu na kraju takta kompresije prema klipu, odbija se od klipa, miješa se sa zrakom i isparava prema području svjećice. Iako je smjesa u glavnom volumenu komore za sagorijevanje izuzetno siromašna, naboj u području svijeće je dovoljno bogat da se zapali od iskre i zapali ostatak smjese. Kao rezultat toga, motor radi stabilno čak i pri ukupnom omjeru zraka i goriva u cilindru od 40:1.

Rad motora na vrlo siromašnoj smjesi postavljen novi problem– neutralizacija ispunjenih gasova. Činjenica je da u ovom načinu rada njihov glavni udio čine dušikovi oksidi, pa stoga konvencionalni katalizator postaje neučinkovit. Za rješavanje ovog problema primijenjena je recirkulacija izduvnih plinova (EGR-Exhaust Gas Recirculation), koja dramatično smanjuje količinu nastalih dušikovih oksida, a ugrađen je i dodatni NO-katalizator.

EGR sistem, „razblažujući“ mešavinu goriva i vazduha sa izduvnim gasovima, snižava temperaturu sagorevanja u komori za sagorevanje, čime „prigušuje“ aktivno stvaranje štetnih oksida, uključujući NOx. Međutim, nemoguće je osigurati potpunu i stabilnu neutralizaciju NOx samo zbog EGR-a, jer s povećanjem opterećenja motora, količina premoštenih izduvnih plinova mora biti smanjena. Stoga je u motor uveden NO-katalizator sa direktnim ubrizgavanjem.

Postoje dvije vrste katalizatora za smanjenje emisije NOx - selektivni (Selective Reduction Type) i
tip skladištenja (Nox Trap Type). Katalizatori tipa skladištenja su efikasniji, ali su izuzetno osjetljivi na goriva sa visokim sadržajem sumpora, koja su manje osjetljiva na selektivna. U skladu s tim, katalizatori za skladištenje instalirani su na modelima za zemlje s niskim sadržajem sumpora u benzinu, a selektivni - za ostalo.

Način rada(injekcija na usisnom hodu). Za intenzivnu gradsku vožnju, brzi prigradski saobraćaj i preticanja koristi se tzv. Gorivo se ubrizgava na usisnom hodu pomoću konusnog gorionika, miješajući se sa zrakom i formirajući homogenu smjesu, kao u konvencionalnom motoru s ubrizgavanjem. Sastav smjese je blizak stehiometrijskom (14,7:1)

Dvostepeni način rada(ubrizgavanje na usisnom i kompresijskom taktu). Ovaj režim vam omogućava da povećate obrtni moment motora kada vozač, krećući se malim brzinama, oštro pritisne papučicu gasa. Kada motor radi pri malim brzinama, a u njega se iznenada dovede bogata smjesa, povećava se vjerojatnost detonacije. Stoga se injekcija provodi u dvije faze. Mala količina goriva se ubrizgava u cilindar tokom usisnog takta i hladi vazduh u cilindru. U ovom slučaju, cilindar se puni ultra-lošom smjesom (približno 60:1), u kojoj se ne dešavaju detonacijski procesi. Zatim, na kraju šanka
kompresije, isporučuje se kompaktan mlaz goriva koji dovodi omjer zraka i goriva u cilindru na “bogatih” 12:1.

Zašto je ovaj način rada uveden samo za automobile za evropsko tržište? Da, jer Japan karakteriziraju male brzine i stalne saobraćajne gužve, dok Evropu karakteriziraju duge autoputeve i velike brzine (i, posljedično, velika opterećenja motora).

Mitsubishi je pionir u upotrebi direktnog ubrizgavanja goriva. Do danas, Mercedes (CGI), BMW (HPI), Volkswagen (FSI, TFSI, TSI) i Toyota (JIS) koriste sličnu tehnologiju. Glavni princip rada ovih energetskih sistema je sličan - dovod benzina ne u usisni trakt, već direktno u komoru za sagorevanje i formiranje slojevite ili homogene mešavine u različitim režimima rada motora. Ali takvi sistemi goriva također imaju razlike, a ponekad i prilično značajne. Glavni su radni pritisak u sistemu goriva, lokacija mlaznica i njihov dizajn.

Glavna svrha sistema za ubrizgavanje (drugo ime je sistem ubrizgavanja) je osigurati pravovremenu opskrbu gorivom u radne cilindre motora s unutrašnjim sagorijevanjem.

Trenutno se takav sistem aktivno koristi na dizelskim i benzinskim motorima s unutrašnjim sagorijevanjem. Važno je shvatiti da će se za svaki tip motora sistem ubrizgavanja značajno razlikovati.

Fotografija: rsbp (flickr.com/photos/rsbp/)

Dakle, u benzinskim motorima s unutrašnjim sagorijevanjem, proces ubrizgavanja doprinosi stvaranju mješavine zraka i goriva, nakon čega se prisiljava da se zapali od iskre.

U dizel motorima sa unutrašnjim sagorevanjem dovod goriva se vrši pod visokim pritiskom, kada se jedan deo mešavine goriva kombinuje sa vrućim komprimovanim vazduhom i spontano se zapali gotovo trenutno.

Sistem ubrizgavanja ostaje ključni dio cjelokupnog sistema goriva svakog vozila. Centralni radni element takvog sistema je injektor goriva (injektor).

Kao što je ranije spomenuto, različite vrste sistema ubrizgavanja koriste se u benzinskim i dizel motorima, koje ćemo pregledati u pregledu u ovom članku, a detaljno analizirati u narednim publikacijama.

Vrste sistema ubrizgavanja na benzinskim ICE

Na benzinskim motorima koriste se sljedeći sistemi za dovod goriva - centralno ubrizgavanje (mono ubrizgavanje), distribuirano ubrizgavanje (višestruko ubrizgavanje), kombinovano ubrizgavanje i direktno ubrizgavanje.

centralno ubrizgavanje

Snabdijevanje gorivom u centralnom sistemu ubrizgavanja nastaje zahvaljujući injektoru goriva, koji se nalazi u usisnom razvodniku. Pošto postoji samo jedna mlaznica, ovaj sistem ubrizgavanja se naziva i monoinjekcija.

Sistemi ovog tipa danas su izgubili na važnosti, stoga nisu predviđeni u novim modelima automobila, međutim, mogu se naći u nekim starim modelima nekih marki automobila.

Prednosti mono injekcije uključuju pouzdanost i jednostavnost upotrebe. Nedostaci takvog sistema su nizak nivo ekološke prihvatljivosti motora i velika potrošnja goriva.

Distribuirana injekcija

Sistem ubrizgavanja sa više tačaka omogućava dovod goriva zasebno u svaki cilindar, opremljen sopstvenim injektorom za gorivo. U ovom slučaju, sklopovi goriva se formiraju samo u usisnom razvodniku.

Trenutno je većina benzinskih motora opremljena distribuiranim sistemom za dovod goriva. Prednosti ovakvog sistema su visoka ekološka prihvatljivost, optimalna potrošnja goriva i umjereni zahtjevi za kvalitetom utrošenog goriva.

direktno ubrizgavanje

Jedan od najnaprednijih i najnaprednijih sistema ubrizgavanja. Princip rada takvog sistema je direktno dovod (ubrizgavanje) goriva u komoru za sagorevanje cilindara.

Sistem direktnog snabdevanja gorivom omogućava dobijanje visokokvalitetnog sastava gorivnih sklopova u svim fazama ICE operacija kako bi se poboljšao proces sagorijevanja zapaljive mješavine, povećala radna snaga motora, smanjio nivo izduvnih plinova.

Nedostaci ovog sistema za ubrizgavanje uključuju složen dizajn i visoke zahtjeve za kvalitetom goriva.

Kombinovana injekcija

Ovaj tip sistema kombinuje dva sistema - direktno i distribuirano ubrizgavanje. Često se koristi za smanjenje emisija toksičnih elemenata i izduvnih gasova, čime se postižu visoke ekološke performanse motora.

Svi sistemi za dovod goriva koji se koriste na benzinskim ICE-ovima mogu biti opremljeni mehaničkim ili elektronskim upravljačkim uređajima, od kojih je ovaj najnapredniji, jer pruža najbolje performanse u smislu ekonomičnosti i ekološke prihvatljivosti motora.

Snabdijevanje gorivom u takvim sistemima može se vršiti kontinuirano ili diskretno (pulsno). Prema mišljenju stručnjaka, pulsno napajanje gorivom je najprikladnije i najefikasnije i trenutno se koristi u svim modernim motorima.

Vrste sistema ubrizgavanja za dizel motore sa unutrašnjim sagorevanjem

Na modernom dizel motori Koriste se sistemi za ubrizgavanje kao što su pumpa-injektor sistem, common rail sistem, sistem sa linijskom ili distributivnom pumpom za ubrizgavanje (pumpa za gorivo visokog pritiska).

Najpopularniji i koji se smatraju najprogresivnijim od njih su sistemi: Common Rail i injektori pumpe, o kojima ćemo detaljnije govoriti u nastavku.

Pumpa za ubrizgavanje je srce svakog sistema dizel goriva.

U dizel motorima, zapaljiva smjesa se može dovoditi i u pretkomoru i direktno u komoru za izgaranje (direktno ubrizgavanje).

Do danas se prednost daje sistemu direktnog ubrizgavanja, koji se odlikuje povišen nivo buka i manje uglađen rad motora, u poređenju sa ubrizgavanjem u preliminarnu komoru, ali je istovremeno obezbeđen mnogo važniji pokazatelj - efikasnost.

Pumpa-injektor sistem ubrizgavanja

Sličan sistem se koristi za dovod i ubrizgavanje mješavine goriva pod visokim pritiskom pomoću centralnog uređaja - injektora pumpe.

Po nazivu se može naslutiti da je ključna karakteristika ovog sistema to što su u jednom uređaju (pumpa-injektor) dvije funkcije objedinjene odjednom: stvaranje pritiska i ubrizgavanje.

Nedostatak dizajna ovog sistema je što je pumpa opremljena pogonom konstantnog tipa od bregastog vratila motora (nije isključen), što dovodi do brzog trošenja konstrukcije. Zbog toga se proizvođači sve više odlučuju za common rail sistem ubrizgavanja.

Common rail sistem ubrizgavanja (akumulatorsko ubrizgavanje)

Ovo je napredniji TC sistem napajanja za većinu dizel motora. Njegovo ime dolazi od glavnog strukturnog elementa - razvoda goriva, zajedničkog za sve injektore. Common Rail u prijevodu s engleskog samo znači - zajednička rampa.

U takvom sistemu gorivo se dovodi do injektora goriva iz šine, koja se još naziva i akumulator visokog pritiska, zbog čega sistem ima drugo ime - sistem za ubrizgavanje baterija.

Common Rail sistem predviđa tri faze ubrizgavanja - preliminarni, glavni i dodatni. Time je moguće smanjiti buku i vibracije motora, učiniti efikasnijim proces samozapaljenja goriva i smanjiti količinu štetnih emisija u atmosferu.

Za kontrolu sistema ubrizgavanja na dizel motorima predviđeni su mehanički i elektronski uređaji. Sistemi na mehanici vam omogućavaju da kontrolišete radni pritisak, zapreminu i vreme ubrizgavanja goriva. Elektronski sistemi više efektivno upravljanje dizel motori uopšte.

Konceptualno, motori sa unutrašnjim sagorevanjem - benzin i dizel su skoro identični, ali postoji niz karakteristične karakteristike. Jedan od glavnih je različit tok procesa sagorevanja u cilindrima. U dizel motoru gorivo se pali od izlaganja visokim temperaturama i pritiskom. Ali za to je neophodno da se dizel gorivo dovodi direktno u komore za sagorevanje, ne samo u strogo određenom trenutku, već i pod visokim pritiskom. A to osiguravaju sistemi ubrizgavanja dizel motora.

Stalno pooštravanje ekoloških standarda, pokušaji da se dobije veća izlazna snaga uz niže troškove goriva osiguravaju pojavu sve više i više novih dizajnerskih rješenja.

Princip rada za sve postojeće vrste ubrizgavanja dizela je identičan. Glavne baterije su pumpa za gorivo visokog pritiska (TNVD) i mlaznica. Zadatak prve komponente je ubrizgavanje dizel goriva, zbog čega se pritisak u sistemu značajno povećava. Mlaznica takođe obezbeđuje dovod goriva (u komprimovanom stanju) u komore za sagorevanje, dok ga raspršuje kako bi se obezbedilo bolje formiranje smeše.

Treba napomenuti da pritisak goriva direktno utječe na kvalitetu sagorijevanja smjese. Što je veći, to dizel gorivo bolje sagorijeva, osiguravajući veću izlaznu snagu i manje zagađivača u izduvnim plinovima. A za postizanje viših pokazatelja tlaka korištena su razna dizajnerska rješenja, što je dovelo do pojave različitih tipova dizelskih energetskih sistema. Štaviše, sve promjene su se ticale isključivo ova dva elementa - visokotlačne pumpe za gorivo i mlaznice. Ostale komponente - rezervoar, vodovi za gorivo, elementi filtera, zapravo, identični su u svim dostupnim oblicima.

Vrste dizel energetskih sistema

Dizel elektrane mogu biti opremljene sistemom za ubrizgavanje:

• sa linijskom pumpom visokog pritiska;
• sa pumpama distributivnog tipa;
• tip baterije (Common Rail).

Sa rednom pumpom

In-line pumpa za ubrizgavanje za 8 mlaznica

U početku je ovaj sistem bio potpuno mehanički, ali su kasnije u njegovom dizajnu počeli da se koriste elektromehanički elementi (tiče se regulatora za promenu cikličkog snabdevanja dizel gorivom).

Glavna karakteristika ovog sistema leži u pumpi. U njemu su klipni parovi (precizni elementi koji stvaraju pritisak) služili svaki za svoju mlaznicu (njihov broj je odgovarao broju mlaznica). Štaviše, ovi parovi su postavljeni u nizu, otuda i naziv.

Prednosti sistema sa in-line pumpom uključuju:

• Pouzdanost dizajna. Pumpa je imala sistem za podmazivanje, koji je sklopu dao veliki resurs;
• Niska osjetljivost na čistoću goriva;
• Komparativna jednostavnost i visoka lakoća održavanja;
• Veliki resurs pumpe;
• Mogućnost rada motora u slučaju kvara jedne sekcije ili mlaznice.

Ali nedostaci ovakvog sistema su značajniji, što je dovelo do njegovog postepenog napuštanja i preferiranja modernijih. Negativni aspekti takve injekcije su:

• Mala brzina i tačnost doziranja goriva. Mehanički dizajn jednostavno nije u mogućnosti da to obezbijedi;
• Relativno nizak pritisak;
• Zadatak pumpe za ubrizgavanje nije samo stvaranje pritiska goriva, već i podešavanje cikličkog protoka i vremena ubrizgavanja;
• Pritisak koji se stvara direktno zavisi od broja obrtaja radilice;
• Velike dimenzije i težina pumpe.

Ovi nedostaci, a prije svega - stvoreni nizak pritisak, doveli su do napuštanja ovog sistema, jer je jednostavno prestao da se uklapa u ekološke standarde.

Sa pumpom distribuiranog tipa

Pumpa za ubrizgavanje distribuiranog ubrizgavanja postala je sljedeća faza u razvoju energetskih sistema za dizel agregate.

U početku je takav sistem također bio mehanički i razlikovao se od gore opisanog samo po dizajnu pumpe. Ali vremenom je na njen uređaj dodat sistem elektronsko upravljanje, čime je poboljšan proces podešavanja ubrizgavanja, što je pozitivno uticalo na pokazatelje efikasnosti motora. Takav sistem se u određenom periodu uklapao u ekološke standarde.

Posebnost ove vrste ubrizgavanja bila je u tome što su dizajneri napustili korištenje dizajna pumpe s više dijelova. U pumpi za gorivo visokog pritiska počeo je da se koristi samo jedan par klipa, koji opslužuje sve dostupne mlaznice, čiji broj varira od 2 do 6. Da bi se osiguralo snabdevanje gorivom svim mlaznicama, klip vrši ne samo translatorne pokrete, već i rotacione. one koji obezbeđuju distribuciju dizel goriva.

Pumpa za gorivo visokog pritiska sa pumpom distribuiranog tipa

TO pozitivne kvalitete takvi sistemi su bili:

• Male ukupne dimenzije i težina pumpe;
• Najbolje performanse u efikasnosti goriva;
• Upotreba elektronske kontrole povećala je performanse sistema.

Nedostaci sistema sa pumpom distribuiranog tipa uključuju:

• Mali resurs para klipa;
• Podmazivanje sastavnih elemenata vrši se gorivom;
• Multifunkcionalnost pumpe (osim stvaranja pritiska, kontroliše se i protokom i vremenom ubrizgavanja);
• Ako je pumpa pokvarila, sistem je prestao da radi;
• Osetljivost na prozračivanje;
• Zavisnost pritiska od broja obrtaja motora.

Ova vrsta ubrizgavanja se široko koristi u putničkim automobilima i malim komercijalnim vozilima.

Injektorska pumpa

Posebnost ovog sistema leži u činjenici da su par mlaznica i klip kombinovani u jedan dizajn. Pogonski dio ove jedinice goriva izvodi se iz bregastog vratila.

Važno je napomenuti da takav sistem može biti ili potpuno mehanički (ubrizgavanje se kontrolira šinom i regulatorima) ili elektronski (koriste se elektromagnetni ventili).

Pumpa mlaznica

Varijanta ove vrste ubrizgavanja je upotreba pojedinačnih pumpi. Odnosno, svaka mlaznica ima svoj dio, koji se pokreće od bregastog vratila. Sekcija se može nalaziti direktno u glavi cilindra ili biti smještena u zasebnoj zgradi. U ovom dizajnu koriste se konvencionalne hidraulične mlaznice (odnosno, sistem je mehanički). Za razliku od ubrizgavanja goriva pod visokim pritiskom, vodovi visokog pritiska su veoma kratki, što je omogućilo značajno povećanje pritiska. Ali ovaj dizajn nije dobio veliku distribuciju.

Pozitivne kvalitete injektora za napajanje uključuju:

• Značajni pokazatelji stvorenog pritiska (najveći među svim korištenim vrstama injektiranja);
• Mala metalna konstrukcija;
• Preciznost doziranja i implementacija višestrukog ubrizgavanja (u mlaznicama sa solenoidnim ventilima);
• Mogućnost rada motora u slučaju kvara jedne od injektora;
• Zamjena oštećenog elementa nije teška.

Ali postoje i nedostaci ove vrste injekcije, uključujući:

• Injektori pumpe koji se ne mogu popraviti (u slučaju loma, potrebno ih je zamijeniti);
• Visoka osjetljivost na kvalitet goriva;
• Pritisak koji se stvara zavisi od broja obrtaja motora.

Pumpe injektori se široko koriste u komercijalnim i transport tereta, kao i ovu tehnologiju koristili su i pojedini proizvođači putničkih automobila. Sada se ne koristi često zbog visokih troškova održavanja.

common rail

Iako je najsavršeniji u smislu efikasnosti. Također je u potpunosti usklađen sa najnovijim ekološkim standardima. Dodatne "prednosti" uključuju njegovu primjenjivost na sve dizel motore, od putničkih automobila do brodskih plovila.

Common rail sistem ubrizgavanja

Njegova posebnost leži u činjenici da multifunkcionalnost pumpe za ubrizgavanje nije potrebna, a njen zadatak je samo da vrši pritisak, i to ne za svaku mlaznicu posebno, već za zajedničku liniju ( cijev goriva), a već se iz njega dizel gorivo dovodi u mlaznice.

Istovremeno, cjevovodi za gorivo između pumpe, tračnice i injektora imaju relativno kratku dužinu, što je omogućilo povećanje generiranog tlaka.

Radom u ovom sistemu upravlja elektronska jedinica, što je značajno povećalo tačnost doziranja i brzinu rada sistema.

Pozitivne kvalitete Common Rail-a:

• Visoka preciznost doziranja i upotreba multi-mode injekcije;
• Pouzdanost pumpe za ubrizgavanje;
• Ne postoji zavisnost vrednosti pritiska od broja obrtaja motora.

Nedostaci ovog sistema su:

• Osetljivost na kvalitet goriva;
• Složen dizajn mlaznica;
• Kvar sistema pri najmanjem gubitku pritiska usled smanjenja pritiska;
• Složenost dizajna zbog prisutnosti niza dodatnih elemenata.

Uprkos ovim nedostacima, proizvođači automobila sve više preferiraju Common Rail u odnosu na druge vrste sistema za ubrizgavanje.