Brændstofinjektorer til benzin- og dieselmotorer - generel information

Injektorer - en aktuator designet til at forstøve brændstof i brændstofsystemets indtagskanal eller i cylindrene i en forbrændingsmotor. Der er følgende typer af disse enheder - mekaniske, elektromagnetiske, hydrauliske, piezoelektriske. Injektorer til benzin- og dieselmotorer adskiller sig i den måde, de fungerer på. Også i forskellige bilmærker arbejder injektorer med forskellige spændinger og tryk. Vi fortæller dig om alt dette og meget mere i dette materiale.

Hvad vi vil tale om:

• Typer af dyser
• Direkte injektion
• Fordele og ulemper
• Dysernes placering
• Rengøring af injektorerne
• Injektor spænding
• Injektorstyring

Typer af dyser

Lad os karakterisere hver af de anførte typer separat og starte med elektromagnetiske injektorer... De er installeret i benzinmotorer. Dyserne består af følgende komponenter - en magnetventil, en sprøjtenål ​​og en dyse.

Elektromagnetisk indsprøjtningsdyse

Elektrohydraulisk dieseldyse

Princippet om deres arbejde er ret simpelt. Når der modtages en kommando fra bilens ECU, tilføres spænding til magnetventilen, hvorved der oprettes et magnetfelt i den, som trækker i nålen og derved frigør kanalen i dysen. Følgelig passerer brændstof igennem det. Så snart spændingen på ventilen forsvinder, lukker nålen dysen igen under påvirkning af returfjederen, og benzin tilføres ikke længere cylindrene.

Forskellige spændinger leveres til injektorer fra forskellige bilproducenter. Dette skal tages i betragtning ved udskiftning og rengøring af injektorer.

Den næste type er elektrohydrauliske dyser... De bruges i dieselmotorer, herunder dem, der er baseret på Common Rail-systemet. Sådanne dyser har et mere komplekst design. Især inkluderer de en indsugnings- og afløbsdrossel, en magnetventil og et kontrolkammer. Injektoren fungerer som følger.

Piezoelektrisk dyse

Bevægelsen er baseret på brugen af ​​brændstoftryk både under injektionen og når det stoppes. I udgangspositionen er magnetventilen frakoblet og følgelig lukket. I dette tilfælde presses dysenålen mod sit sæde under naturligt brændstoftryk på stemplet i kontrolkammeret. Der er altså ingen brændstofindsprøjtning. Da nålens diameter er meget mindre end stemplets diameter, er der mere pres på den.

Når et signal fra ECU'en påføres magnetventilen, åbner den afløbsgashåndtaget. Følgelig begynder brændstof at strømme ind i afløbsledningen. Indtagsspjældet forhindrer imidlertid hurtigt udligningen mellem kontrolkammeret og indsugningsmanifolden. Følgelig falder trykket på stemplet langsomt, mens trykket på nålen ikke ændres. Derfor stiger nålen under differenstryk, og der opstår brændstofindsprøjtning.

Den tredje type er piezoelektriske dyser... De betragtes som de mest avancerede og bruges på dieselmotorer udstyret med et common rail-brændstofsystem. Udformningen af ​​en sådan dyse inkluderer et piezoelektrisk element, en skubber, en omskifterventil og en nål.

Den elektriske modstand af piezoelektriske injektorer er flere snesevis af kOhm.

I det øjeblik, hvor brændstof ikke strømmer gennem dysen, sidder nålen tæt i sædet, da højt brændstoftryk presser på den. Når der modtages et signal fra ECU'en til det piezoelektriske element, som er en aktuator, øges det i det øjeblik i størrelse (længde) og skubber således stemplet.Som et resultat åbnes ventilen, og gennem den kommer brændstoffet ind i afløbsledningen. Trykket øverst på nålen falder, og nålen stiger. I dette tilfælde indsprøjtes brændstof.

Den største fordel ved piezoelektriske injektorer er høj hastighed på deres svar (ca. 4 gange hurtigere end hydraulisk). Dette gør det muligt at udføre flere brændstofindsprøjtninger i en motorcyklus. Under fodring kan mængden af ​​tilført brændstof styres på to måder - tidspunktet for eksponering for det piezoelektriske element såvel som brændstoftrykket i skinnen. Imidlertid har piezoelektriske injektorer en væsentlig ulempe - de kan ikke repareres.

Driften af ​​den elektromagnetiske dyse på indsprøjtningsmotoren

Driften af ​​injektoren i Common Rail-systemet

Da driftsprincippet for dieselinjektorer er noget mere kompliceret end for benzin, er det fornuftigt at overveje mere detaljeret algoritmen for deres drift ved hjælp af eksemplet med Common Rail-injektorer til tidlige udgivelser.

Hvordan fungerer en dieselinjektor?

Baseret på de modtagne oplysninger styrer ECU forskellige motorelementer, herunder brændstofinjektorer. Især i hvilket tidsrum og nøjagtigt hvornår de skal åbnes (åbningstidspunktet).

Dieselinjektoren fungerer i tre faser:

Pumpedyse

• Forinjektion... Det er nødvendigt, så brændstof-luft-blandingen har den ønskede kvalitet og forholdet. På dette trin føres en lille mængde brændstof ind i forbrændingskammeret for at øge temperaturen og trykket i det. Dette gøres for at fremskynde antændelsen af ​​brændstoffet under hovedindsprøjtningen.
• Hovedinjektion... Baseret på det høje tryk, der blev opnået i det foregående trin, skabes en homogen, brændbar blanding af høj kvalitet. Dens komplette forbrænding sikrer maksimal motoreffekt og reducerer emissioner af skadelige gasser.
• Yderligere injektion... På dette trin rengøres partikelfilteret. Efter hovedinjektionen falder trykket i forbrændingskammeret kraftigt, og injektornålen vender tilbage til sin plads. Som et resultat ophører brændstof med at strømme ind i forbrændingskammeret.

Lad os derefter gå over til at overveje algoritmen, i overensstemmelse med hvilken dieselmotorinjektoren fungerer:

1. Kamakselens kam bevæger injektorens stempel og frigør dens brændstofkanaler.
2. Brændstof kommer ind i injektoren.
3. Ventilen lukker, brændstof holder op med at flyde, og trykket begynder at samle sig i injektoren.
4. Når grænsetrykket er nået (for hver model er det forskelligt og beløber sig til flere MPa), stiger dysenålen, og der opstår en foreløbig injektion (i nogle tilfælde kan der være to foreløbige injektioner).
5. Ventilen åbner igen, og pilotindsprøjtningen slutter.
6. Brændstof kommer ind i ledningen, dens tryk falder.
7. Ventilen lukker, hvorved brændstoftrykket begynder at stige igen.
8. Når arbejdstrykket er nået (mere end ved den indledende indsprøjtning), frigøres injektorens nålefjeder, og hovedbrændstofindsprøjtningen opstår. Jo højere trykket i dysen er, jo mere brændstof kommer ind i forbrændingskammeret, og derfor udvikles større motoreffekt.
9. Ventilen lukker, hovedinjektionsfasen slutter, trykket falder, injektornålen vender tilbage til sin oprindelige position.
10. Yderligere brændstofindsprøjtning forekommer (normalt er der to).

Enhver brændstofinjektor er kendetegnet ved følgende tekniske parametre:

• Ydeevne. Dette er den vigtigste parameter, der karakteriserer den mængde brændstof, som injektoren passerer pr. Tidsenhed. Normalt målt i kubikcentimeter brændstof pr. Minut.
• Dynamisk rækkevidde af arbejde... Denne indikator karakteriserer den minimale brændstofindsprøjtningstid. Det vil sige tiden mellem åbning og lukning af brændstofinjektoren. Normalt målt i millisekunder.
• Sprøjtevinkel... Kvaliteten af ​​brændstofblandingen dannet i forbrændingskammeret afhænger af den. Angivet i grader.
• Spray Torch Range... Denne indikator bestemmer den brøkdel, hvori de forstøvede brændstofpartikler placeres, og hvordan de vil blive ført ind i forbrændingskammeret. Følgelig er denne indikator også kritisk for dannelsen af ​​en brændstofblanding af høj kvalitet. Målt som en konventionel afstand i millimeter eller deres derivater.

Hver injektorproducent har sine egne betegnelser til kryptering af de tekniske data for sine produkter. Derfor skal du, når du køber, bede sælgeren om de relevante oplysninger eller på Internettet.

Hvis mindst en af ​​de anførte parametre overskrider de tilladte grænser, fungerer injektoren forkert og danner en brændstof-luft-blanding af dårlig kvalitet. Og dette vil igen påvirke driften af ​​din bils motor negativt.

Der er også en separat type injektorer til motorer med direkte indsprøjtning. Deres største forskel er deres høje reaktionshastighed såvel som den øgede spænding, som de arbejder med. Lad os overveje dem mere detaljeret.

Motorinjektorer med direkte indsprøjtning

FSI-injektorenhed

Disse injektorer har også et andet navn - GDI (FSI). Det blev opfundet i Mitsubishis tarme, da dets ingeniører begyndte at producere motorer med direkte indsprøjtning af brændstof, der kørte på super magre blandinger... Deres arbejde er baseret på den nøjagtige timing af aktivering af hævning og sænkning af arbejdsnålen.

Så i konventionelle injektionsmotorer er injektorens åbningstid ca. 2 ... 6 ms. Og injektorer i motorer, der kører på super-magre blandinger - ca. 0,5 ms. Derfor kan den sædvanlige forsyning af standard 12 V til injektoren ikke længere give den krævede reaktionshastighed. For at udføre denne opgave arbejder de på Peak-n-Hold teknologier, hvilket betyder "spids og hold".

Essensen af ​​denne metode er som følger. Højspænding påført injektoren (for eksempel tilføres en spænding på ca. 100 V til injektorerne fra det nævnte Mitsubishi-firma). Som et resultat når spolen meget hurtigt. Samtidig brænder dens vikling ikke ud på grund af den eksisterende back-EMF. Og for at holde kernen i spolen er det nødvendigt med et magnetfelt med en lavere værdi. Derfor er der behov for mindre strøm.

Graf over strøm og spænding ved GDI-injektoren

Det vil sige, at driftsstrømmen i spolen først stiger meget hurtigt og derefter falder hurtigt. På dette tidspunkt begynder holdfasen. Det vil sige, at brændstofindsprøjtningstiden er fra starten af ​​pulsen til det andet induktive burst. Sådanne metoder bruges af bilproducenterne Mitsubishi og General Motors.

Producenterne Mercedes og VW bruger dog udviklingen i BOSCH-firmaet. Ifølge deres metode reducerer systemet ikke spændingen, men bruger pulsbreddemodulation (PWM). Opgaven med at implementere denne algoritme er tildelt en særlig blok - Driver Injector. Som regel er den placeret nær injektorerne (for eksempel placerer Toyota og Mercedes-virksomheder enheden i en vandret position i området omkring støddæmperen, hvilket er den optimale løsning i dag).

PWM på FSI-injektor

Alle FSI-motorer over 90 hk udstyret med et forbedret brændstofsystem. Dens forskel er:

• dele af højtrykspumpen og injektorramperne har en speciel antikorrosionsbelægning, der beskytter dem mod virkningerne af brændstoffer med et ethanolindhold på op til 10%;
• højtrykspumpekontrol ændret;
• brændstofdrænningsrørledningen (til tanken), der lækkede langs stemplet, blev elimineret som unødvendig;
• Brændstoffet, der udledes gennem sikkerhedsventilen monteret på injektorskinnen, ledes gennem en relativt kort rørledning ind i lavtrykskredsløbet opstrøms for højtrykspumpen.

Hvad angår betjening af GDI-motorer, er det værd at bemærke, at det er meget følsomt over for brændstofkvalitet, rettidig udskiftning af brændstoffilteret. Glem ikke at rengøre brændstofsystemet og skifte olie rettidigt.

Fordele og ulemper ved brændstofinjektorer

Utvivlsomt giver brændstofinjektorer fordele i forhold til den traditionelle karburator.Især inkluderer de:

• brændstofbesparelser muliggjort ved præcis måling
• lavt niveau af udstødningsgasemissioner i atmosfæren, høj miljøvenlighed (lambda er i området 0,98 ... 1,2);
• stigning i motorkraft
• let at starte motoren i al slags vejr
• intet behov for manuel justering af indsprøjtningssystemet
• brede muligheder for styring af motoren i forskellige tilstande (dvs. forbedring af dens dynamiske egenskaber og effektegenskaber)
• sammensætningen af ​​udstødningsgasser fra indsprøjtningsmotorer opfylder moderne krav til denne parameter og miljøskadelighed.

Dog har dyser også deres ulemper. Blandt dem:

• høj sandsynlighed for tilstopning, når de bruger brændstof af lav kvalitet
• høje omkostninger sammenlignet med gamle karburatorsystemer
• lav vedligeholdelsesevne for dysen og dens individuelle enheder;
• behovet for diagnostik og reparationer ved hjælp af specielt dyrt udstyr
• stor afhængighed af den konstante tilgængelighed af strømforsyning i bilnetværket (i moderne systemer styret af elektroniske enheder).

På trods af de eksisterende ulemper bruges i dag injektorer i de fleste bilbenzin- og dieselmotorer som mere teknologisk avancerede og miljøvenlige brændstofindsprøjtningssystemer. Med hensyn til dieselmotorer blev de gamle mekaniske injektorer udskiftet med nyere med elektronisk kontrol.

Dysernes placering

Afhængigt af typen af ​​injektorer og injektionsmetoden kan placeringen af ​​injektorerne variere. I særdeleshed:

• Hvis bilen bruger central brændstofindsprøjtning, så bruges en eller to dyser til dette, placeret inde i indsugningsmanifoldeni nærheden af ​​gasspjældet. Et sådant system blev brugt på ældre biler på et tidspunkt, hvor producenterne begyndte at opgive karburatormotorer til fordel for indsprøjtning.
• Med distribueret injektion brændstof til hver cylinder har sin egen injektor. I dette tilfælde kan det ses i bunden af ​​indsugningsmanifolden.
• Hvis motoren bruger direkte brændstofindsprøjtningderefter dyser er placeret i det øverste område af cylindervæggene... I dette tilfælde injicerer de direkte brændstof i forbrændingskammeret.

Uanset hvor dysen er installeret, bliver den snavset under dens drift. Derfor er det nødvendigt regelmæssigt at kontrollere deres tilstand og ydeevne. I de relevante artikler på webstedet kan du finde ud af i detaljer: hvordan man kontrollerer tilstanden af ​​common rail dieselinjektorer, kontrollerer pumpeinjektorerne eller kontrollerer injektionsdyserne.

Rengøring af injektorerne

For at rengøre dyserne anvendes to metoder - ultralyd og kemisk rengøring. Hver af disse metoder kan bruges under forskellige betingelser. Så i processen med forurening af brændstofsystemet og især dyserne, hårde og bløde aflejringer dannes på væggene. Først vises bløde, som let vaskes af under påvirkning af kemikalier. Når bløde aflejringer komprimeres, bliver de hårde og kan kun fjernes ved hjælp af ultralydsrensning.

Ideelt set bør rensning af dyser udføres ca. hver 20 tusinde kilometer. Og ultralyd ikke mere end 1-2 gange i løbet af hele driftsperioden, da det ødelægger isoleringen af ​​viklingen.

Hvis dysen blev brugt mere end 100 tusind kilometer, så er kemisk rengøring ikke kun upraktisk for det, men også skadelig... I sin proces kan store partikler af faste aflejringer bryde af, og når de kommer ud, kan de simpelthen tilstoppe nålen. Dette gælder især for injektorer med direkte brændstofindsprøjtning.

Sammenligning af rene (venstre) og beskidte dyser (højre)

Når du bruger ultralydsrensning, er det vigtigt at vide, ved hvilken normal driftsspænding dysen fungerer. Faktum er, at standardspændingen på 12 V ikke giver en høj åbnings- og lukkehastighed for injektoren. Derfor bruger mange bilproducenter i dag reduceret spænding. For eksempel fungerer Toyota-injektorer ved 5 V, mens Citroen-injektorer fungerer ved 3 V. Derfor kan de ikke forsynes med den almindelige 12 V-spænding, da de simpelthen vil udbrænde. Vi vil tale om spændingen på tværs af injektorerne lidt nedenfor.

Den bedste rengøring bliver konsekvent brug af ultralyds- og kemisk rengøringsmetode... Så i første fase bliver hårde aflejringer bløde, og i det andet fjernes de ved hjælp af kemikalier.

Der er også specielle tilsætningsstoffer, der skal føjes til brændstoftanken... Deres funktion er at skylle injektorerne ud, når brændstof med et rengøringsmiddel passerer igennem dem.

Perioden mellem periodisk brug af sådanne tilsætningsstoffer varierer og afhænger af det specifikke bilmærke og det anvendte brændstof. Du skal dog forstå, at denne metode er mindre effektiv end dem, der er beskrevet ovenfor. Det giver mening at bruge det ved udskiftning af brændstoffiltre eller med jævne mellemrum efter flere tusinde kilometer. Du kan finde flere oplysninger om, hvordan du rengør en dyse med dine egne hænder her.

Injektor spænding

Lad os dvæle mere detaljeret om spørgsmålet om, hvilken spænding der tilføres motorinjektorerne. Først og fremmest skal du forstå, at de styres af elektriske impulser. Desuden føres “+” fra batteriet direkte til injektoren gennem sikringen, men “-” styrer ECU'en. Det vil sige på forskellige tidspunkter er spændingen over injektoren konstant. Men hvis målt med oscilloskop (multimeteret viser i dette tilfælde muligvis ikke noget, da impulser er meget kortvarige), så viser denne enhed gennemsnitsværdien. Det afhænger af frekvensen, hvormed impulserne sendes til injektoren.

Grafer over spændingsimpulser på injektorer

Grafene vist i figuren hjælper os med at besvare spørgsmålet - hvilken spænding der tilføres injektoren. Jo længere spændingsimpulser, der påføres injektoren, jo højere er den gennemsnitlige driftsspænding. (pulsvarigheden for de fleste maskiner er inden for 1 ... 15 ms). Og der gives lange impulser ved høje motorhastigheder. Jo højere disse samme hastigheder er, desto højere vil den gennemsnitlige driftsspænding ved injektorerne være. Det vil sige at arbejde med 12 V leveres til injektorerne (faktisk lidt mindre på grund af et let spændingsfald over kontroltransistoren) dog i en puls.

Nogle bilejere prøver at åbne injektoren ved blot at anvende strøm fra batteriet for at rense den. Det skal forstås, at stress kan ikke føres direkte til injektoren fra batteriet, da der er en risiko for, at den svigter (dens vikling brænder ud). En puls leveres til enheden via en transistorafbryder. Det virker i kort tid, da viklingen i dysen opvarmes hurtigt og simpelthen kan brænde ud. Under motordrift styres åbningstiden af ​​ECU'en, og dens naturlige afkøling, omend ubetydelig, udføres af det indgående brændstof.

Som nævnt ovenfor bruger bilproducenter injektorer med forskellige driftsspændinger. Derfor er den ideelle løsning at se på disse oplysninger i bilmanual eller på producentens websted. Hvis du ikke kan finde disse oplysninger, skal valget af spænding til åbning af injektoren nøje undersøges.

I praksis anbefaler erfarne bilister at bruge et specielt stativ til at åbne injektoren.Du kan dog klare dig med enklere enheder. Køb f.eks. En kinesisk strømforsyning med en udgangsspænding, der kan justeres inden for 3 ... 12 V (normalt i trin på 1,5 V). Forbindelsesdiagrammet skal nødvendigvis have en knap uden en stabil position (for eksempel fra en lejlighedsklokke). For at åbne injektoren skal du først anvende den mindste spænding og øge den, hvis injektoren ikke åbnede.

Hvis du har injektorer med lav modstand, kan du åbne dem bogstaveligt talt i et splitsekund. Dyser med høj modstand kan holdes åbne længere - 2 ... 3 sekunder.

Du kan også bruge et skruetrækkerbatteri. Når du har adskilt det, vil du se de såkaldte "banker" - små batterier. Hver af dem producerer en spænding på 1,2 V. Ved at forbinde dem i serie kan du opnå den krævede spænding for at åbne injektoren.

Injektorstyring

Som nævnt ovenfor styres injektorerne af køretøjets elektroniske styreenhed (ECU). Baseret på information fra mange sensorer træffer dens processor beslutninger om, hvilke impulser der skal anvendes på injektoren. Motorhastigheden og dens driftstilstand afhænger af dette.

Så inputdataene til controlleren er:

• krumtapakslens position og hastighed;
• massemængde luft forbrugt af motoren
• kølevæsketemperatur;
• gasspjældsstilling
• iltindhold i udstødningsgasser (i nærværelse af et feedback-system);
• tilstedeværelsen af ​​detonation i motoren
• spænding i bilens elektriske kredsløb;
• maskine hastighed;
• knastakselposition;
• drift af klimaanlæg;
• indkommende lufttemperatur;
• kørsel på ujævn vej (med en ru vejsensor).

Programmet, der er integreret i ECU-controlleren, giver dig mulighed for at vælge den optimale motordriftstilstand for at spare brændstof, vælge den nominelle motordriftstilstand og sikre behagelig bildrift.

Konklusion

På trods af enhedens enkelhed kan brændstofinjektorer, hvis de ikke vedligeholdes forkert, medføre mange problemer for bilejeren. Så hvis de er tilstoppede, mister bilen sine dynamiske egenskaber, der vises et for stort brændstofforbrug, og der vil være en stor mængde forbrænding i udstødningsgasserne. Derfor anbefaler vi, at du overvåger tilstanden på brændstofindsprøjtningen til din bilmotor og regelmæssigt rengør dem. Husk, at funktionsfejl med disse i det væsentlige trivielle og billige dele kan blive problemer med dyrere dele i din bil.