Injectoare de combustibil pentru motoare pe benzină și diesel - informații generale

Injectoarele sunt un actuator conceput pentru a pulveriza combustibil în tractul de admisie al sistemului de alimentare cu combustibil sau în cilindrii unui motor cu ardere internă. Există următoarele tipuri de dispozitive - mecanice, electromagnetice, hidraulice, piezoelectrice. Injectoarele pentru motoarele pe benzină și diesel diferă în modul lor de funcționare. De asemenea, în diferite mărci de automobile, injectoarele funcționează cu tensiuni și presiuni diferite. Vă vom povesti despre toate acestea și multe altele în acest material.

Despre ce vom vorbi:

  • Tipuri de duze
  • Injecție directă
  • Avantaje și dezavantaje
  • Amplasarea duzelor
  • Curățarea duzelor
  • Tensiunea injectorului
  • Controlul injectorului

Injectoare de combustibil

Tipuri de duze

Să caracterizăm fiecare dintre tipurile enumerate separat și să începem cu injectoare electromagnetice . Sunt instalate pe motoare pe benzină. Duzele sunt compuse din următoarele componente - o electrovalvă, un ac de pulverizare și o duză.

Duză electromagnetică

Duză de injecție electromagnetică

Duză electro-hidraulică

Duză electro-hidraulică diesel

Principiul muncii lor este destul de simplu. Când se primește o comandă de la ECU-ul mașinii, se aplică tensiune electrovalvei, datorită căreia se creează un câmp magnetic în acesta, care atrage acul, eliberând astfel canalul din duză. În consecință, combustibilul trece prin el. De îndată ce tensiunea de pe supapă dispare, acul închide din nou duza sub influența arcului de retur și benzina nu mai este alimentată cu butelii.

Diferite tensiuni sunt aplicate injectoarelor de la diferiți producători de vehicule. Acest lucru trebuie luat în considerare la înlocuirea injectoarelor și la curățarea acestora.

Următorul tip este duzele electrohidraulice . Acestea sunt utilizate în motoarele diesel, inclusiv cele bazate pe sistemul Common Rail. Astfel de duze au un design mai complex. În special, acestea includ bobine de intrare și ieșire, o electrovalvă și o cameră de control. Injectorul funcționează după cum urmează.

Duză piezoelectrică

Duză piezoelectrică

Mișcarea se bazează pe utilizarea presiunii combustibilului atât în ​​timpul injecției, cât și când este oprit. În poziția inițială, electrovalva este deconectată și, în consecință, închisă. În acest caz, acul duzei este apăsat pe scaunul său sub presiunea combustibilului natural pe pistonul din camera de control. Adică nu există injecție de combustibil. Deoarece diametrul acului este mult mai mic decât diametrul pistonului, există o presiune mai mare asupra acestuia.

Când un semnal de la ECU este aplicat electrovalvei, acesta deschide clapeta de scurgere. În consecință, combustibilul începe să curgă în conducta de scurgere. Cu toate acestea, clapeta de admisie împiedică rapid egalizarea presiunii între camera de control și galeria de admisie. În consecință, presiunea asupra pistonului scade încet, în timp ce presiunea pe ac nu se schimbă. Prin urmare, acul crește sub presiunea diferențială și are loc injecția de combustibil.

Al treilea tip este duzele piezoelectrice . Sunt considerate cele mai avansate și sunt utilizate pe motoarele diesel echipate cu un sistem de alimentare cu combustibil common rail. Proiectarea unei astfel de duze include un element piezoelectric, un împingător, o supapă de comutare și un ac.

Rezistența electrică a injectoarelor piezoelectrice este de câteva zeci de kOhm.

În momentul în care combustibilul nu curge prin duză, acul său se așează strâns în scaunul său, deoarece presiunea ridicată a combustibilului îl apasă. Când se primește un semnal de la ECU către elementul piezoelectric, care este un actuator, atunci în acel moment crește în dimensiune (lungime) și, astfel, împinge pistonul. Ca rezultat, supapa se deschide și prin ea combustibilul intră în conducta de scurgere. Presiunea din partea de sus a acului scade și acul crește. În acest caz, se injectează combustibil.

Principalul avantaj al injectoarelor piezoelectrice este viteza mare de răspuns (de aproximativ 4 ori mai rapidă decât cele hidraulice). Acest lucru face posibilă efectuarea injecției multiple de combustibil într-un ciclu de motor. În procesul de alimentare, cantitatea de combustibil furnizat poate fi controlată în două moduri - timpul de expunere la elementul piezoelectric, precum și presiunea combustibilului în șină. Cu toate acestea, injectoarele piezoelectrice au un dezavantaj semnificativ - nu sunt reparabile.

Funcționarea duzei electromagnetice a motorului cu injecție

Funcționarea injectorului în sistemul Common Rail

Întrucât principiul de funcționare al injectoarelor diesel este oarecum mai complicat decât cel al injectoarelor de benzină, este logic să se ia în considerare mai detaliat algoritmul de funcționare al acestora folosind exemplul injectoarelor Common Rail de lansare timpurie.

Cum funcționează un injector diesel

Pe baza informațiilor primite, ECU controlează diferite elemente ale motorului, inclusiv injectoarele de combustibil. În special, pentru ce perioadă de timp și exact când să le deschideți (momentul deschiderii).

Injectorul diesel funcționează în trei faze:

Duza pompei

Duza pompei

  • Pre-injectare . Este necesar ca amestecul combustibil-aer să aibă calitatea și raportul dorit. În această etapă, o cantitate mică de combustibil este alimentată în camera de ardere pentru a-i crește temperatura și presiunea. Acest lucru se face pentru a accelera aprinderea combustibilului în timpul injecției principale.
  • Injecție principală . Pe baza presiunii ridicate obținute în etapa anterioară, se creează un amestec combustibil omogen de înaltă calitate. Arderea sa completă asigură puterea maximă a motorului și reduce emisiile de gaze nocive.
  • Injecție suplimentară . În această etapă, filtrul de particule este curățat. După injecția principală, presiunea din camera de ardere scade brusc, iar acul injectorului revine la locul său. Ca urmare, combustibilul încetează să mai curgă în camera de ardere.

În continuare, să trecem la luarea în considerare a algoritmului în conformitate cu care funcționează injectorul motorului diesel:

  1. Camera arborelui cu came deplasează pistonul injectorului, eliberând canalele de combustibil ale acestuia.
  2. Combustibilul intră în injector.
  3. Supapa se închide, combustibilul nu mai curge și presiunea începe să se acumuleze în injector.
  4. Când presiunea la limită este atinsă (pentru fiecare model este diferită și se ridică la câțiva MPa), acul duzei crește și are loc o injecție preliminară (în unele cazuri pot exista două injecții preliminare).
  5. Supapa se deschide din nou și pre-injecția se termină.
  6. Combustibilul intră în linie, presiunea acestuia scade.
  7. Supapa se închide, în urma căreia presiunea combustibilului începe să crească din nou.
  8. Când presiunea de funcționare este atinsă (mai mult decât cu injecția preliminară), arcul acului injectorului este eliberat și are loc injecția principală de combustibil. Cu cât presiunea din duză este mai mare, cu atât va intra mai mult combustibil în camera de ardere și, în consecință, se va dezvolta o putere mai mare a motorului.
  9. Supapa se închide, faza principală de injecție se termină, presiunea scade, acul injectorului revine la poziția inițială.
  10. Are loc o injecție suplimentară de combustibil (de obicei sunt două).

Orice injector de combustibil este caracterizat de următorii parametri tehnici:

  • Performanţă. Acesta este cel mai important parametru care caracterizează cantitatea de combustibil pe care injectorul o trece pe unitate de timp. De obicei măsurată în centimetri cubi de combustibil pe minut.
  • Gama dinamică de lucru . Acest indicator caracterizează timpul minim de injecție a combustibilului. Adică timpul dintre deschiderea și închiderea injectorului de combustibil. De obicei măsurată în milisecunde.
  • Unghiul de pulverizare . De acesta depinde calitatea amestecului de combustibil format în camera de ardere. Indicat în grade.
  • Gama lanternei de pulverizare . Acest indicator determină fracția în care vor fi localizate particulele de combustibil atomizate și modul în care vor fi introduse în camera de ardere. În consecință, acest indicator este, de asemenea, esențial pentru formarea unui amestec de combustibil de înaltă calitate. Măsurată ca distanță convențională în milimetri sau derivatele acestora.
Fiecare producător de injectoare are propriile denumiri pentru criptarea datelor tehnice ale produselor lor. Prin urmare, atunci când cumpărați, cereți vânzătorului informațiile relevante sau pe internet.

Dacă cel puțin unul dintre parametrii enumerați depășește limitele admise, injectorul va funcționa incorect și va forma un amestec combustibil-aer de calitate scăzută. Și, la rândul său, acest lucru va afecta negativ funcționarea motorului mașinii.

Există, de asemenea, un tip separat de injectoare pentru motoare cu injecție cu injecție directă. Principala lor diferență este viteza mare de răspuns, precum și tensiunea crescută la care operează. Să le luăm în considerare mai detaliat.

Injectoare pentru motor cu injecție directă

Injector FSI

Dispozitiv injector FSI

Acești injectori au, de asemenea, un alt nume - GDI (FSI). A fost inventat în interiorul Mitsubishi când inginerii săi au început să producă motoare cu injecție directă de combustibil, care funcționează pe amestecuri ultra-slabe . Munca lor se bazează pe momentul precis al acționării ridicării și coborârii acului de lucru.

Deci, la motoarele cu injecție convenționale, timpul de deschidere a injectorului este de aproximativ 2 ... 6 ms. Și injectoarele în motoarele care funcționează pe amestecuri super-slabe - aproximativ 0,5 ms. Prin urmare, alimentarea obișnuită de 12 V standard la injector nu mai poate asigura viteza de răspuns necesară. Pentru a îndeplini această sarcină, ei lucrează folosind tehnologia Peak-n-Hold , care înseamnă „tensiune de vârf și menținere”.

Esența acestei metode este următoarea. O injecție de înaltă tensiune este aplicată injectorului (de exemplu, o tensiune de aproximativ 100 V este aplicată injectorelor companiei Mitsubishi menționate). Ca urmare, bobina atinge saturația foarte repede. În același timp, înfășurarea sa nu arde din cauza EMF din spate existentă. Și pentru a ține miezul în bobină, este necesar un câmp magnetic cu o valoare mai mică. În consecință, este nevoie de mai puțin curent.

Graficul curentului și tensiunii injectorului GDI

Graficul curentului și tensiunii pe injectorul GDI

Adică curentul de funcționare din bobină crește mai întâi foarte repede, apoi scade rapid. În acest moment, începe faza Hold. Adică timpul de injecție a combustibilului este de la începutul impulsului până la a doua explozie inductivă. Astfel de metode sunt utilizate de producătorii de automobile Mitsubishi și General Motors.

Cu toate acestea, producătorii Mercedes și VW folosesc evoluțiile companiei BOSCH. Conform metodei lor, sistemul nu reduce tensiunea, ci folosește modulația lățimii pulsului (PWM). Sarcina implementării acestui algoritm este atribuită unui bloc special - Driver Injector. De regulă, este amplasat lângă injectoare (de exemplu, companiile Toyota și Mercedes plasează unitatea într-o poziție orizontală în zona cupei amortizorului, ceea ce reprezintă soluția optimă în prezent).

Modulația lățimii impulsului injectorului FSI

PWM pe injector FSI

Toate motoarele FSI de peste 90 CP echipat cu un sistem de combustibil îmbunătățit. Diferența sa este:

  • părțile pompei de înaltă presiune și ale rampelor injectorului au un strat special anticoroziv care le protejează de efectele combustibililor cu un conținut de etanol de până la 10%;
  • comanda pompei de înaltă presiune schimbată;
  • conducta de scurgere a combustibilului (către rezervor) care s-a scurs de-a lungul pistonului a fost eliminată ca fiind inutilă;
  • Combustibilul evacuat prin supapa de siguranță montată pe șina injectorului este deviat printr-o conductă relativ scurtă în circuitul de joasă presiune, în amonte de pompa de înaltă presiune.

În ceea ce privește funcționarea motoarelor GDI, trebuie remarcat faptul că este foarte sensibil la calitatea combustibilului, la înlocuirea la timp a filtrului de combustibil. Nu uitați să curățați sistemul de alimentare cu combustibil și să schimbați uleiul în timp util.

Avantajele și dezavantajele injectoarelor de combustibil

Fără îndoială, injectoarele de combustibil oferă avantaje față de carburatorul tradițional. În special, acestea includ:

  • economii de combustibil făcute posibile prin măsurare precisă;
  • nivel scăzut al emisiilor de gaze de eșapament în atmosferă, mediu ecologic (lambda este în intervalul 0,98 ... 1,2);
  • creșterea puterii motorului;
  • ușurința pornirii motorului pe orice vreme;
  • nu este nevoie de reglarea manuală a sistemului de injecție;
  • posibilități largi de control al motorului în diferite moduri (adică îmbunătățirea caracteristicilor sale dinamice și de putere);
  • Compoziția gazelor de eșapament de la motoarele cu injecție îndeplinește cerințele moderne în ceea ce privește acest parametru și nocivitatea pentru mediu.

Cu toate acestea, duzele au și dezavantajele lor. Printre ei:

  • probabilitate mare de înfundare a acestora atunci când se utilizează combustibil de calitate scăzută;
  • cost ridicat în comparație cu sistemele vechi de carburator;
  • menținerea redusă a duzei și a unităților sale individuale;
  • necesitatea diagnosticării și reparațiilor folosind echipamente speciale scumpe;
  • dependență mare de disponibilitatea constantă a sursei de alimentare în rețeaua auto (în sistemele moderne controlate de dispozitive electronice).

Cu toate acestea, în ciuda dezavantajelor existente, astăzi injectoarele sunt utilizate în majoritatea motoarelor pe benzină și diesel pentru automobile, ca sisteme de injecție de combustibil mai avansate tehnologic și ecologice. În ceea ce privește motoarele diesel, injectoarele mecanice vechi au fost înlocuite cu altele mai noi cu control electronic.

Amplasarea duzelor

În funcție de tipul duzelor și de metoda de injectare, poziția duzelor poate varia. În special:

  • Dacă mașina folosește injecție centrală de combustibil , atunci sunt folosiți unul sau două injectoare, situate în interiorul galeriei de admisie , în imediata vecinătate a supapei de accelerație. Un astfel de sistem a fost utilizat pe mașinile mai vechi într-un moment în care producătorii au început să abandoneze motoarele cu carburator în favoarea celor cu injecție.
  • Cu injecția de combustibil multipunct, este instalat un injector separat pentru fiecare cilindru. În acest caz, poate fi văzut la baza galeriei de admisie .
  • Dacă motorul utilizează injecție directă de combustibil , injectoarele sunt situate în regiunea superioară a pereților cilindrului . În acest caz, injectează direct combustibil în camera de ardere.

Indiferent de locul în care este instalată duza, aceasta se murdărește în timpul funcționării. Prin urmare, este necesar să le verificați periodic starea și performanța. În articolele relevante de pe site puteți afla în detaliu: cum să verificați starea injectoarelor diesel common rail, să verificați injectoarele pompei sau să verificați duzele de injecție.

Curățarea duzelor

Pentru a curăța duzele, se utilizează două metode - curățarea cu ultrasunete și uscarea . Fiecare dintre aceste metode poate fi utilizată în condiții diferite. Deci, în procesul de contaminare a sistemului de alimentare cu combustibil și, în special, a duzelor, se formează depozite dure și moi pe pereți. La început apar cele moi, care se spală ușor sub influența substanțelor chimice. Când depozitele moi sunt compactate, acestea se transformă în cele dure și puteți scăpa de ele numai cu ajutorul curățării cu ultrasunete.

În mod ideal, curățarea uscată a duzelor ar trebui efectuată aproximativ la fiecare 20 de mii de kilometri. Și ultrasunete de cel mult 1-2 ori pe întreaga perioadă de funcționare, deoarece distruge izolația înfășurării.

Dacă duza a fost utilizată pentru mai mult de 100 de mii de kilometri , atunci curățarea chimică nu este doar impracticabilă pentru aceasta, ci și dăunătoare . În procesul său, particulele mari de depuneri solide se pot rupe și, atunci când ies, pot înfunda pur și simplu acul. Acest lucru este valabil mai ales pentru injectoarele cu injecție directă de combustibil.

Curățarea duzelor

Compararea duzelor curate (stânga) și murdare (dreapta)

Atunci când utilizați curățarea cu ultrasunete, este important să știți la ce tensiune normală de funcționare funcționează duza. Faptul este că tensiunea standard de 12 V nu asigură o viteză mare de deschidere și închidere a injectorului. Prin urmare, în zilele noastre, mulți producători auto folosesc tensiune redusă. De exemplu, injectoarele Toyota funcționează la 5 V, în timp ce injectoarele Citroen funcționează la 3 V. Prin urmare, nu pot fi alimentate cu tensiunea comună de 12 V, deoarece vor arde pur și simplu. Vom vorbi despre tensiunea peste injectoare puțin mai jos.

Cea mai bună curățare va fi utilizarea consecventă a metodelor de curățare cu ultrasunete și chimice . Deci, în prima etapă, depunerile dure se transformă în depozite moi, iar în cea de-a doua, sunt îndepărtate cu ajutorul substanțelor chimice.

Există, de asemenea, aditivi speciali pentru adăugarea la rezervorul de combustibil . Funcția lor este de a spăla injectorele atunci când combustibilul cu un agent de curățare trece prin ele.

Perioada dintre utilizarea periodică a acestor aditivi este diferită și depinde de marca specifică a mașinii și de combustibilul utilizat. Cu toate acestea, trebuie să înțelegeți că această metodă este mai puțin eficientă decât cele descrise mai sus. Este logic să îl folosiți la înlocuirea filtrelor de combustibil sau periodic după câteva mii de kilometri. Aici puteți găsi mai multe informații despre cum să curățați o duză cu propriile mâini.

Tensiunea injectorului

Să ne gândim mai detaliat la întrebarea ce tensiune este alimentată cu injectorele motorului. În primul rând, trebuie să înțelegeți că acestea sunt controlate de impulsuri electrice. Mai mult, „+” din baterie este alimentat direct la injector prin siguranță, dar „-” controlează ECU. Adică, în momente diferite, tensiunea pe injector este constantă. Cu toate acestea, dacă efectuați o măsurare utilizând un osciloscop (un multimetru în acest caz poate să nu arate nimic, deoarece impulsurile sunt foarte scurte), atunci acest dispozitiv va afișa valoarea medie. Va depinde de frecvența cu care impulsurile sunt trimise la injector.

Tensiunea injectorului

Grafice de impulsuri de tensiune ale injectorului

Graficele prezentate în figură ne vor ajuta să răspundem la întrebarea - ce tensiune este furnizată injectorului. Cu cât impulsurile de tensiune furnizate injectorului sunt mai lungi, cu atât este mai mare tensiunea medie de funcționare (durata impulsului pentru majoritatea mașinilor este între 1 ... 15 ms). Și impulsurile lungi sunt date la viteze mari de funcționare ale motorului. În consecință, cu cât aceste viteze sunt mai mari, cu atât va fi mai mare tensiunea medie de funcționare la injectoare. Adică, 12 V de lucru este furnizat injectorilor (de fapt, puțin mai puțin din cauza unei ușoare căderi de tensiune pe tranzistorul de control), totuși, într-un impuls.

Unii proprietari de mașini încearcă să deschidă injectorul pur și simplu aplicând curent din baterie pentru a-l curăța. Trebuie să se înțeleagă că tensiunea nu poate fi aplicată direct de la baterie la injector , deoarece există riscul ca aceasta să se defecteze (înfășurarea acestuia va arde). Un impuls este furnizat dispozitivului printr-un comutator cu tranzistor. Funcționează pentru o perioadă scurtă de timp, deoarece înfășurarea din duză se încălzește rapid și poate arde pur și simplu. În procesul de funcționare a motorului, timpul de deschidere este controlat de ECU, iar răcirea sa naturală, deși nesemnificativă, este efectuată de combustibilul primit.

După cum sa menționat mai sus, producătorii de mașini folosesc injectoare cu tensiuni de funcționare diferite. Prin urmare, soluția ideală ar fi să vă uitați la aceste informații în manualul mașinii sau pe site-ul producătorului. Dacă nu găsiți aceste informații, atunci selectarea tensiunii pentru deschiderea injectorului trebuie abordată cu atenție.

În practică, șoferii experimentați recomandă utilizarea unui suport special pentru a deschide injectorul. Cu toate acestea, vă puteți descurca cu dispozitive mai simple. De exemplu, cumpărați o sursă de alimentare chineză cu o tensiune de ieșire reglabilă în 3 ... 12 V (de obicei în trepte de 1,5 V). Diagrama de conectare trebuie să aibă neapărat un buton fără o poziție stabilă (de exemplu, dintr-un clopot de apartament). Pentru a deschide injectorul, aplicați mai întâi cea mai mică tensiune, crescând-o dacă injectorul nu s-a deschis.

Dacă aveți injectoare cu impedanță redusă, le puteți deschide literalmente pentru o fracțiune de secundă. Injectoarele cu rezistență ridicată pot fi ținute deschise mai mult timp - 2 ... 3 secunde.

De asemenea, puteți utiliza o baterie cu șurubelniță. După ce l-ați dezasamblat, veți vedea așa-numitele „bănci” - baterii mici. Fiecare dintre ele produce o tensiune de 1,2 V. Prin conectarea lor în serie, puteți obține tensiunea necesară pentru a deschide injectorul.

Controlul injectorului

După cum sa menționat mai sus, injectoarele sunt controlate de unitatea de control electronic (ECU) a vehiculului. Pe baza informațiilor de la numeroși senzori, procesorul său ia decizii cu privire la impulsurile care trebuie aplicate injectorului. Viteza motorului și modul său de funcționare depind de aceasta.

Deci, datele de intrare pentru controler sunt:

Arzător de combustibil
  • poziția și viteza arborelui cotit;
  • cantitatea de masă de aer consumată de motor;
  • temperatura agentului de răcire;
  • poziția clapetei de accelerație;
  • conținutul de oxigen din gazele de eșapament (în prezența unui sistem de feedback);
  • prezența detonării în motor;
  • tensiunea în circuitul electric al mașinii;
  • viteza mașinii;
  • poziția arborelui cu came;
  • functionarea aparatului de aer conditionat;
  • temperatura aerului de intrare;
  • condus pe drum neuniform (cu un senzor de drum accidentat).

Programul încorporat în controlerul ECU vă permite să selectați modul optim de funcționare a motorului pentru a economisi combustibil, selectați modul de funcționare nominal al motorului și pentru a asigura o funcționare confortabilă a mașinii.

Concluzie

În ciuda simplității dispozitivului său, injectoarele de combustibil, dacă sunt întreținute necorespunzător, pot aduce multe probleme proprietarului mașinii. Deci, dacă sunt înfundate, mașina își va pierde caracteristicile dinamice, va apărea un consum excesiv de combustibil și va exista o cantitate mare de arsură în gazele de eșapament. De aceea, vă recomandăm să monitorizați starea injectoarelor de combustibil ale motorului mașinii dvs. și să le curățați periodic. Amintiți-vă, defecțiunile cu aceste piese esențial banale și ieftine se pot transforma în probleme cu piesele mai scumpe din mașina dvs.