Vstrekovače paliva pre benzínové a naftové motory - všeobecné informácie

Injektory - ovládač určený na rozprašovanie paliva v sacom trakte palivového systému alebo vo valcoch spaľovacieho motora. Existujú nasledujúce typy týchto zariadení - mechanické, elektromagnetické, hydraulické, piezoelektrické. Vstrekovače pre benzínové a naftové motory sa líšia svojím fungovaním. V rôznych automobiloch tiež pracujú vstrekovače s rôznym napätím a tlakom. O tomto všetkom a oveľa viac vám povieme v tomto materiáli.

O čom si povieme:

• Typy dýz
• Priame vstrekovanie
• Výhody a nevýhody
• Umiestnenie trysiek
• Čistenie injektorov
• Napätie injektora
• Ovládanie vstrekovača

Typy dýz

Charakterizujme každý z uvedených typov osobitne a začnime s elektromagnetické vstrekovače... Sú inštalované v benzínových motoroch. Trysky pozostávajú z nasledujúcich komponentov - solenoidový ventil, striekacia ihla a tryska.

Elektromagnetická vstrekovacia dýza

Dieselová elektrohydraulická tryska

Princíp ich práce je dosť jednoduchý. Po prijatí príkazu z ECU automobilu sa na solenoidový ventil privedie napätie, vďaka čomu sa v ňom vytvorí magnetické pole, ktoré vtiahne ihlu, čím uvoľní kanál v tryske. Podľa toho ním prechádza palivo. Akonáhle napätie na ventile zmizne, ihla pod spätnou pružinou opäť uzavrie trysku a do valcov už nie je dodávaný benzín.

Do vstrekovačov od rôznych výrobcov vozidiel sa dodávajú rôzne napätia. Toto je potrebné zohľadniť pri výmene a čistení vstrekovačov.

Ďalším typom je elektrohydraulické dýzy... Používajú sa v naftových motoroch vrátane motorov založených na systéme Common Rail. Takéto dýzy majú zložitejší dizajn. Zahŕňajú najmä sacie a odtokové tlmivky, solenoidový ventil a riadiacu komoru. Injektor pracuje nasledovne.

Piezoelektrická tryska

Pohyb je založený na použití tlaku paliva počas vstrekovania aj pri jeho zastavení. V počiatočnej polohe je solenoidový ventil bez napätia a podľa toho uzavretý. V takom prípade je ihla trysky stlačená proti svojmu sedlu pod prirodzeným tlakom paliva na piest v riadiacej komore. To znamená, že neexistuje vstrekovanie paliva. Pretože priemer ihly je oveľa menší ako priemer piestu, je na ňu vyvíjaný väčší tlak.

Keď sa na elektromagnetický ventil privedie signál z ECU, otvorí sa odtoková škrtiaca klapka. Podľa toho začne do odtokového potrubia prúdiť palivo. Sací plyn však rýchlo zabráni vyrovnaniu tlaku medzi riadiacou komorou a sacím potrubím. V súlade s tým tlak na piest pomaly klesá, zatiaľ čo tlak na ihlu sa nemení. Preto ihla stúpa pod rozdielom tlaku a nastáva vstrekovanie paliva.

Tretí typ je piezoelektrické dýzy... Považujú sa za najpokročilejšie a používajú sa na naftových motoroch vybavených palivovým systémom common rail. Konštrukcia takejto dýzy obsahuje piezoelektrický prvok, posunovač, prepínací ventil a ihlu.

Elektrický odpor piezoelektrických vstrekovačov je niekoľko desiatok kOhm.

V okamihu, keď palivo neprúdi cez trysku, jej ihla pevne sedí na svojom sedadle, pretože na ňu tlačí vysoký tlak paliva. Keď sa prijme signál z ECU do piezoelektrického prvku, ktorým je pohon, potom sa v tom okamihu zväčší jeho veľkosť (dĺžka), a tým tlačí piest.Vďaka tomu sa ventil otvorí a cez neho palivo vstúpi do odtokového potrubia. Tlak v hornej časti ihly klesá a ihla stúpa. V takom prípade sa vstrekuje palivo.

Hlavnou výhodou piezoelektrických vstrekovačov je vysoká rýchlosť ich odozvy (približne 4-krát rýchlejšie ako hydraulické). To umožňuje vykonať viacnásobné vstrekovanie paliva v jednom cykle motora. V procese privádzania je možné množstvo dodávaného paliva regulovať dvoma spôsobmi - časom vystavenia piezoelektrickému prvku a tiež tlakom paliva v koľajisku. Piezoelektrické vstrekovače však majú jednu významnú nevýhodu - nie sú opraviteľné.

Činnosť elektromagnetickej trysky vstrekovacieho motora

Fungovanie injektora v systéme Common Rail

Pretože princíp fungovania vstrekovačov nafty je o niečo komplikovanejší ako princíp benzínových, má zmysel zvážiť podrobnejšie algoritmus ich fungovania na príklade vstrekovačov Common Rail skorých vydaní.

Ako funguje vstrekovač nafty

Na základe prijatých informácií riadi ECU rôzne prvky motora vrátane vstrekovačov paliva. Najmä na aké časové obdobie a presne kedy ich otvoriť (okamih otvorenia).

Vstrekovač nafty pracuje v troch fázach:

Tryska čerpadla

• Pred injekciou... Je to nevyhnutné, aby zmes paliva a vzduchu mala požadovanú kvalitu a pomer. V tomto štádiu sa do spaľovacej komory privádza malé množstvo paliva, aby sa zvýšila teplota a tlak v ňom. Toto sa deje na urýchlenie zapaľovania paliva počas hlavného vstrekovania.
• Hlavná injekcia... Na základe vysokého tlaku získaného v predchádzajúcom stupni sa vytvorí vysoko kvalitná homogénna horľavá zmes. Jeho úplné spaľovanie zaisťuje maximálny výkon motora a znižuje emisie škodlivých plynov.
• Dodatočná injekcia... V tomto štádiu sa vyčistí filter pevných častíc. Po hlavnom vstreknutí tlak v spaľovacej komore prudko poklesne a ihla injektora sa vráti na svoje miesto. Výsledkom je, že palivo prestáva prúdiť do spaľovacej komory.

Ďalej prejdime k zváženiu algoritmu, podľa ktorého pracuje vstrekovač dieselového motora:

1. Vačka vačkového hriadeľa pohybuje piestom vstrekovača a uvoľňuje jeho palivové kanály.
2. Palivo vstupuje do vstrekovača.
3. Ventil sa zatvorí, palivo prestane tiecť a v injektore sa začne hromadiť tlak.
4. Po dosiahnutí medzného tlaku (pre každý model je iný a predstavuje niekoľko MPa) sa ihla trysky zdvihne a dôjde k predbežnému vstrekovaniu (v niektorých prípadoch môžu byť dve predbežné vstrekovania).
5. Ventil sa opäť otvorí a pilotné vstrekovanie končí.
6. Palivo vstupuje do potrubia, jeho tlak klesá.
7. Ventil sa zatvorí, v dôsledku čoho tlak paliva začne opäť stúpať.
8. Po dosiahnutí prevádzkového tlaku (viac ako pri predbežnom vstrekovaní) sa uvoľní ihlová pružina vstrekovača a dôjde k hlavnému vstrekovaniu paliva. Čím vyšší je tlak v tryske, tým viac paliva vstúpi do spaľovacej komory a podľa toho sa vyvinie väčší výkon motora.
9. Ventil sa zatvorí, hlavná fáza vstrekovania končí, tlak klesá, ihla injektora sa vráti do pôvodnej polohy.
10. Dochádza k ďalšiemu vstrekovaniu paliva (zvyčajne sú to dve).

Akýkoľvek vstrekovač paliva sa vyznačuje nasledujúcimi technickými parametrami:

• Výkon. Toto je najdôležitejší parameter, ktorý charakterizuje množstvo paliva, ktoré vstrekne injektor za jednotku času. Zvyčajne sa meria v centimetroch kubických paliva za minútu.
• Dynamický rozsah práce... Tento indikátor charakterizuje minimálny čas vstrekovania paliva. Teda čas medzi otvorením a zatvorením vstrekovača paliva. Zvyčajne sa meria v milisekundách.
• Uhol striekania... Kvalita palivovej zmesi tvorenej v spaľovacej komore závisí od toho. Uvedené v stupňoch.
• Rozsah rozprašovacieho horáka... Tento indikátor určuje podiel, v ktorom sa budú nachádzať častice atomizovaného paliva, a spôsob, akým sa budú dávkovať do spaľovacej komory. Preto je tento ukazovateľ rozhodujúci aj pre tvorbu vysoko kvalitnej palivovej zmesi. Merané ako konvenčná vzdialenosť v milimetroch alebo ich deriváciách.

Každý výrobca injektorov má svoje vlastné označenia na šifrovanie technických údajov svojich produktov. Pri kúpe preto požiadajte predajcu o príslušné informácie alebo na internete.

Ak aspoň jeden z uvedených parametrov prekročí prípustné limity, vstrekovač bude pracovať nesprávne a vytvorí nekvalitnú zmes paliva a vzduchu. A to zase nepriaznivo ovplyvní činnosť motora vášho automobilu.

Pre motory s priamym vstrekovaním existuje aj samostatný typ vstrekovačov. Ich hlavným rozdielom je vysoká rýchlosť odozvy, ako aj zvýšené napätie, pri ktorom pracujú. Zvážme ich podrobnejšie.

Vstrekovače motora s priamym vstrekovaním

Injekčné zariadenie FSI

Tieto vstrekovače majú aj iný názov - GDI (FSI). Bol vynájdený v útrobách Mitsubishi, keď jeho inžinieri začali vyrábať motory s priamym vstrekovaním paliva, ktoré bežali na super chudé zmesi... Ich práca je založená na presnom načasovaní ovládania zdvíhania a spúšťania pracovnej ihly.

Takže v prípade konvenčných vstrekovacích motorov je doba otvorenia vstrekovača asi 2 ... 6 ms. A vstrekovače v motoroch pracujúcich na veľmi chudých zmesiach - asi 0,5 ms. Preto obvyklé napájanie štandardných 12 V do injektora už nemôže poskytnúť požadovanú rýchlosť odozvy. Na splnení tejto úlohy pracujú ďalej Technológie Peak-n-Hold, čo znamená „špičkové napätie a udržanie“.

Podstata tejto metódy je nasledovná. Do injektora je privádzané vysoké napätie (napríklad do injektorov uvedenej spoločnosti Mitsubishi sa dodáva napätie asi 100 V). Vďaka tomu cievka veľmi rýchlo dosiahne nasýtenie. Zároveň jeho vinutie nevyhorí v dôsledku existujúceho spätného EMF. A na udržanie jadra v cievke je potrebné magnetické pole s nižšou hodnotou. Preto je potrebný menší prúd.

Graf prúdu a napätia na injektore GDI

To znamená, že prevádzkový prúd v cievke najskôr veľmi rýchlo stúpa a potom rýchlo klesá. V tomto okamihu začína fáza zadržania. To znamená, že čas vstrekovania paliva je od začiatku impulzu do druhého indukčného výbuchu. Takéto metódy používajú automobilky Mitsubishi a General Motors.

Výrobcovia Mercedes a VW však využívajú vývoj firmy BOSCH. Podľa ich metódy systém neznižuje napätie, ale využíva modulácia šírky impulzu (PWM). Úloha implementácie tohto algoritmu je pridelená špeciálnemu bloku - Driver Injector. Spravidla sa nachádza v blízkosti vstrekovačov (napríklad spoločnosti Toyota a Mercedes umiestňujú jednotku do vodorovnej polohy v oblasti misky tlmiča, čo je dnes optimálne riešenie).

PWM na injektore FSI

Všetky motory FSI nad 90 koní vybavené vylepšeným palivovým systémom. Jeho rozdiel je:

• časti rampy vysokotlakového čerpadla a vstrekovača majú špeciálny antikorózny povlak, ktorý ich chráni pred účinkami palív s obsahom etanolu až 10%;
• riadenie vysokotlakového čerpadla zmenené;
• odtokové potrubie paliva (do nádrže), ktoré presakovalo pozdĺž piestu, bolo odstránené ako nepotrebné;
• Palivo vypúšťané cez bezpečnostný ventil namontovaný na vstrekovacej lište je odvádzané cez relatívne krátke potrubie do nízkotlakového okruhu pred vysokotlakovým čerpadlom.

Pokiaľ ide o prevádzku motorov GDI, stojí za zmienku, že je veľmi citlivý na kvalitu paliva, včasnú výmenu palivového filtra. Nezabudnite vyčistiť palivovú sústavu a včas vymeniť olej.

Výhody a nevýhody vstrekovačov paliva

Vstrekovače paliva ponúkajú nepochybne výhody oproti tradičnému karburátoru.Zahŕňajú najmä:

• úspory paliva umožnené presným dávkovaním;
• nízka úroveň emisií výfukových plynov do atmosféry, vysoká ekologickosť (lambda je v rozmedzí 0,98 ... 1,2);
• zvýšenie výkonu motora;
• ľahké naštartovanie motora za každého počasia;
• nie je potrebné manuálne nastavovanie vstrekovacieho systému;
• široké možnosti ovládania motora v rôznych režimoch (to znamená zlepšenie jeho dynamických a výkonových charakteristík);
• zloženie výfukových plynov zo vstrekovacích motorov spĺňa moderné požiadavky týkajúce sa tohto parametra a škodlivosti pre životné prostredie.

Avšak dýzy majú aj svoje nevýhody. Medzi nimi:

• vysoká pravdepodobnosť ich upchatia pri použití paliva nízkej kvality;
• vysoké náklady v porovnaní so starými systémami karburátora;
• nízka udržiavateľnosť trysky a jej jednotlivých jednotiek;
• potreba diagnostiky a opráv pomocou špeciálneho drahého zariadenia;
• vysoká závislosť od stálej dostupnosti napájania v automobilovej sieti (v moderných systémoch riadených elektronickými zariadeniami).

Napriek existujúcim nedostatkom sa však dnes vstrekovače používajú vo väčšine benzínových a naftových motorov automobilov ako technologicky vyspelejšie a ekologickejšie systémy vstrekovania paliva. Pokiaľ ide o naftové motory, boli staré mechanické vstrekovače vymenené za novšie s elektronickým ovládaním.

Umiestnenie trysiek

Umiestnenie injektorov sa môže líšiť v závislosti od typu injektorov a spôsobu vstrekovania. Najmä:

• Ak auto používa centrálne vstrekovanie paliva, potom sa na to použije jedna alebo dve dýzy, umiestnené vo vnútri sacieho potrubia, v blízkosti škrtiacej klapky. Takýto systém sa používal na starších automobiloch v čase, keď výrobcovia začali upúšťať od karburátorových motorov v prospech vstrekovacích.
• S distribuovanou injekciou palivo pre každý valec má vlastný vstrekovač. V tomto prípade to vidno v spodnej časti sacieho potrubia.
• Ak motor používa priame vstrekovanie palivapotom dýzy sú umiestnené v hornej oblasti stien valca... V takom prípade priamo vstrekujú palivo do spaľovacej komory.

Bez ohľadu na to, kde je tryska nainštalovaná, počas prevádzky sa znečistí. Preto je potrebné pravidelne kontrolovať ich stav a výkon. V príslušných článkoch na stránke sa dozviete podrobne: ako skontrolovať stav vstrekovačov nafty common rail, skontrolovať vstrekovače čerpadla alebo skontrolovať vstrekovacie trysky.

Čistenie injektorov

Na čistenie trysiek sa používajú dva spôsoby - ultrazvukový a chemická látka čistenie. Každá z týchto metód môže byť použitá za iných podmienok. Takže v procese kontaminácie palivového systému a najmä dýz sa na stenách vytvárajú tvrdé a mäkké usadeniny. Najskôr sa objavia mäkké, ktoré sa vplyvom chemických látok ľahko zmyjú. Keď sa mäkké usadeniny zhutnia, zmenia sa na tvrdé a dajú sa odstrániť iba pomocou ultrazvukového čistenia.

V ideálnom prípade by sa chemické čistenie trysiek malo vykonávať približne každých 20 tisíc kilometrov. A ultrazvukové nie viac ako 1-2 krát po celú dobu prevádzky, pretože ničí izoláciu vinutia.

Ak bola použitá tryska viac ako 100 tisíc kilometrov, potom je pre ňu chemické čistenie nielen nepraktické, ale aj škodlivé... Pri jeho procese sa môžu veľké častice tuhých usadenín odlomiť a keď vyjdú, môžu jednoducho upchať ihlu. Platí to najmä pre vstrekovače s priamym vstrekovaním paliva.

Porovnanie čistej (ľavej) a špinavej trysky (vpravo)

Pri použití ultrazvukového čistenia je dôležité vedieť, pri akom normálnom prevádzkovom napätí tryska pracuje. Faktom je, že štandardné napätie 12 V neposkytuje vysokú rýchlosť otvárania a zatvárania injektora. Preto v dnešnej dobe mnoho výrobcov automobilov používa znížené napätie. Napríklad vstrekovače Toyota pracujú pri 5 V, zatiaľ čo vstrekovače Citroen pracujú pri 3 V. Preto nemôžu byť napájané bežným napätím 12 V, pretože sa jednoducho spália. O napätí v injektoroch si povieme niečo nižšie.

Najlepšie čistenie bude dôsledné používanie metódy ultrazvukového a chemického čistenia... Takže v prvom štádiu sa tvrdé usadeniny zmenia na mäkké a v druhom sa odstránia pomocou chemikálií.

Existujú aj špeciálne prísady, ktoré sa majú pridať do palivovej nádrže... Ich funkciou je vypláchnuť vstrekovače, keď nimi prechádza palivo s čistiacim prostriedkom.

Obdobie medzi pravidelným používaním takýchto prísad sa líši a závisí od konkrétnej značky automobilu a použitého paliva. Musíte však pochopiť, že táto metóda je menej efektívna ako metódy opísané vyššie. Má zmysel ho používať pri výmene palivových filtrov alebo pravidelne po niekoľkých tisíckach kilometrov. Viac informácií o tom, ako vyčistiť trysku vlastnými rukami, nájdete tu.

Napätie injektora

Pozrime sa podrobnejšie na otázku, aké napätie sa dodáva do vstrekovačov motora. Najskôr musíte pochopiť, že sú riadené elektrickými impulzmi. Navyše „+“ z batérie je napájané priamo do injektora cez poistku, ale „-“ riadi ECU. To znamená, že v rôznych časoch je napätie cez injektor konštantné. Ak sa však meria pomocou osciloskop (multimetr v tomto prípade nemusí nič zobrazovať, pretože impulzy sú veľmi krátkodobé), potom toto zariadenie zobrazí priemernú hodnotu. Bude to závisieť od frekvencie, s akou sú impulzy vysielané do injektora.

Grafy napäťových impulzov na injektoroch

Grafy zobrazené na obrázku nám pomôžu odpovedať na otázku - aké napätie sa dodáva do injektora. Čím dlhšie sú napäťové impulzy privádzané do injektora, tým vyššie je priemerné prevádzkové napätie. (doba impulzu pre väčšinu strojov je v rozmedzí 1 ... 15 ms). A vysoké impulzy sú dané pri vysokých prevádzkových otáčkach motora. Preto čím vyššie sú rovnaké rýchlosti, tým vyššie bude priemerné prevádzkové napätie injektorov. To znamená, že napájanie 12 V je dodávané do injektorov (v skutočnosti o niečo menej kvôli miernemu poklesu napätia na riadiacom tranzistore), avšak pulzne.

Niektorí majitelia automobilov sa snažia otvoriť vstrekovač jednoduchým prúdom z batérie, aby ju vyčistili. Musí sa chápať ten stres nie je možné priamo napájať do injektora z batérie, pretože existuje riziko jeho zlyhania (vyhorenie jeho vinutia). Pulz sa dodáva do zariadenia cez tranzistorový spínač. Pôsobí krátko, pretože sa vinutie v tryske rýchlo zahreje a môže jednoducho zhorieť. V procese prevádzky motora je doba otvárania riadená ECU a jeho prirodzené chladenie, aj keď nevýznamné, je vykonávané prichádzajúcim palivom.

Ako už bolo spomenuté vyššie, výrobcovia automobilov používajú vstrekovače s rôznym pracovným napätím. Ideálnym riešením by preto bolo pozrieť sa na tieto informácie v jazyku manuál k autu alebo na webovej stránke výrobcu. Ak tieto informácie nenájdete, je potrebné starostlivo zvoliť výber napätia na otvorenie injektora.

V praxi skúsení motoristi odporúčajú na otvorenie injektora použiť špeciálny stojan.Vystačíte si však s jednoduchšími zariadeniami. Napríklad kúpte čínsky zdroj napájania s výstupným napätím nastaviteľným na 3 ... 12 V (zvyčajne v krokoch 1,5 V). Schéma zapojenia musí mať nevyhnutne tlačidlo bez stabilnej polohy (napríklad od bytového zvončeka). Na otvorenie injektora najskôr priveďte najmenšie napätie, ktoré sa zvyšuje, ak sa injektor neotvoril.

Ak máte vstrekovače s nízkym odporom, môžete ich otvoriť doslova na zlomok sekundy. Trysky s vysokým odporom možno nechať otvorené dlhšie - 2 ... 3 sekundy.

Môžete tiež použiť batériu skrutkovača. Po demontáži uvidíte takzvané „banky“ - malé batérie. Každý z nich produkuje napätie 1,2 V. Ich sériovým zapojením môžete dosiahnuť potrebné napätie na otvorenie injektora.

Ovládanie vstrekovača

Ako bolo uvedené vyššie, vstrekovače sú ovládané elektronickou riadiacou jednotkou (ECU) vozidla. Na základe informácií z mnohých senzorov jeho procesor rozhoduje o tom, ktoré impulzy sa majú aplikovať na injektor. Od toho závisia otáčky motora a jeho prevádzkový režim.

Vstupné údaje pre radič sú teda:

• poloha a rýchlosť kľukového hriadeľa;
• hmotnostné množstvo vzduchu spotrebovaného motorom;
• teplota chladiacej kvapaliny;
• poloha škrtiacej klapky;
• obsah kyslíka vo výfukových plynoch (v prítomnosti systému spätnej väzby);
• prítomnosť detonácie v motore;
• napätie v elektrickom obvode automobilu;
• rýchlosť stroja;
• poloha vačkového hriadeľa;
• prevádzka klimatizácie;
• teplota prichádzajúceho vzduchu;
• jazda po nerovnej ceste (so snímačom drsnej vozovky).

Program zabudovaný do riadiacej jednotky ECU vám umožňuje zvoliť optimálny prevádzkový režim motora, aby ste ušetrili palivo, zvoliť nominálny prevádzkový režim motora a zabezpečiť pohodlnú prevádzku vozidla.

Záver

Napriek jednoduchosti jeho zariadenia môžu vstrekovače paliva, ak nie sú správne udržiavané, spôsobiť majiteľom automobilov veľa problémov. Ak teda dôjde k ich upchatiu, automobil stratí svoje dynamické vlastnosti, objaví sa nadmerná spotreba paliva a dôjde k veľkému spáleniu výfukových plynov. Preto vám odporúčame sledovať stav vstrekovačov paliva motora automobilu a pravidelne ich čistiť. Pamätajte, že poruchy týchto v podstate triviálnych a lacných dielov sa môžu zmeniť na problémy s drahšími súčasťami v automobile.