Bränsleinsprutningssystem

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 26 februari 2022; kontroller kräver 3 redigeringar .

Bränsleinsprutningssystem - bränsleförsörjningssystem , den största skillnaden från förgasarsystemet - bränsleförsörjning utförs genom forcerad bränsleinsprutning med hjälp av munstycken i insugningsröret eller i cylindern .

Systemet har installerats massivt på bensinbilsmotorer sedan 1980-talet; bilar med ett sådant kraftsystem kallas ofta för bränsleinsprutning . Inom flyget på kolvmotorer började ett sådant system användas mycket tidigare - från 1930-talet, men på grund av den låga nivån av elektronisk teknik och precisionsmekanik under dessa år förblev det ofullkomligt. Början av jet-eran ledde till att arbetet med bränsleinsprutningssystem upphörde. Den "andra ankomsten" av insprutning i flyget ( lättmotor ) inträffade redan i slutet av 1990-talet.

Enhet

I insprutningssystemet sprutas bränsle in i luftströmmen av speciella munstycken - injektorer .

Klassificering

Beroende på installationspunkten och antalet munstycken:

Enkelinsprutning , central insprutning eller enkelpunktsinsprutning [1] - ett munstycke för alla cylindrar, placerat som regel i stället för förgasaren (på insugningsröret ). För närvarande impopulär på grund av ökade miljökrav: från och med Euro-3 kräver miljöstandarden en individuell bränsledosering för var och en av cylindrarna. Enstaka injektioner kännetecknades av sin enkelhet och mycket höga tillförlitlighet, främst på grund av det faktum att munstycket är placerat på en relativt bekväm plats, i en kall luftström.
Portinsprutning , eller flerpunktsinsprutning [1] - varje cylinder betjänas av ett separat isolerat munstycke i insugningsröret nära insugningsventilen. Samtidigt finns det flera typer av distribuerad injektion:

Samtidigt - alla munstycken öppnar samtidigt.
Parparallellt - munstycken öppnar parvis, med ett munstycke som öppnar omedelbart före insugningsslaget och det andra före avgasslaget. På grund av att ventiler är ansvariga för att få in bränsle-luftblandningen i cylindrarna, har detta ingen stark effekt. I moderna motorer används fasinsprutning, parvis-parallell används endast vid start av motorn och i nödläge om kamaxelns lägessensor (den så kallade fasen) går sönder.
Fasad injektion - varje munstycke styrs separat och öppnar strax före insugningsslaget.
Direktinsprutning [2] - bränsle sprutas direkt in i förbränningskammaren.

Bränslesystemhantering

För närvarande styrs bränsleförsörjningssystem av speciella mikrokontroller , denna typ av kontroll kallas elektronisk. Funktionsprincipen för ett sådant system är baserad på det faktum att beslutet om ögonblicket och varaktigheten för öppningen av injektorerna fattas av mikrokontrollern , baserat på data från sensorerna. På tidiga modeller av bränsleförsörjningssystemet fungerade speciella mekaniska enheter som en styrenhet.

Hur det fungerar

Under systemdrift får regulatorn information från speciella sensorer om följande parametrar:

vevaxelns läge och hastighet;
massluftflöde av motorn;
kylvätsketemperatur;
gasspjällsläge;
syrehalten i avgaserna (i ett återkopplingssystem);
närvaron av detonation i motorn;
spänning i bilens nätverk ombord;
fordonshastighet;
kamaxelposition (i ett system med sekventiell distribuerad bränsleinsprutning);
begäran om att slå på luftkonditioneringen (om den är installerad på bilen);
grov väg (ojämn väg sensor);
inloppsluftens temperatur.

Baserat på den mottagna informationen styr regulatorn följande system och enheter:

bränsleförsörjning (injektorer och elektrisk bränslepump),
tändningssystem,
tomgångskontroll,
adsorbator för bensinångåtervinningssystemet (om detta system finns på bilen),
motorkylningsfläkt,
luftkonditioneringskompressorkoppling (om bilen har en sådan),
diagnostiskt system.

Att ändra parametrarna för elektronisk injektion kan ske bokstavligen "i farten", eftersom kontrollen utförs av programvara och kan ta hänsyn till ett stort antal mjukvarufunktioner och data från sensorer. Moderna elektroniska insprutningssystem kan också anpassa arbetsprogrammet till en specifik instans av motorn, till körstilen och många andra egenskaper och specifikationer. Tidigare användes ett mekaniskt insprutningskontrollsystem.

För snabb upptäckt av insprutningsfel används datordiagnostik för bränsleinsprutningssystemet [3] .

Fördelar

Fördelar jämfört med motorer utrustade med ett förgasarbränsleförsörjningssystem (i samband med motorer med elektronisk styrenhet ):

En betydande minskning av bränsleförbrukningen även i tidiga system (till exempel en VAZ-21214 Niva-bil utrustad med ett insprutningssystem av de första generationerna har en genomsnittlig bränsleförbrukning på 30-40% mindre än en liknande VAZ-21213-bil utrustad med en förgasare). Moderna system ger bränsleförbrukningen cirka 2 gånger lägre än den för de senaste generationerna av förgasade fordon med samma vikt och slagvolym.
Betydande ökning av motoreffekten, speciellt vid låga varvtal.
Starten av motorn är förenklad och helautomatiserad.
Automatiskt underhåll av erforderligt tomgångsvarvtal.
Bredare motorstyrningsalternativ (förbättrad dynamik och kraftegenskaper hos motorn).
Det kräver inte manuell justering av injektionssystemet, eftersom det utför självjustering baserat på data som överförs av syresensorer, såväl som på basis av mätning av ojämn rotation av vevaxeln.
Bibehåller en ungefär stökiometrisk blandning, vilket avsevärt minskar utsläppen av oförbrända kolväten och säkerställer maximal effekt av användningen av redoxkatalysatorer . Som ett resultat av detta har utsläppen av giftiga förbränningsprodukter minskat många gånger om. Till exempel var kolmonoxidutsläppen från de senaste generationerna av förgasarbilar cirka 20-30 g/kWh, för Euro-2-insprutade bilar var det redan 4 g/kWh och för Euro-5-bilar var det bara 1, 5 g/ kWh.
Stora möjligheter till självdiagnos och självjustering av parametrar, vilket förenklar processen med fordonsunderhåll. Faktum är att insprutningssystem, från och med Euro-3, inte kräver något periodiskt underhåll alls (endast byte av felaktiga element krävs).
Det bästa bilstöldskyddet. Utan tillstånd från startspärren tillför inte motorstyrenheten bränsle till motorn.
Möjligheten att minska huvens höjd, eftersom insprutningssystemets delar är placerade på sidorna av motorn och inte ovanför motorn, som de flesta bilförgasare.
I förgasarsystem, när motorn inte är igång eller när den körs med låga hastigheter, på grund av avdunstning av bensin från förgasaren, är hela vägen, från luftfiltret till insugningsventilen, fylld med en brännbar blandning, volymen av vilket i flercylindriga motorer är ganska stort. Funktionsstörningar i tändsystemet eller felaktigt inställda ventilspel kan göra att lågor strömmar ut i insugningsröret och antänder den brännbara blandningen i det, vilket orsakar höga ljud och kan leda till brand eller skador på kraftsystemets enheter. I injektionssystem tillförs bensin endast i det ögonblick som insugningsventilen för motsvarande cylinder öppnas och ackumuleringen av den brännbara blandningen i insugningskanalen sker inte.
Förgasarens funktion beror på dess position i rymden. Till exempel fungerar de flesta bilförgasare med allvarliga kränkningar när bilen rullar så tidigt som 15 grader. Insprutningssystem har inte ett sådant beroende.
Förgasarens funktion är starkt beroende av atmosfärstrycket, vilket är särskilt kritiskt vid drift av bilmotorer i bergen, såväl som för flygplansmotorer. Insprutningssystem har inte ett sådant beroende.

Nackdelar

De största nackdelarna med motorer med styrenhet jämfört med förgasare:

Den höga kostnaden för noder (det var relevant fram till ca 2005).
Låg underhållsbarhet av element (förlorad relevans på grund av utvecklingen av deras massproduktion och ökad tillförlitlighet).
Höga krav på bränslets fraktionella sammansättning.
Behovet av specialiserad personal och utrustning för diagnostik, underhåll och reparation, de höga kostnaderna för reparationer (förlorad relevans på grund av den massiva distributionen av mobila enheter och diagnostiska program).
Beroende av strömförsörjning och det kritiska kravet på konstant matningsspänning (för en modernare version, elektroniskt styrd), vilket under lång tid höll tillbaka användningen av elektroniskt styrd insprutning inom flyget, på snöskotrar och utombordsmotorer.
Tillförseln av bensin under tryck, vilket i händelse av en olycka ökar sannolikheten för brand. Därför fanns det i tidiga system en automatisk strömbrytare i bränslepumpkretsen som utlöstes vid kollisionen, och i moderna system stänger styrenheten av bränslepumpen i nödsituationer.

Historik

Uppkomsten och tillämpningen av injektionssystem inom luftfarten

Förgasarsystem för arbete i vinkel mot horisonten måste kompletteras med en mängd olika anordningar eller så måste specialdesignade förgasare användas. Direktinsprutningssystemet för flygplansmotorer är ett bekvämt alternativ till förgasare, eftersom injektionssystemet för insprutning, av design, fungerar i vilken position som helst i förhållande till tyngdriktningen.

Den första experimentella motorn i Ryssland med ett insprutningssystem tillverkades 1916 av Mikulin och Stechkin .

År 1936 var de första uppsättningarna av bränsleutrustning för direktinsprutning av bensin i cylindrar klara hos Robert Bosch , som ett år senare började masstillverkas på Daimler-Benz DB 601 V-formad 12-cylindrig motor . Det var dessa 33,9-litersmotorer som i synnerhet var utrustade med de viktigaste Luftwaffe Messerschmitt Bf 109-jaktplanen . Och om DB 600-förgasarmotorn utvecklade 900 hk under start. s., då gjorde DB 601 med insprutning det möjligt att öka effekten till 1100 hk. c. och mer. Senare gick en nio-cylindrig "stjärna" BMW 132 med ett liknande kraftsystem in i serien - en licensierad Pratt & Whitney Hornet flygplansmotor, som BMW har tillverkat sedan 1928 . Den installerades också till exempel på Junkers Ju 52 transportflygplan . Flygplansmotorer i England, USA och Sovjetunionen var vid den tiden uteslutande förgasade. Det japanska injektionssystemet på Mitsubishi A6M Zero-jaktplanen krävde spolning efter varje flygning och var därför inte populärt bland trupperna.

Först 1940 , när Sovjetunionen lyckades köpa prover av de senaste tyska flygplansmotorerna med insprutning, fick arbetet med att skapa inhemska direktinsprutningssystem en ny impuls. Massproduktion av sovjetiska högtryckspumpar och munstycken, skapade på basis av tyska, började dock först i mitten av 1942 - den stjärnformade motorn ASh-82FN , som sattes på La-5 , La-7 fighters och Tu-2 bombplan , blev den förstfödda . ASh-82FN-insprutningsmotorn visade sig vara så framgångsrik att den tillverkades i många årtionden till, använd på Mi-4- helikoptrar och Il-14- flygplan .

I slutet av kriget tog de med sig sin injektionsversion till serien i USA. Till exempel matades motorerna i den "flygande fästningen" Boeing B-29 också med bensin genom munstycken.

Början av jet-eran ledde till att arbetet med injektionssystem upphörde. På tunga och höghastighetsflygplan användes turboprop- och jetmotorer, och kolvmotorer installerades endast på låghastighets, lätta, lågmanövrerade flygplan och helikoptrar som kunde fungera normalt med ett förgasarkraftsystem.

Användningen av insprutningssystem inom bilindustrin

Motorstyrningssystem inom bilindustrin har använts sedan 1951, då ett mekaniskt direktinsprutningssystem av bensin tillverkat av det västtyska företaget Bosch var försett med en tvåtaktsmotor av 700 Sport minikompaktkupé tillverkad av Goliath från Bremen. 1954 dök Mercedes-Benz 300 SL ( "måsvingen" ) kupé upp, vars motor var utrustad med ett liknande mekaniskt Bosch-insprutningssystem [4] . I början av 1950- och 1960-talen arbetade Chrysler och GAZ aktivt med elektroniska bränsleinsprutningssystem . Ändå, före eran av uppkomsten av billiga mikroprocessorer och införandet av strikta krav på nivån av skadliga utsläpp från bilar, var idén om injektion inte populär, och först från slutet av 1970-talet började alla världens ledande biltillverkare att introducera dem i stor skala.

Den första produktionsmodellen med elektroniskt styrd bensininsprutning var 1967 års modell Rambler Rebel sedan , som tillverkades av Nash , som var en del av AMC- koncernen som en division . Den nedre V-formade "åttan" Rebel med en volym på 5,4 liter i förgasarversionen utvecklade 255 hk. med., och i den anpassade versionen av Electrojector redan 290 liter. Med. Accelerationen till 100 km/h i en sådan sedan tog mindre än 8 sekunder.

I början av 2000-talet hade multiport och direkt elektroniska insprutningssystem praktiskt taget ersatt förgasare i personbilar och lätta nyttofordon.

Tillverkare av injektionssystem

Bendix-injektionssystemet

Electrojector är det första kommersiella elektroniska bränsleinsprutningssystemet utvecklat av Bendix . Patenten för Electrojector-insprutningssystemet såldes därefter till Bosch.

Bosch injektionssystem

Impulsmekaniska injektionssystem baserade på flersektionsinsprutningspumpar .

De användes på kolvflygplansmotorer och motorer i efterkrigstidens sport- och racerbilar.

Jetronic- system som inte är relaterade till tändsystem i sitt arbete.

De användes på Europatillverkade personbilar från 1960-talet till 2000-talet.

Motronic system som fungerar tillsammans med tändsystem

De användes på personbilar av europeisk produktion från 1990-talet till 2010-talet.

General Motors insprutningssystem

GM Multec Central - centralt bränsleinsprutningssystem (monoinsprutning)
MulTec-S (Multiple Technology) - centralt bränsleinsprutningssystem
Multitec-F 1996-2001
Multitec-H 1998-2003
MulTec-M - flerpunktsinsprutningssystem
Multitec-U 1996-2001

VAG-insprutningssystem

Digifant - multiport bränsleinsprutningssystem
Digijet - multiport bränsleinsprutningssystem

Se även

Anteckningar

↑ 12 Bosch . Bilkatalog. 3:e uppl. - M .: "Bakom ratten", 2012. - 1280 sid.
↑ Diagnostiska termer, definitioner, förkortningar och akronymer för elektriska/elektroniska system - motsvarar ISO/TR 15031-2 . Hämtad 12 juli 2013. Arkiverad från originalet 10 oktober 2013. (obestämd)
↑ Datordiagnostik av bilens insprutningssystem (otillgänglig länk) . Hämtad 3 september 2017. Arkiverad från originalet 3 september 2017. (obestämd)
↑ Electrojector och dess ättlingar . Tillträdesdatum: 30 januari 2009. Arkiverad från originalet den 1 mars 2009. (obestämd)