Bensiinimootorite kütuse otsesissepritsesüsteem: tööpõhimõte
Bensiinimootorite kütuse otsesissepritsesüsteem on ülekaalukalt kõige arenenum ja kaasaegsem lahendus. Otsesissepritse peamiseks omaduseks võib pidada seda, et kütus tarnitakse otse silindritesse.
Sel põhjusel nimetatakse seda süsteemi sageli ka kütuse otsesissepritseks. Selles artiklis vaatleme, kuidas otsesissepritsemootor töötab, samuti milliseid eeliseid ja puudusi sellisel skeemil on.
Artikli sisu
Kütuse otsesissepritse: otsesissepritsesüsteemi seade
Nagu eespool mainitud, tarnitakse sellistes toitesüsteemides kütus otse mootori põlemiskambrisse. See tähendab, et pihustid ei pritsi sisselaskekollektorisse bensiini, misjärel kütuse-õhu segu siseneb sisselaskeklapi kaudu silindrisse, vaid pritsib kütust otse põlemiskambrisse.
Esimesed otsesissepritsega bensiinimootorid olid Jaapani ettevõtte Mitsubishi mudelite GDI-mootorid. Tulevikus sai skeem laialt levinud, mille tulemusena võib tänapäeval sellise kütusevarustussüsteemiga sisepõlemismootorit leida paljude tuntud autotootjate valikust.
Näiteks tõi VAG kontsern turule mitmeid vabalthingavate ja turboülelaaduriga TFSI, FSI ja TSI bensiinimootoritega Audi ja Volkswageni mudeleid, mis said kütuse otsesissepritse. Otsesissepritsega mootoreid toodavad ka BMW, Ford, GM, Mercedes ja paljud teised.
Selline laialdane kütuse otsesissepritse oli tingitud nii süsteemi kõrgest efektiivsusest (umbes 10-15% võrreldes hajutatud sissepritsega), aga ka silindrites töötava segu täielikuma põlemisega ja heitgaaside toksilisuse vähenemisega.
Otsesissepritsesüsteem: disainifunktsioonid
Niisiis, võtame näiteks FSI mootori koos nn "kihilise" sissepritsega. Süsteem sisaldab järgmisi elemente:
- kõrgsurveahel;
- bensiini sissepritsepump;
- rõhuregulaator;
- kütusetoru;
- kõrgsurveandur;
- süstimisdüüsid;
Alustame kütusepumbaga. Määratud pump loob kõrge rõhu, mille all kütus suunatakse kütusetorusse ja pihustitesse. Pumbal on kolvid (kolvi võib olla mitu või üks pöördpumpades) ja seda käitab sisselaske nukkvõll.
RTD (kütuse rõhuregulaator) on pumba sisse integreeritud ja vastutab mõõdetud kütusevarustuse eest, mis vastab pihusti sissepritsele. Kütusetoru (kütusetoru) on vajalik kütuse jaotamiseks pihustitesse. Samuti võimaldab selle elemendi olemasolu vältida kütuse rõhutõusu (pulsatsiooni) ahelas.
Muide, vooluringis kasutatakse spetsiaalset kaitseklappi, mis on siinis. Seda ventiili on vaja selleks, et vältida liiga kõrget kütuserõhku ja seeläbi kaitsta süsteemi üksikuid elemente. Rõhk võib suureneda, kuna kütus kipub kuumutamisel paisuma.
Kõrgsurveandur on seade, mis mõõdab rõhku kütusetorus. Anduri signaalid edastatakse ECU-le (mootori elektrooniline juhtseade), mis omakorda suudab muuta rõhku kütusetorus.
Mis puutub sissepritseotsikusse, siis element tagab kütuse õigeaegse tarnimise ja pihustamise põlemiskambrisse, et tekitada vajalik kütuse-õhu segu. Pange tähele, et kirjeldatud protsessid toimuvad ECM-i (elektroonilise mootori juhtimissüsteemi) juhtimise all. Süsteemis on rühm erinevaid andureid, elektrooniline juhtseade, samuti täiturmehhanismid.
Kui me räägime otsesissepritsesüsteemist, siis koos kõrge kütuserõhu anduriga on selle tööks kaasatud: väntvõlli andur, DPRV, gaasihoovastiku asendiandur, õhuvoolumõõtur, sisselaskekollektori õhutemperatuuri andur, jahutusvedeliku temperatuuriandur jne.
Tänu nende andurite tööle edastatakse vajalik teave ECU-sse, mille järel seade saadab signaale täiturmehhanismidele. See võimaldab saavutada solenoidventiilide, düüside, kaitseklapi ja mitmete muude elementide koordineeritud ja täpse töö.
Kuidas kütuse otsesissepritse töötab
Otsese süstimise peamine eelis on võime saavutada erinevat tüüpi segude moodustumist. Teisisõnu on selline toitesüsteem võimeline paindlikult muutma töötava kütuse-õhu segu koostist, võttes arvesse mootori töörežiimi, selle temperatuuri, sisepõlemismootori koormust jne.
Eraldi on vaja välja tuua kihtide kaupa segamine, stöhhiomeetriline ja ka homogeenne. Just selline segu moodustumine võimaldab lõppkokkuvõttes kütust kõige tõhusamalt kasutada. Segu osutub alati kvaliteetseks, olenemata sisepõlemismootori töörežiimist põleb bensiin täielikult läbi, mootor muutub võimsamaks, samal ajal väheneb heitgaaside toksilisus.
- Kihiline segu moodustumine aktiveeritakse, kui mootori koormused on väikesed või keskmised ja väntvõlli pöörlemissagedus on madal. Lihtsamalt öeldes on sellistes režiimides segu raha säästmiseks mõnevõrra lahjem. Stöhhiomeetriline segamine hõlmab segu valmistamist, mis on kergestisüttiv ilma liigselt rikastamata.
- Homogeense segu moodustamine võimaldab teil saada nn "võimsuse" segu, mida on vaja mootori suurel koormusel. Lahja homogeense segu korral töötab jõuallikas raha täiendavaks säästmiseks siirderežiimides.
- Kui kihistusrežiim on sisse lülitatud, on gaasihoob pärani avatud ja sisselaskeklapid on suletud. Põlemiskambrisse juhitakse õhku suurel kiirusel, tekib õhuvoolude turbulents. Kütus süstitakse survetakti lõpu lähedal, sissepritse tehakse süüteküünla asukohas.
Samuti soovitame lugeda artiklit mootori kütusesüsteemi häälestamise kohta. Sellest artiklist saate teada mootori toitesüsteemi häälestamise erinevatest meetoditest ja sellest, mida võite pärast sellist protseduuri oodata.
Lühikese ajaga enne süüteküünlale sädeme tekkimist tekib õhu-kütuse segu, milles liigõhu suhe on 1,5-3. Järgmisena süüdatakse segu sädemega, samal ajal kui süütetsooni ümber jääb piisav kogus õhku. See õhk toimib soojusisolaatorina.
Kui arvestada homogeense stöhhiomeetrilise segu moodustumist, toimub selline protsess siis, kui sisselaskeklapid on avatud, samal ajal kui gaasihoob on avatud ka ühe või teise nurga all (olenevalt gaasipedaali vajutamise astmest).
Sellisel juhul süstitakse kütust isegi sisselasketakti ajal, mille tulemusena on võimalik saada homogeenne segu. Liigse õhu koefitsient on ühtsusele lähedane. Selline segu on väga tuleohtlik ja põleb täielikult kogu põlemiskambri mahu ulatuses.
Lahja homogeenne segu tekib siis, kui gaasihoob on täielikult avatud ja sisselaskeklapid on suletud. Sel juhul liigub õhk silindris aktiivselt ja kütuse sissepritse langeb sisselasketaktile. ECM hoiab liigset õhku 1,5 juures.
Lisaks puhtale õhule saab lisada heitgaase. See on tingitud EGR heitgaaside ringlussüsteemi tööst. Selle tulemusena "põleb" heitgaas silindrites uuesti läbi, ilma mootorit kahjustamata. Samal ajal väheneb kahjulike ainete atmosfääri paiskamise tase.
Mis on tulemus
Nagu näete, võimaldab otsesissepritse saavutada mitte ainult kütusesäästlikkust, vaid ka mootori head tootlust nii väikese kui keskmise ja suure koormuse korral. Teisisõnu tähendab otsesissepritse olemasolu, et sisepõlemismootori kõigis töörežiimides säilib segu optimaalne koostis.
Samuti soovitame lugeda artiklit selle kohta, kuidas süstimine erineb karburaatorist. Sellest artiklist saate teada, millised on nende lahenduste peamised erinevused ning millised on karburaatori ja pihusti plussid ja miinused.
Mis puudutab miinuseid, siis otsesissepritse miinuseid võib seostada vaid suurenenud keerukusega remondi ajal ja varuosade hinnaga, samuti süsteemi suure tundlikkusega kütuse kvaliteedi ning kütuse- ja õhufiltrite seisukorra suhtes.
