Вбризгување гориво во бензински мотори. Предности, недостатоци и можни проблеми
Типот на системот за вбризгување ги одредува параметрите на моторот и оперативните трошоци. Тоа влијае на динамиката, потрошувачката на гориво, емисиите на издувните гасови и трошоците за одржување на автомобилот.
Историјата на практичната примена на вбризгување на бензин во мотор со внатрешно согорување во транспортот датира од периодот пред Првата светска војна. Дури и тогаш, авијацијата итно бараше нови решенија кои би можеле да ја подобрат ефикасноста на моторите и да ги надминат проблемите со моќноста на различни позиции на авионот. Вбризгувањето гориво, кое првпат се појави во францускиот авионски мотор V8 од 1903 година, се покажа корисно. Дури во 1930 година дебитираше Mercedes 1951 SL со вбризгување гориво, кој нашироко се смета за претходник во оваа област. Сепак, во спортската верзија, тоа беше првиот автомобил со директно вбризгување на бензин.
Електронското вбризгување гориво за прв пат беше употребено во 300 во мотор на Крајслер од 1958. Повеќето точки на вбризгување на бензин почна да се појавува на автомобилите во 1981 година, но најмногу се користеше во луксузни модели. Електричните пумпи под висок притисок веќе се користеа за да се обезбеди соодветен притисок, но контролата сè уште беше одговорност на механичарите, кои исчезнаа во заборав дури во 600 година со крајот на производството на Мерцедес. Системите за вбризгување сè уште беа скапи и не се сменија на евтини и популарни автомобили. Но, кога стана неопходно во XNUMX-ите да се инсталираат катализатори на сите автомобили, без оглед на нивната класа, мораше да се развие поевтин тип на инјектирање.
Присуството на катализатор бараше попрецизна контрола на составот на смесата отколку што можеа да обезбедат карбураторите. Така беше создадено вбризгување со една точка, скудна верзија на „мулти-точка“, но доволна за потребите на евтините автомобили. Од крајот на деведесеттите, тој почна да исчезнува од пазарот, заменет со инјектори со повеќе точки, кои во моментов се најпопуларниот систем за гориво кај автомобилските мотори. Во 1996 година, директното вбризгување гориво го имаше своето стандардно деби на Mitsubishi Carisma. На новата технологија и требаше сериозно подобрување и на почетокот најде малку следбеници.
Сепак, во услови на сè построги стандарди за издувните гасови, кои уште од самиот почеток имаа силно влијание врз напредокот во системите за автомобилско гориво, дизајнерите на крајот мораа да се префрлат на директно вбризгување на бензин. Во најновите решенија, засега малку на број, комбинираат два типа на вбризгување на бензин - индиректно повеќеточка и директно.
Индиректна инјекција со една точка
Во системите за вбризгување со една точка, моторот се напојува со еден инјектор. Тој е инсталиран на влезот на доводниот колектор. Горивото се снабдува под притисок од околу 1 бари. Атомизираното гориво се меша со воздухот пред влезните порти на каналите што водат до поединечните цилиндри.
Смесата гориво-воздух се вшмукува во каналите без прецизно дозирање на смесата за секој цилиндар. Поради разликите во должината на каналите и квалитетот на нивните завршетоци, напојувањето на цилиндрите е нерамномерно. Но, има и придобивки. Бидејќи патот на мешавината на горивото со воздухот од млазницата до комората за согорување е долг, горивото може добро да испари кога моторот ќе се загрее правилно. Во ладно време, горивото не испарува, влакната се кондензираат на ѕидовите на колекторот и делумно влегуваат во комората за согорување во форма на капки. Во оваа форма, тој не може целосно да изгори во работниот циклус, што доведува до ниска ефикасност на моторот во фазата на загревање.
Последица на ова е зголемена потрошувачка на гориво и висока токсичност на издувните гасови. Вбризгувањето со една точка е едноставно и евтино, не бара многу делови, сложени млазници и напредни контролни системи. Ниските трошоци за производство резултираат со пониска цена на возилото, а поправките со вбризгување со една точка се лесни. Овој тип на вбризгување не се користи во современите мотори на патнички автомобили. Може да се најде само во модели со заостанат дизајн, иако произведен надвор од Европа. Еден пример е иранскиот Саманд.
привилегии
- Едноставен дизајн
– Ниски трошоци за производство и одржување
– Ниска токсичност на издувните гасови кога моторот е жежок
дефекти
– Ниска прецизност на дозирање на гориво
– Релативно висока потрошувачка на гориво
– Висока токсичност на издувните гасови во фазата на загревање на моторот
– Слаби перформанси во однос на динамиката на моторот
Индиректна повеќеточка инјекција
Продолжување на индиректното вбризгување со една точка е индиректно вбризгување со повеќе точки со инјектор во секоја влезна порта. Горивото се испорачува по гасот, непосредно пред доводниот вентил. Инјекторите се поблиску до цилиндрите, но патеката на мешавината воздух/гориво е сепак доволно долга за горивото да испари на жежок мотор. Од друга страна, фазата на загревање има помала тенденција да се кондензира на ѕидовите на влезната порта, бидејќи растојанието помеѓу млазницата и цилиндерот е пократко. Во системи со повеќе точки, горивото се снабдува со притисок од 2 до 4 бари.
Посебен инјектор за секој цилиндар им дава на дизајнерите сосема нови можности во однос на зголемување на динамиката на моторот, намалување на потрошувачката на гориво и намалување на емисијата на издувни гасови. Првично, не беа користени напредни контролни системи, а сите млазници мереле гориво во исто време. Ова решение не беше оптимално, бидејќи моментот на инјектирање не се појави во секој цилиндар во најповолниот момент (кога удри во затворениот доводен вентил). Само развојот на електрониката овозможи да се изградат понапредни системи за контрола, благодарение на што инјектирањето почна да работи попрецизно.
Првично, прскалките се отвораа во парови, а потоа беше развиен систем за секвенцијално вбризгување гориво, во кој секоја млазница се отвора посебно, во оптимален момент за даден цилиндар. Ова решение ви овозможува прецизно да ја изберете дозата на гориво за секој удар. Серискиот систем со повеќе точки е многу покомплексен од системот со една точка, поскап за производство и поскап за одржување. Сепак, тоа ви овозможува значително да ја зголемите ефикасноста на моторот со помала потрошувачка на гориво и помала токсичност на издувните гасови.
привилегии
– Висока точност на дозирање гориво
– Ниска потрошувачка на гориво
– Многу можности во однос на динамиката на моторот
– Ниска токсичност на издувните гасови
дефекти
- Значајна комплексност на дизајнот
– Релативно високи трошоци за производство и одржување
Директно вбризгување
Во ова решение, инјекторот е инсталиран во цилиндерот и вбризгува гориво директно во комората за согорување. Од една страна, ова е многу корисно, бидејќи ви овозможува многу брзо да го замените полнењето гориво-воздух над клипот. Покрај тоа, релативно ладното гориво добро ги лади круната на клипот и ѕидовите на цилиндерот, така што е можно да се зголеми односот на компресија и да се добие поголема ефикасност на моторот без страв од неповолно чукање на согорувањето.
Моторите со директно вбризгување се дизајнирани да согоруваат многу слаби мешавини на воздух/гориво при мали оптоварувања на моторот за да се постигне исклучително мала потрошувачка на гориво. Сепак, се покажа дека тоа предизвикува проблеми со вишокот на азотни оксиди во издувните гасови, за да се елиминираат потребно е да се инсталираат соодветни системи за чистење. Дизајнерите се справуваат со азотните оксиди на два начина: со додавање засилување и намалување на големината или со инсталирање сложен систем на двофазни млазници. Практиката исто така покажува дека со директно вбризгување гориво, неповолниот феномен на наслаги на јаглерод во доводните канали на цилиндрите и на стеблата на доводниот вентил (намалување на динамиката на моторот, зголемување на потрошувачката на гориво).
Ова е затоа што и влезните порти и вентилите за довод не се исплакнуваат со мешавината воздух/гориво како при индиректно вбризгување. Затоа, тие не се измиваат со ситни честички на масло што влегуваат во системот за вшмукување од системот за вентилација на картерот. Нечистотиите од маслото се стврднуваат под влијание на температурата, создавајќи сè подебел слој од несакан талог.
привилегии
– Многу висока точност на дозирање гориво
– Можност за согорување на посни смеси
– Многу добра динамика на моторот со мала потрошувачка на гориво
дефекти
- Исклучително сложен дизајн
– Многу високи трошоци за производство и одржување
– Проблеми со вишокот на азотни оксиди во издувните гасови
- Јаглеродни наслаги во всисниот систем
Двојна инјекција - директно и индиректно
Дизајнот на мешаниот систем за вбризгување ги користи предностите на индиректното и директното вбризгување. Директното вбризгување работи кога моторот е ладен. Мешавината гориво-воздух тече директно преку клипот и кондензацијата е исклучена. Кога моторот е топол и работи под мало оптоварување (возење со постојана брзина, непречено забрзување), директното вбризгување престанува да работи и индиректното вбризгување со повеќе точки ја презема неговата улога. Горивото испарува подобро, многу скапите инјектори на системот за директно вбризгување не работат и не се истрошуваат, вентилите за довод се мијат со мешавината гориво-воздух, така што на нив не се создаваат наслаги. При големо оптоварување на моторот (силни забрзувања, брзо возење), повторно се вклучува директното вбризгување, што обезбедува многу брзо полнење на цилиндрите.
привилегии
– Многу прецизна доза на гориво
– Оптимална испорака на моторот во сите услови
– Многу добра динамика на моторот со мала потрошувачка на гориво
– Нема наслаги на јаглерод во доводниот систем
дефекти
- Огромна комплексност на дизајнот
– Екстремно високи трошоци за производство и одржување
