Drivstoffinjektorer for bensin- og dieselmotorer - generell informasjon

Injektorer - et aktuator designet for å forstøve drivstoff i inntakskanalen til drivstoffsystemet eller i sylindrene til en forbrenningsmotor. Det er følgende typer av disse enhetene - mekaniske, elektromagnetiske, hydrauliske, piezoelektriske. Injektorer for bensin- og dieselmotorer er forskjellige i måten de fungerer på. I forskjellige bilmerker jobber injektorer også med forskjellige spenninger og trykk. Vi vil fortelle deg om alt dette og mye mer i dette materialet.

Hva vi snakker om:

• Typer av dyser
• Direkte injeksjon
• Fordeler og ulemper
• Plassering av dyser
• Rengjøring av injektorene
• Injektor spenning
• Injektorstyring

Typer av dyser

La oss karakterisere hver av de oppførte typene hver for seg, og begynne med elektromagnetiske injektorer... De er installert i bensinmotorer. Dysene består av følgende komponenter - en magnetventil, en spraynål og en dyse.

Elektromagnetisk injeksjonsdyse

Diesel elektrohydraulisk dyse

Prinsippet for arbeidet deres er ganske enkelt. Når en kommando mottas fra bilens ECU, påføres spenning på magnetventilen, som forårsaker et magnetfelt i den, som trekker inn nålen og derved frigjør kanalen i dysen. Følgelig går drivstoff gjennom det. Så snart spenningen på ventilen forsvinner, lukker nålen dysen igjen under påvirkning av returfjæren, og bensin tilføres ikke lenger sylindrene.

Ulike spenninger leveres til injektorer fra forskjellige bilprodusenter. Dette må tas i betraktning når du bytter og rengjør injektorer.

Den neste typen er elektrohydrauliske dyser... De brukes i dieselmotorer, inkludert de som er basert på Common Rail-systemet. Slike dyser har en mer kompleks design. Spesielt inkluderer de en inntaks- og avløpsdrossel, en magnetventil og et kontrollkammer. Injektoren fungerer som følger.

Piezoelektrisk dyse

Bevegelsen er basert på bruk av drivstofftrykk både under injeksjonen og når den stoppes. I utgangsposisjonen er magnetventilen avsluttet og følgelig lukket. I dette tilfellet blir dysenålen presset mot setet under naturlig drivstofftrykk på stempelet i kontrollkammeret. Det vil si at det ikke er noen drivstoffinjeksjon. Siden diameteren på nålen er mye mindre enn stempelets diameter, er det mer trykk på den.

Når et signal fra ECU påføres magnetventilen, åpner den avløpsgassen. Følgelig begynner drivstoff å strømme inn i avløpsledningen. Inntaksgassen forhindrer imidlertid raskt trykkutjevningen mellom kontrollkammeret og innsugningsmanifolden. Følgelig avtar trykket på stempelet sakte, mens trykket på nålen ikke endres. Derfor stiger nålen under differensialtrykk og drivstoffinjeksjon oppstår.

Den tredje typen er piezoelektriske dyser... De regnes som de mest avanserte og brukes på dieselmotorer utstyrt med et common rail drivstoffsystem. Utformingen av en slik dyse inkluderer et piezoelektrisk element, en skyver, en bryterventil og en nål.

Den elektriske motstanden til piezoelektriske injektorer er flere titalls kOhm.

I det øyeblikket drivstoff ikke strømmer gjennom dysen, sitter nålen tett i setet, siden høyt drivstofftrykk presser på det. Når et signal mottas fra ECU til det piezoelektriske elementet, som er en aktuator, øker det i det øyeblikket i størrelse (lengde), og skyver dermed stempelet.Som et resultat åpnes ventilen, og gjennom den kommer drivstoffet inn i avløpsledningen. Trykket øverst på nålen avtar og nålen stiger. I dette tilfellet injiseres drivstoff.

Den største fordelen med piezoelektriske injektorer er høy hastighet på deres respons (omtrent 4 ganger raskere enn hydraulisk). Dette gjør det mulig å utføre flere drivstoffinnsprøytninger i en motorsyklus. I løpet av matingen kan mengden tilført drivstoff styres på to måter - tidspunktet for eksponering for det piezoelektriske elementet, samt drivstofftrykket i skinnen. Imidlertid har piezoelektriske injektorer en betydelig ulempe - de kan ikke repareres.

Driften av den elektromagnetiske dysen til injeksjonsmotoren

Driften av injektoren i Common Rail-systemet

Siden prinsippet om drift av dieselinjektorer er noe mer komplisert enn for bensin, er det fornuftig å se nærmere på algoritmen for deres drift ved hjelp av eksemplet med Common Rail-injektorer for tidlige utgivelser.

Hvordan fungerer en dieselinjektor

Basert på mottatt informasjon styrer ECU forskjellige motorelementer, inkludert drivstoffinjektorer. Spesielt for hvilken periode og nøyaktig når du skal åpne dem (øyeblikk for åpning).

Dieselinjektoren fungerer i tre faser:

Pumpedyse

• Forinjeksjon... Det er nødvendig slik at drivstoff-luftblandingen har ønsket kvalitet og forhold. På dette stadiet mates en liten mengde drivstoff inn i forbrenningskammeret for å øke temperaturen og trykket i det. Dette gjøres for å øke tenningen av drivstoffet under hovedinnsprøytningen.
• Hovedinjeksjon... Basert på høyt trykk oppnådd i forrige trinn, opprettes en homogen brennbar blanding av høy kvalitet. Dens komplette forbrenning sikrer maksimal motoreffekt og reduserer utslipp av skadelige gasser.
• Ytterligere injeksjon... På dette stadiet blir dieselpartikkelfilteret renset. Etter hovedinjeksjonen synker trykket i forbrenningskammeret kraftig, og injeksjonsnålen går tilbake til sin plass. Som et resultat slutter drivstoff å strømme inn i forbrenningskammeret.

Deretter, la oss gå videre til å vurdere algoritmen i samsvar med hvilken dieselmotorinjektoren fungerer:

1. Kamakselens kam beveger stempelet på injektoren og frigjør drivstoffkanalene.
2. Drivstoff kommer inn i injektoren.
3. Ventilen lukkes, drivstoff slutter å strømme, og trykket begynner å bygge seg opp i injektoren.
4. Når grensetrykket er nådd (for hver modell er det forskjellig, og utgjør flere MPa), stiger dysenålen, og det oppstår en foreløpig injeksjon (i noen tilfeller kan det være to foreløpige injeksjoner).
5. Ventilen åpnes igjen og pilotinjeksjonen avsluttes.
6. Drivstoff kommer inn i ledningen, trykket avtar.
7. Ventilen lukkes, som et resultat av at drivstofftrykket begynner å øke igjen.
8. Når driftstrykket er nådd (mer enn ved den foreløpige injeksjonen), frigjøres injeksjonens nålfjær og hovedinnsprøytningen. Jo høyere trykket i dysen er, desto mer drivstoff kommer inn i forbrenningskammeret, og følgelig vil jo større motoreffekt utvikle seg.
9. Ventilen lukkes, hovedinnsprøytningsfasen avsluttes, trykket synker, injeksjonsnålen går tilbake til sin opprinnelige posisjon.
10. Ytterligere drivstoffinjeksjon skjer (vanligvis er det to).

Enhver drivstoffinjektor er preget av følgende tekniske parametere:

• Opptreden. Dette er den viktigste parameteren som karakteriserer mengden drivstoff som injektoren passerer per tidsenhet. Vanligvis målt i kubikkcentimeter drivstoff per minutt.
• Dynamisk arbeidsområde... Denne indikatoren karakteriserer minimum drivstoffinnsprøytningstid. Det vil si tiden mellom åpning og lukking av drivstoffinjektoren. Vanligvis målt i millisekunder.
• Sprayvinkel... Kvaliteten på drivstoffblandingen som dannes i forbrenningskammeret, avhenger av den. Indikert i grader.
• Spray Torch Range... Denne indikatoren bestemmer brøkdelen som de forstøvede drivstoffpartiklene vil være plassert i, og hvordan de vil mates inn i forbrenningskammeret. Følgelig er denne indikatoren også kritisk for dannelsen av en drivstoffblanding av høy kvalitet. Målt som en konvensjonell avstand i millimeter eller deres derivater.

Hver injektorprodusent har sine egne betegnelser for å kryptere de tekniske dataene til sine produkter. Derfor, når du kjøper, kan du be selgeren om relevant informasjon eller på Internett.

Hvis minst en av de nevnte parametrene overskrider de tillatte grensene, vil injektoren fungere feil og danne en drivstoff-luftblanding av dårlig kvalitet. Og dette vil igjen påvirke driften av bilens motor negativt.

Det er også en egen type injektorer for direkteinjeksjonsmotorer. Hovedforskjellen deres er deres høye responshastighet, samt den økte spenningen de opererer på. La oss vurdere dem nærmere.

Motorinjektorer med direkte injeksjon

FSI-injektorenhet

Disse injektorene har også et annet navn - GDI (FSI). Det ble oppfunnet i tarmene til Mitsubishi, da ingeniørene begynte å produsere motorer med direkte innsprøytning av drivstoff, som gikk på super magre mikser... Arbeidet deres er basert på den nøyaktige timingen for aktivering av løfting og senking av arbeidsnålen.

Så i vanlige injeksjonsmotorer er injektorens åpningstid omtrent 2 ... 6 ms. Og injektorer i motorer som kjører på supermager blandinger - omtrent 0,5 ms. Derfor kan den vanlige tilførselen av standard 12 V til injektoren ikke lenger gi den nødvendige responshastigheten. For å utføre denne oppgaven jobber de med Peak-n-Hold teknologier, som betyr "toppspenning og hold".

Essensen av denne metoden er som følger. Høyspenning påført injektoren (for eksempel tilføres en spenning på ca. 100 V til injektorene fra nevnte Mitsubishi-selskap). Som et resultat når spolen veldig raskt metning. Samtidig brenner ikke viklingen ut på grunn av den eksisterende back-EMF. Og for å holde kjernen i spolen, trengs et magnetfelt med lavere verdi. Følgelig er det behov for mindre strøm.

Graf over strøm og spenning ved GDI-injektoren

Dvs at driftsstrømmen i spolen først stiger veldig raskt, og deretter faller raskt. På dette tidspunktet begynner Hold-fasen. Det vil si at drivstoffinnsprøytningstiden er fra starten av pulsen til det andre induktive skuddet. Slike metoder brukes av bilprodusentene Mitsubishi og General Motors.

Imidlertid bruker produsentene Mercedes og VW utviklingen til BOSCH-selskapet. I følge deres metode reduserer ikke systemet spenningen, men bruker den pulsbreddemodulasjon (PWM). Oppgaven med å implementere denne algoritmen er tilordnet en spesiell blokk - Driver Injector. Som regel er den plassert i nærheten av injektorene (for eksempel Toyota- og Mercedes-selskaper plasserer enheten i en horisontal posisjon i området til støtdemperkoppen, som er den optimale løsningen i dag).

PWM på FSI-injektor

Alle FSI-motorer over 90 hk utstyrt med et forbedret drivstoffsystem. Forskjellen er:

• deler av høytrykkspumpen og injektorramper har et spesielt korrosjonsbeskyttende belegg som beskytter dem mot effekten av drivstoff med et etanolinnhold på opptil 10%;
• kontroll av høytrykkspumpe endret;
• bensindreneringsrørledningen (til tanken), som lekket langs stempelet, ble eliminert som unødvendig;
• Drivstoffet som slippes ut gjennom sikkerhetsventilen montert på injeksjonsskinnen blir ført gjennom en relativt kort rørledning inn i lavtrykkskretsen, oppstrøms for høytrykkspumpen.

Når det gjelder drift av GDI-motorer, er det verdt å merke seg at det er veldig følsomt for drivstoffkvalitet, rettidig utskifting av drivstoffilteret. Ikke glem å rengjøre drivstoffsystemet og bytte olje i tide.

Fordeler og ulemper ved drivstoffinjektorer

Utvilsomt gir drivstoffinjektorer fordeler i forhold til den tradisjonelle forgasseren.Spesielt inkluderer de:

• drivstoffbesparelser mulig med presis måling;
• lavt nivå av eksosutslipp i atmosfæren, høy miljøvennlighet (lambda er i området 0,98 ... 1,2);
• økning i motoreffekt;
• enkel å starte motoren i all slags vær;
• ikke behov for manuell justering av injeksjonssystemet;
• brede muligheter for å kontrollere motoren i forskjellige moduser (det vil si å forbedre dens dynamiske og kraftegenskaper);
• sammensetningen av avgasser fra injeksjonsmotorer oppfyller moderne krav til denne parameteren og miljøskadelig.

Dyser har imidlertid også sine ulemper. Blant dem:

• stor sannsynlighet for tilstopping når de bruker drivstoff av lav kvalitet;
• høye kostnader sammenlignet med gamle forgassersystemer;
• lav vedlikeholdsevne for dysen og dens individuelle enheter;
• behovet for diagnostikk og reparasjoner ved bruk av spesielt kostbart utstyr;
• stor avhengighet av konstant tilgjengelighet av strømforsyning i bilnettverket (i moderne systemer styrt av elektroniske enheter).

Til tross for de eksisterende ulempene, brukes i dag injektorer i de fleste bilbensin- og dieselmotorer som mer teknologisk avanserte og miljøvennlige drivstoffinjeksjonssystemer. Når det gjelder dieselmotorer, ble de gamle mekaniske injektorene erstattet med nyere med elektronisk kontroll.

Plassering av dyser

Avhengig av typen injektorer og injeksjonsmetoden, kan plasseringen til injektorene variere. Spesielt:

• Hvis bilen bruker sentral drivstoffinjeksjon, så brukes en eller to dyser til dette, plassert inne i innsugningsmanifolden, i nærheten av gassventilen. Et slikt system ble brukt på eldre biler i en tid da produsenter begynte å forlate forgassermotorer til fordel for injeksjonsbiler.
• Med distribuert injeksjon drivstoff for hver sylinder har sin egen injektor. I dette tilfellet kan det sees ved foten av inntaksmanifolden.
• Hvis motoren bruker direkte drivstoffinjeksjonderetter dyser er plassert i det øvre området av sylinderveggene... I dette tilfellet sprøyter de direkte drivstoff inn i forbrenningskammeret.

Uansett hvor dysen er installert, blir den skitten under drift. Derfor er det nødvendig å regelmessig kontrollere tilstanden og ytelsen. I de aktuelle artiklene på nettstedet kan du finne ut i detalj: hvordan du kontrollerer tilstanden til common rail dieselinjektorer, sjekker pumpeinjektorene eller sjekker injeksjonsdysene.

Rengjøring av injektorene

For å rengjøre dysene brukes to metoder - ultralyd og kjemisk rengjøring. Hver av disse metodene kan brukes under forskjellige forhold. Så i prosessen med forurensning av drivstoffsystemet, og spesielt dysene, harde og myke avleiringer dannes på veggene. Først dukker det opp myke som lett vaskes av under påvirkning av kjemikalier. Når myke avleiringer komprimeres, blir de til harde og kan bare fjernes ved hjelp av ultralydrengjøring.

Ideelt sett bør rensing av dyser utføres omtrent hver 20. tusen kilometer. Og ultralyd ikke mer enn 1-2 ganger i løpet av hele operasjonsperioden, siden det ødelegger isolasjonen av viklingen.

Hvis dysen ble brukt mer enn 100 tusen kilometer, da er kjemisk rengjøring ikke bare upraktisk for det, men også skadelig... I prosessen kan store partikler av faste avleiringer bryte av, og når de kommer ut, kan de ganske enkelt tette nålen. Dette gjelder spesielt injektorer med direkte drivstoffinjeksjon.

Sammenligning av rene (venstre) og skitne dyser (høyre)

Når du bruker ultralydrengjøring, er det viktig å vite hvilken normal driftsspenning dysen fungerer. Faktum er at standardspenningen på 12 V ikke gir høy åpnings- og lukehastighet for injektoren. Derfor, i dag, bruker mange bilprodusenter redusert spenning. Toyota-injektorer fungerer for eksempel på 5 V, mens Citroen-injektorer fungerer ved 3 V. Derfor kan de ikke få den vanlige 12 V-spenningen, da de ganske enkelt vil brenne ut. Vi vil snakke om spenningen over injektorene litt nedenfor.

Den beste rengjøringen blir konsekvent bruk av ultralyd- og kjemisk rengjøringsmetode... Så på første trinn blir harde avleiringer til myke, og i det andre fjernes de ved hjelp av kjemikalier.

Det er også spesielle tilsetningsstoffer for å legge til drivstofftanken... Deres funksjon er å skylle ut injektorene når drivstoff med et rengjøringsmiddel passerer gjennom dem.

Perioden mellom periodisk bruk av slike tilsetningsstoffer er forskjellig, og avhenger av det spesifikke bilmerket og drivstoffet som brukes. Du må imidlertid forstå at denne metoden er mindre effektiv enn de som er beskrevet ovenfor. Det er fornuftig å bruke den når du bytter drivstoffilter eller med jevne mellomrom etter flere tusen kilometer. Du finner mer informasjon om hvordan du rengjør en dyse med egne hender her.

Injektor spenning

La oss dvele nærmere på spørsmålet om hvilken spenning som tilføres motorinjektorene. Først og fremst må du forstå at de styres av elektriske impulser. Videre mates "+" fra batteriet direkte til injektoren gjennom sikringen, men "-" styrer ECU. Det vil si at til forskjellige tider er spenningen over injektoren konstant. Imidlertid, hvis målt med oscilloskop (multimeteret i dette tilfellet viser kanskje ikke noe, siden pulsen er veldig kortvarig), vil denne enheten vise gjennomsnittsverdien. Det vil avhenge av frekvensen pulsen sendes til injektoren med.

Grafer over spenningsimpulser på injektorer

Grafene vist i figuren vil hjelpe oss med å svare på spørsmålet - hvilken spenning som tilføres injektoren. Jo lenger spenningspulsene påføres injektoren, jo høyere er den gjennomsnittlige driftsspenningen. (pulsvarigheten for de fleste maskiner er innen 1 ... 15 ms). Og lange impulser blir gitt ved høye motorhastigheter. Følgelig, jo høyere disse samme hastighetene er, desto høyere vil den gjennomsnittlige driftsspenningen ved injektorene være. Det vil si at arbeid 12 V leveres til injektorene (faktisk litt mindre på grunn av et lite spenningsfall over kontrolltransistoren), men i en puls.

Noen bileiere prøver å åpne injektoren ved å bare bruke strøm fra batteriet for å rengjøre den. Det må forstås at stress kan ikke mates direkte til injektoren fra batteriet, siden det er en risiko for at den mislykkes (viklingen brenner ut). En puls tilføres enheten gjennom en transistorbryter. Den virker i kort tid, siden viklingen i dysen varmes raskt opp og ganske enkelt kan brenne ut. I løpet av motoroperasjonen styres åpningstiden av ECU, og dens naturlige kjøling, om enn ubetydelig, utføres av det innkommende drivstoffet.

Som nevnt ovenfor bruker bilprodusenter injektorer med forskjellige driftsspenninger. Derfor er den ideelle løsningen å se på denne informasjonen i bilmanual eller på produsentens nettsted. Hvis du ikke finner denne informasjonen, må du nøye velge valg av spenning for å åpne injektoren.

I praksis anbefaler erfarne bilister å bruke et spesielt stativ for å åpne injektoren.Du kan imidlertid klare deg med enklere enheter. Kjøp for eksempel en kinesisk strømforsyning med en utgangsspenning som kan justeres innen 3 ... 12 V (vanligvis i trinn på 1,5 V). Koblingsskjemaet må nødvendigvis ha en knapp uten stabil posisjon (for eksempel fra en leilighetsklokke). For å åpne injektoren, må du først bruke den minste spenningen og øke den hvis injektoren ikke åpnet.

Hvis du har injektorer med lav motstand, kan du åpne dem bokstavelig talt i et delt sekund. Dyser med høy motstand kan holdes åpne lenger - 2 ... 3 sekunder.

Du kan også bruke et skrutrekkerbatteri. Etter å ha demontert den, vil du se de såkalte "bankene" - små batterier. Hver av dem produserer en spenning på 1,2 V. Ved å koble dem i serie, kan du oppnå den nødvendige spenningen for å åpne injektoren.

Injektorstyring

Som nevnt ovenfor styres injektorene av kjøretøyets elektroniske styreenhet (ECU). Basert på informasjon fra mange sensorer, tar prosessoren beslutninger om hvilke pulser som skal påføres injektoren. Motorhastigheten og driftsmodus avhenger av dette.

Så inngangsdata for kontrolleren er:

• veivakselens posisjon og hastighet;
• massemengde luft som forbrukes av motoren;
• kjølevæsketemperatur;
• gassposisjon;
• oksygeninnhold i eksosgasser (i nærvær av et tilbakemeldingssystem);
• tilstedeværelsen av detonasjon i motoren;
• spenning i bilens elektriske krets;
• maskinens hastighet;
• kamakselposisjon;
• klimaanlegg drift;
• innkommende lufttemperatur;
• kjører på ujevn vei (med grov veisensor).

Programmet innebygd i ECU-kontrolleren lar deg velge den optimale driftsmodusen for å spare drivstoff, velge den nominelle driftsmodusen og sikre komfortabel bildrift.

Konklusjon

Til tross for enhetens enkelhet, kan drivstoffinjektorer, hvis de blir feilholdt vedlikeholdt, gi store problemer for bileieren. Så hvis de er tette, vil bilen miste sine dynamiske egenskaper, for høyt drivstofforbruk vises, og det vil være en stor mengde forbrenning i eksosgassene. Derfor anbefaler vi at du overvåker tilstanden til drivstoffinjektorene til bilmotoren og regelmessig rengjør dem. Husk at funksjonsfeil med disse i det vesentlige trivielle og billige delene kan bli problemer med dyrere deler i bilen din.