Systém vstřikování paliva

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 26. února 2022; kontroly vyžadují 3 úpravy .

Systém vstřikování paliva - systém přívodu paliva , hlavní rozdíl od systému karburátoru - přívod paliva se provádí nuceným vstřikováním paliva pomocí trysek do sacího potrubí nebo do válce .

Systém byl masivně instalován na benzínové motory automobilů od 80. let; vozy s takovým energetickým systémem jsou často nazývány vstřikováním paliva . V letectví na pístových motorech se takový systém začal používat mnohem dříve - od 30. let 20. století, ale vzhledem k nízké úrovni elektronické technologie a přesné mechaniky těchto let zůstal nedokonalý. Nástup éry proudových letadel vedl k zastavení prací na systémech vstřikování paliva. „Druhý příchod“ vstřikování do letectví ( lehkých motorů ) nastal již koncem 90. let.

Zařízení

Ve vstřikovacím systému je palivo vstřikováno do proudu vzduchu speciálními tryskami - vstřikovači .

Klasifikace

Podle místa instalace a počtu trysek:

Jednoduché vstřikování , centrální vstřikování nebo jednobodové vstřikování [1] - jedna tryska pro všechny válce, umístěná zpravidla na místě karburátoru (na sacím potrubí ). V současnosti nepopulární kvůli zvýšeným ekologickým požadavkům: počínaje normou Euro-3 vyžaduje ekologická norma individuální dávkování paliva pro každý z válců. Jednotlivé vstřiky se vyznačovaly jednoduchostí a velmi vysokou spolehlivostí, především díky tomu, že tryska je umístěna na relativně pohodlném místě, v proudu studeného vzduchu.
Port vstřikování nebo vícebodové vstřikování [1] - každý válec je obsluhován samostatnou izolovanou tryskou v sacím potrubí poblíž sacího ventilu. Současně existuje několik typů distribuovaného vstřikování:

Simultánně - všechny trysky se otevírají současně.
Pair-paralel - trysky se otevírají v párech, přičemž jedna tryska se otevírá bezprostředně před sacím zdvihem a druhá před výfukovým zdvihem. Vzhledem k tomu, že ventily jsou zodpovědné za přivádění směsi paliva a vzduchu do válců, nemá to silný účinek. U moderních motorů se používá fázové vstřikování, párově paralelní se používá pouze v době spouštění motoru a v nouzovém režimu, pokud dojde k poruše snímače polohy vačkového hřídele (tzv. fáze).
Fázované vstřikování – každá tryska je ovládána samostatně a otevírá se těsně před sacím zdvihem.
Přímé vstřikování [2] - palivo je vstřikováno přímo do spalovacího prostoru.

Řízení palivového systému

V současné době jsou systémy přívodu paliva řízeny speciálními mikrokontroléry , tento typ řízení se nazývá elektronický. Princip fungování takového systému je založen na skutečnosti, že rozhodnutí o okamžiku a době trvání otevření vstřikovačů provádí mikrokontrolér na základě dat ze senzorů. Na prvních modelech palivového systému fungovala speciální mechanická zařízení jako regulátor.

Jak to funguje

Během provozu systému získává regulátor informace ze speciálních senzorů o následujících parametrech:

poloha a rychlost klikového hřídele;
hmotnostní průtok vzduchu motorem;
teplota chladicí kapaliny;
poloha plynu;
obsah kyslíku ve výfukových plynech (ve zpětnovazebním systému);
přítomnost detonace v motoru;
napětí v palubní síti automobilu;
rychlost vozidla;
poloha vačkového hřídele (v systému se sekvenčním distribuovaným vstřikováním paliva);
žádost o zapnutí klimatizace (pokud je na autě nainstalována);
hrubá cesta (senzor drsné vozovky);
teplota vstupního vzduchu.

Na základě přijatých informací ovladač řídí následující systémy a zařízení:

přívod paliva (vstřikovače a elektrické palivové čerpadlo),
zapalovací systém,
ovládání volnoběhu,
adsorbér systému rekuperace benzínových par (pokud je tento systém na autě),
ventilátor chlazení motoru,
spojka kompresoru klimatizace (pokud ji vůz má),
diagnostický systém.

Změna parametrů elektronického vstřikování může probíhat doslova „za běhu“, protože řízení je prováděno softwarově a může zohledňovat velké množství softwarových funkcí a dat ze senzorů. Moderní elektronické vstřikovací systémy jsou také schopny přizpůsobit pracovní program konkrétní instanci motoru, stylu jízdy a mnoha dalším charakteristikám a specifikacím. Dříve se používal mechanický systém řízení vstřikování.

Pro rychlou detekci poruch vstřikování slouží počítačová diagnostika systému vstřikování paliva [3] .

Výhody

Výhody oproti motorům vybaveným systémem přívodu paliva karburátorem (v souvislosti s motory s elektronickou řídicí jednotkou ):

Výrazné snížení spotřeby paliva i v raných systémech (například vůz VAZ-21214 Niva vybavený vstřikovacím systémem prvních generací má průměrnou spotřebu paliva o 30–40 % nižší než podobný vůz VAZ-21213 vybavený karburátor). Moderní systémy poskytují spotřebu paliva přibližně 2krát nižší než u nejnovějších generací karburátorových vozidel stejné hmotnosti a zdvihového objemu.
Výrazné zvýšení výkonu motoru zejména v nízkých otáčkách.
Startování motoru je zjednodušené a plně automatizované.
Automatické udržování požadovaných volnoběžných otáček.
Širší možnosti ovládání motoru (vylepšená dynamická a výkonová charakteristika motoru).
Nevyžaduje ruční seřízení vstřikovacího systému, neboť provádí samonastavení na základě dat přenášených kyslíkovými čidly a také na základě měření nerovnoměrného otáčení klikového hřídele.
Udržuje přibližně stechiometrickou směs, což výrazně snižuje emise nespálených uhlovodíků a zajišťuje maximální efekt použití redoxních katalyzátorů . V důsledku toho se mnohonásobně snížily emise toxických produktů spalování. Například emise oxidu uhelnatého z nejnovějších generací vozů s karburátorem byly přibližně 20-30 g/kWh, u vozů se vstřikováním Euro-2 již 4 g/kWh a u vozů Euro-5 pouze 1,5 g/ kWh.
Dostatek příležitostí pro vlastní diagnostiku a vlastní nastavení parametrů, což zjednodušuje proces údržby vozidla. Ve skutečnosti vstřikovací systémy, počínaje Euro-3, nevyžadují vůbec žádnou pravidelnou údržbu (vyžaduje se pouze výměna vadných prvků).
Nejlepší ochrana proti krádeži auta. Bez povolení od imobilizéru nedodává řídicí jednotka motoru palivo do motoru.
Schopnost snížit výšku kapoty, protože prvky vstřikovacího systému jsou umístěny po stranách motoru a ne nad motorem, jako většina karburátorů automobilů.
V karburátorových systémech, kdy motor neběží nebo při provozu v nízkých otáčkách, je v důsledku odpařování benzínu z karburátoru celá cesta, od vzduchového filtru až po sací ventil, naplněna hořlavou směsí, objem který je u víceválcových motorů poměrně velký. Poruchy v systému zapalování nebo nesprávně nastavené vůle ventilů mohou způsobit únik plamenů do sacího potrubí a zapálení hořlavé směsi v něm, což způsobí hlasité praskání a může vést k požáru nebo poškození zařízení energetického systému. U vstřikovacích systémů je benzín přiváděn až v okamžiku otevření sacího ventilu příslušného válce a nedochází k hromadění hořlavé směsi v sacím traktu.
Činnost karburátoru závisí na jeho poloze v prostoru. Například většina karburátorů automobilů pracuje s vážnými porušeními, když se auto stáčí již o 15 stupňů. Vstřikovací systémy nemají takovou závislost.
Činnost karburátoru je vysoce závislá na atmosférickém tlaku, který je zvláště kritický při provozu motorů automobilů v horách, stejně jako u leteckých motorů. Vstřikovací systémy nemají takovou závislost.

Nevýhody

Hlavní nevýhody motorů s řídící jednotkou ve srovnání s karburátory:

Vysoké náklady na uzly (to bylo relevantní asi do roku 2005).
Nízká udržovatelnost prvků (ztráta relevance v důsledku rozvoje jejich hromadné výroby a zvýšené spolehlivosti).
Vysoké požadavky na frakční složení paliva.
Potřeba specializovaného personálu a vybavení pro diagnostiku, údržbu a opravy, vysoké náklady na opravy (ztrácejí na významu kvůli masivní distribuci mobilních zařízení a diagnostických programů).
Závislost na napájení a kritický požadavek na konstantní napájecí napětí (u modernější verze elektronicky řízené), který dlouho brzdil použití elektronicky řízeného vstřikování v letectví, na sněžných skútrech a přívěsných motorech.
Přívod benzínu pod tlakem, který v případě havárie zvyšuje pravděpodobnost požáru. Proto v dřívějších systémech existoval automatický spínač v okruhu palivového čerpadla, který se spustil při nárazu, a v moderních systémech regulátor vypíná palivové čerpadlo v nouzových situacích.

Historie

Vznik a aplikace vstřikovacích systémů v letectví

Systémy karburátorů pro práci pod úhlem k horizontu je nutné doplnit nejrůznějšími zařízeními nebo použít speciálně konstruované karburátory. Systém přímého vstřikování leteckých motorů je pohodlnou alternativou ke karburátoru, protože vstřikovací systém vstřikování podle návrhu pracuje v jakékoli poloze vzhledem ke směru gravitace.

První experimentální motor v Rusku se vstřikovacím systémem vyrobili v roce 1916 Mikulin a Stechkin .

V roce 1936 byly u Roberta Bosch připraveny první sady palivového zařízení pro přímé vstřikování benzinu do válců , které se o rok později začaly sériově vyrábět na 12válcovém motoru Daimler-Benz DB 601 ve tvaru V. Právě těmito motory o objemu 33,9 litru byly vybaveny zejména hlavní stíhací letouny Luftwaffe Messerschmitt Bf 109 . A kdyby karburátorový motor DB 600 během vzletu vyvinul 900 koní. s., pak DB 601 se vstřikováním umožnil zvýšit výkon na 1100 koní. C. a více. Později se do série dostal i devítiválcový „hvězdičkový“ BMW 132 s podobným systémem pohonu – licenční letecký motor Pratt & Whitney Hornet, který BMW vyrábí od roku 1928 . Instalován byl například také na dopravní letouny Junkers Ju 52 . Letecké motory v Anglii, USA a SSSR v té době byly výhradně karburátorové. Japonský vstřikovací systém na stíhačkách Mitsubishi A6M Zero vyžadoval proplachování po každém letu, a proto nebyl u vojáků oblíbený.

Teprve v roce 1940 , kdy se Sovětskému svazu podařilo zakoupit vzorky nejnovějších německých leteckých motorů se vstřikováním, dostaly práce na vytvoření domácích systémů přímého vstřikování nový impuls. Hromadná výroba sovětských vysokotlakých čerpadel a trysek, vytvořených na základě německých, však začala až v polovině roku 1942 - hvězdicový motor ASh-82FN , který byl nasazen na stíhačky La-5 , La-7. a bombardéry Tu-2 , se stal prvorozeným . Vstřikovací motor ASh-82FN se ukázal být natolik úspěšný, že se vyráběl po mnoho dalších desetiletí a používal se na vrtulnících Mi-4 a letounech Il-14 .

Do konce války přinesli svou injekční verzi do série v USA. Například motory "létající pevnosti" Boeing B-29 byly také krmeny benzinem přes trysky.

Začátek tryskové éry vedl k zastavení prací na vstřikovacích systémech. Na těžkých a vysokorychlostních letadlech se používaly turbovrtulové a proudové motory a pístové motory byly instalovány pouze na pomalá, lehká, málo ovladatelná letadla a vrtulníky, které mohly normálně pracovat s karburátorovým energetickým systémem.

Využití vstřikovacích systémů v automobilovém průmyslu

Systémy řízení motoru v automobilovém průmyslu se používají od roku 1951, kdy byl mechanický systém přímého vstřikování benzinu vyráběný západoněmeckou firmou Bosch vybaven dvoudobým motorem minikompaktního kupé 700 Sport vyráběného firmou Goliath z Brém. V roce 1954 se objevilo kupé Mercedes-Benz 300 SL ( „gullwing“ ), jehož motor byl vybaven podobným systémem mechanického vstřikování Bosch [4] . Na přelomu 50. a 60. let 20. století Chrysler a GAZ aktivně pracovaly na elektronických systémech vstřikování paliva . Nicméně před érou vzniku levných mikroprocesorů a zavedením přísných požadavků na úroveň škodlivých emisí z automobilů nebyla myšlenka vstřikování populární a teprve od konce sedmdesátých let začali všichni přední světoví výrobci automobilů. zavést je v masovém měřítku.

Prvním sériovým modelem s elektronicky řízeným vstřikováním benzínu byl sedan Rambler Rebel modelového roku 1967 , který vyráběla společnost Nash , která byla jako divize součástí koncernu AMC . Spodní „osmička“ Rebel ve tvaru V o objemu 5,4 litru v karburátorové verzi vyvinula 255 koní. s., a v zakázkové verzi Electrojector již 290 litrů. S. Zrychlení na 100 km/h v takovém sedanu trvalo méně než 8 sekund.

Na počátku 21. století víceportové a přímé elektronické vstřikovací systémy prakticky nahradily karburátory v osobních automobilech a lehkých užitkových vozidlech.

Výrobci vstřikovacích systémů

Vstřikovací systém Bendix

Electrojector je první komerční elektronický systém vstřikování paliva vyvinutý společností Bendix . Patenty na vstřikovací systém Electrojector byly následně prodány společnosti Bosch.

Vstřikovací systémy Bosch

Impulzní mechanické vstřikovací systémy založené na vícesekčních vstřikovacích čerpadlech .

Používaly se na pístových leteckých motorech a motorech poválečných sportovních a závodních automobilů.

Systémy Jetronic , které ve své práci nesouvisí se zapalovacími systémy.

Používaly se na osobních vozech evropské výroby od 60. do 21. století.

Systémy Motronic , které pracují ve spojení se zapalovacími systémy

Používaly se na osobních vozech evropské výroby od 90. do 10. let 20. století.

Vstřikovací systémy General Motors

GM Multec Central - systém centrálního vstřikování paliva (mono vstřikování)
MulTec-S (Multiple Technology) - systém centrálního vstřikování paliva
Multitec-F 1996-2001
Multitec-H 1998-2003
MulTec-M - vícebodový vstřikovací systém
Multitec-U 1996-2001

Vstřikovací systémy VAG

Digifant - víceportový systém vstřikování paliva
Digijet - víceportový systém vstřikování paliva

Viz také

Poznámky

↑ 12 Bosch . Adresář automobilů. 3. vyd. - M .: "Za volantem", 2012. - 1280 s.
↑ Termíny, definice, zkratky a akronymy pro diagnostiku elektrických/elektronických systémů – ekvivalentní k ISO/TR 15031-2 . Získáno 12. července 2013. Archivováno z originálu 10. října 2013. (neurčitý)
↑ Počítačová diagnostika vstřikovacího systému vozu (nepřístupný odkaz) . Získáno 3. září 2017. Archivováno z originálu 3. září 2017. (neurčitý)
↑ Elektrojektor a jeho potomci . Datum přístupu: 30. ledna 2009. Archivováno z originálu 1. března 2009. (neurčitý)