A közvetlen befecskendezéses konfiguráció, amely a magasabb költségek ellenére egyre nagyobb teret hódít az Otto Cycle motorokban, közvetlenül az égésterekbe szerelt befecskendezőket használ. Ez a rendszer a szívócsatorna nélkül permetezi az üzemanyagot, turbulenciát hozva létre az égéstérben, lehetővé téve a motor nagyobb kompressziós aránnyal való működését, ami javítja a teljesítményét, valamint nagyobb égési hatékonyságot és a szennyezőanyag-kibocsátás csökkentését. a motor bemelegítési fázisa.
Közvetlen befecskendezésnél (1., 2. és 3. ábra) a befecskendezett üzemanyag elpárolog a henger belsejében, csökkentve annak hőmérsékletét, és így csökken a detonáció valószínűsége. A magasabb hő- és nyomásállóságra tervezett befecskendezőknek több kimeneti nyílása van a jobb befecskendezési szabályozás érdekében.
Ez a rendszer egy vissza nem térő üzemanyag-rendszer, amely mérsékli az üzemanyagtartályon belüli hőmérséklet-változásokat, ami csökkenti a párolgási kibocsátást.
Rendszerművelet
A rendszer két vonalból áll; alacsony nyomás, hasonló a közvetett befecskendező rendszerekben használthoz, és nagy nyomás, amely a motor működési módjától függően 2-15 Mpa (20-150 BAR/290-2176 PSI) közötti nyomásértékekkel működik. Ezek az értékek az egyes gyártók által használt rendszertől függően változnak.
A szivattyú üzemanyagot küld a tartályból az ellátó csövön keresztül a nagynyomású szivattyúhoz. A nagynyomású szivattyún áthaladó üzemanyag az elosztócsőbe kerül. Az üzemanyagot nagy nyomás alatt fecskendezik be az égésterekbe az injektorokon keresztül. Az injektorok impulzusát egy dedikált vezérlőmodul vezérli, amelyet egyes rendszerekben üzemanyag-szivattyú vezérlőmodulnak neveznek.
Rendszer működési módok
A szegény égésű közvetlen befecskendezéses rendszerek alapvetően három üzemmódban működnek:
1. RÉTEZETES: Égés sovány keverékkel (lambda 1, 8 és 3 között) és befecskendezés a kompressziós ciklusidő végén (4. ábra).
Ez az üzemmód általában akkor fordul elő, amikor a motor alacsony terhelés mellett jár, maximális fordulatszám 3000 ford./perc. Az üzemanyagot a kompressziós ciklus végén 60 és 45° APMS között fecskendezik be. A keverék kissé dús a gyújtógyertya körül, és az égéstér többi részében sovány.
A réteges üzemmód engedélyezésének kritériumai - Egyes rendszerekben ahhoz, hogy az üzemanyag-befecskendezés réteges üzemmódban működjön, az összes alábbi specifikációnak összhangban kell lennie:
• A motornak alacsony fordulatszám- és terhelési tartományban kell működnie;
• A kipufogógázzal kapcsolatban nem lehetnek hibák a rendszerben;
• A hűtőfolyadék hőmérsékletének 50 °C felett kell lennie;
• Az NOx-érzékelőnek üzemkésznek kell lennie;
• Az NOx-akkumulátor katalizátorának hőmérsékletének 250 °C és 500 °C között kell lennie.
2. HOMOGÉN: Égés keverékkel a sztöchiometrikus körül (Lambda=1) és befecskendezéssel a szívóciklus alatt (5. ábra).
MEGJEGYZÉS: GYORSÍTÁS, TERHELÉS ÉS MAXIMÁLIS TELJESÍTMÉNY HELYZETEKBEN ALKALMAZHATÓ
MEGJEGYZÉS: A változtatható szívócsonkkal rendelkező motoroknál a szívócső belsejében lévő szelepek vagy nyílások homogén üzemmódban nyitva maradnak, ez nagy terhelés és forgás. Az injekció beadásakor kb. 300ºAPMS-nál kezdődik
3. HOMOGÉN/SZOLGÁLTATÁS: Gyenge égés (Lambda 1,6 körül) és befecskendezés a szívóciklus alatt. Az előző módok közötti átmenetben használt mód (6. és 7. ábra).
MEGJEGYZÉS: A RÉTEGEZETT ÉS A HOMOGÉN MÓDOK KÖZÖTTI ÁTÉPÉS SORÁN HASZNÁLJA
A közvetlen befecskendező rendszer előnyei:
• Az égési folyamat precíz szabályozásával lehetővé teszi a motor számára, hogy a dízelmotorokhoz hasonló sovány keverékekkel (lambda 1,6 és 3,0 között) működjön, ami jelentősen csökkenti az üzemanyag-fogyasztást (akár 15%-kal is). a Bosch gyártónak) és a szennyezőanyag-kibocsátást és a nyomaték növekedését (ugyanazon gyártó szerint 5%-ig).
• Mivel a befecskendezési nyomás meglehetősen magas (50-100 bar), a levegő/üzemanyag keverék homogénebb (optimalizálja az égési folyamatot).
• A porított tüzelőanyag teljes elpárologtatásához szükséges hőt a felmelegített levegőből vonják ki, amely az égéstérben van.
• Mivel a szegény üzem során az égés főként a gyújtógyertya körül megy végbe, az égéstér belsejében szigetelő réteg képződik, amelyet levegő és visszavezetett kipufogógázok (EGR szelep) alkotnak, ami csökkenti a henger falain keresztüli hőveszteséget. és növeli a motor hőhatékonyságát
Üzemanyag-befecskendező rendszer alkatrészei
Üzemanyag-szivattyú vezérlőmodul (8. kép) - Adatkommunikációs hálózathoz, nagy sebességű CAN hálózathoz csatlakozva, ez a modul a jármű alján, oldalsó részén található, és fogadja a a motorvezérlő modul (ECM), a kívánt üzemanyagnyomás-információ, és vezérli a tartály belsejében található üzemanyag-szivattyút.
Ez a modul PWM (impulzusszélesség-moduláció) jelet küld az üzemanyag-szivattyúnak, a szivattyú sebességét a vett jelnek megfelelően változtatva. Az üzemanyag-szivattyú maximális árama 15 amper, és a rendszer relét használ.
Flex üzemanyag-érzékelő (9. ábra) - Méri az üzemanyag etanol-benzin tartalmát a gyújtás időzítésének és a befecskendezendő üzemanyag mennyiségének beállításához. Az érzékelő 3 tűs csatlakozóval rendelkezik: test, pozitív és jel a motorvezérlő modulhoz (ECM), az érzékelő belsejében lévő processzort használja az etanol százalékos arányának mérésére, és változtatja a kimeneti jelet. A motorvezérlő modul (ECM) 5 V feszültséget biztosít. A jel normál frekvenciatartománya 50 és 150 Hz között változik, ahol az 50 Hz 0% etanolt, a 150 Hz pedig ennek az üzemanyagnak a 100%-át jelenti.
Üzemanyagnyomás-érzékelő (10. ábra) - A tartálytól a nagynyomású szivattyúig vezető üzemanyag-ellátó csövön található, 3 (három) tűvel rendelkezik, amelyek a következőket mutatják funkciók: pozitív 5V tápellátás, a motorvezérlő modulból (ECM) érkezik; válaszjelet az ECM-hez; és egy földelés, amelyet szintén a motorvezérlő modulon keresztül, az elektromos kábelköteg vezérel.
Üzemanyagtartály-szivattyú szerelvény - Az üzemanyagtartály-szivattyú szerelvény a tartály belsejében található, és tartalmaz egy fordított áramlású visszacsapó szelepet, amely fenntartja az üzemanyag nyomását a tápvezetékben annak érdekében, hogy kerülje el a nehézségeket az indítás során.
A készlet a következő összetevőkből áll (11. ábra):
• Szintérzékelő;
• Stabilizátor-tartály üzemanyag-szivattyú;
• Üzemanyagszűrő.
Nagynyomású üzemanyag-szivattyú - A közvetlen befecskendezéshez magas üzemanyagnyomás szükséges. A szivattyút általában a hengerfej hátuljára szerelik fel, és rendszertől függően a szívó vezérműtengelyen lévő bütykök (4 fül) hajtják (12. ábra). Ez a szivattyú az üzemanyag nyomását is szabályozza egy csatlakoztatott mágnesszelepen keresztül. A motorvezérlő modul (ECM) 2-15 MPa (20-150 bar/ 290-2176 psi) közötti nyomásváltozást szabályozza, a motor működési módjától függően.
A motorvezérlő modul (ECM) kimeneti jele 12 voltos feszültséget küld a szivattyú vezérlőáramkörének egy PWM (impulzusszélesség-moduláció) jelen keresztül, amely szabályozza az üzemanyagnyomást, zárja és nyitja a vezérlőszelepet meghatározott időpontokban. alkalommal a szivattyúlöket során.
Ha a vezérlő mágnesszelep nincs bekapcsolva, a szivattyú teljes átfolyással működik. A szivattyúszabályozás meghibásodása esetén a nagynyomású rendszert biztonsági szelep védi (13-15. ábra).
Nagynyomású üzemanyag-elosztó cső (16. ábra) - A hengerfejhez rögzítve egyenletesen osztja el a nagynyomású üzemanyagot a befecskendezők között. A következő alkatrészek vannak rögzítve ehhez a csőhöz:
• Üzemanyag-befecskendezők;
• Üzemanyagnyomás-érzékelő.
Üzemanyag-befecskendezők (17. ábra) - A közvetlen üzemanyag-befecskendező rendszer nagy nyomás alatt működik. Az injektorok a motorfejhez vannak rögzítve, közvetlenül az égéstérbe jutva, és az üzemanyagnyomásnak nagyobbnak kell lennie, mint a motor kompressziós nyomása.
A befecskendezőket az ECM (motorvezérlő modul) vezérli, amely minden egyes befecskendező szelepet nagyfeszültségű táplálással (65 V a befecskendezés kezdetén) lát el. Ezt a feszültséget egy kondenzátor építi fel és kisüti, lehetővé téve az injektor kezdeti nyitását, amelyet 12 V-ig nyitva tartanak.
Ezek az injektorok meghosszabbított finom hegyükkel hatékony hűtést tesznek lehetővé az égéstérben, és nyílásaik kúpos permetezési mintát hoznak létre.
Az injektor eltávolításához használjon speciális szerszámokat a 18. ábrán látható módon.
Az injektor visszaszerelésekor ki kell cserélni a tömítőgyűrűket, ehhez használjon speciális szerszámot a 19. ábrán látható módon:
A 20. ábra az injektor meghajtó feszültségét mérő multiméter használatát mutatja be ilyen típusú rendszerekben.
Magas nyomású üzemanyag-elosztó-nyomás-érzékelő – Az üzemanyag-elosztó-csőben lévő üzemanyagnyomást nagynyomásúnak jelzi az ECM-nek (motorvezérlő modul). A vezérlőmodul 5 V-os referenciafeszültséget, a testet pedig az érzékelőtől változó feszültségű visszatérő jelet ad, figyelve azt, így az elosztócső nyomásának növelésével a válaszfeszültség magas lesz, ha a az elosztó nyomása alacsony, az érzékelő válaszfeszültsége is alacsony lesz.
A legtöbb elektronikus üzemanyag-befecskendezéssel hajtott járműben a szívócső nyomásérzékelője (az üzemanyagnyomás-érzékelő neve) nem létfontosságú a rendszer számára, azaz információvesztés vagy az érzékelő és az érzékelő közötti kommunikáció elvesztése esetén. vezérlőegység, a jármű továbbra is működik és a szokásos módon indul. A vezérlőegység vészhelyzeti paramétereket alkalmaz korlátozott sebességgel és teljesítménnyel, hogy a jármű ne hagyja cserben a vezetőt. A legtöbb közvetlen befecskendező rendszerben a nagynyomású rendszer ugyanazzal a nyomással kezd működni, mint az alacsony nyomású vezeték, azaz 3-6 BAR között (21. és 22. ábra).
Üzemanyagnyomás-szabályozó szelep (23. ábra) - Ez egy elektromágneses szelep, amely szabályozza az üzemanyag áramlását, amely a visszatérőbe megy, és ennek következtében szabályozza a nyomást a nagynyomású üzemanyagsor. Elektronikusan vezérli a motorvezérlő modul, amely a nagynyomású üzemanyag-elosztóból érkező nyomásérzékelő jelén alapul. A legtöbb jelenlegi közvetlen befecskendező rendszerben biztonsági intézkedésként ez a szelep nyitva marad, amikor nincs áramellátás, ami azt jelenti, hogy ha nem kap energiát, a nagynyomású szivattyú nem tud nyomást generálni a rendszer számára., és az üzemanyag visszatér az alacsony nyomású vezetékbe.
NOX tárolókatalizátor - Az NOX tárolókatalizátor (24. ábra) ugyanazon a helyen található, és ugyanaz a funkciója, mint a közös háromutas főkatalizátornak. Ha a rendszer homogén üzemmódban működik lambda=1 mellett, a megkülönböztető jellemzője, hogy képes a nitrogén-oxidokat szabad nitrogénné alakítani (redukálni), és ezáltal megvédeni a környezetet a káros gázok hatásától.
A homogén karcsú és rétegzett üzemmódokban 1-nél nagyobb lambda mellett ezt az átalakítást (redukciót) már nem tudja végrehajtani; ezzel tárolja azokat a katalizátor telítési pontjáig; Amikor ezt az állapotot észleli a NOX érzékelő, a NOX érzékelő vezérlőegysége értesíti a motorvezérlő modult, és ez néhány másodpercre feldúsítja a keveréket, elősegítve azt a kémiai reakciót, amelynek eredményeként a nitrogén-oxidokból szabad nitrogén képződik.
Kipufogógáz-hőmérséklet-érzékelő - Egy másik érzékelő említésre méltó a kipufogógáz-hőmérséklet-érzékelő, amely elengedhetetlen a közvetlen befecskendező rendszer megfelelő működéséhez. Ez az egyik érzékelő, amely lehetővé teszi, hogy a befecskendező rendszer homogéntől a gyenge és rétegzett homogén üzemmódig változzon.
A befecskendező rendszer csak akkor kapcsol át homogénről sovány és rétegzett homogén üzemmódra, ha a kipufogógáz hőmérséklete 250°C és 500°C között van.
Ily módon megfigyelhetjük, hogy a közvetlen üzemanyag-befecskendező rendszer elősegíti az üzemanyag-fogyasztást, növeli a hőhatékonyságot és csökkenti a károsanyag-kibocsátást. Ez a következő újításoknak köszönhető:
• Megnövekedett rendszer üzemi nyomás, ami jobb keverékképzést eredményez.
• Az üzemanyag-befecskendezés mennyiségének és megfelelő pillanatának pontos szabályozása a közvetlenül az égéstérbe szerelt speciális befecskendezőknek köszönhetően, amelyeket közvetlenül az ECM vezérel, amely nagyfeszültségű jelet használ a gyors kinyitáshoz
• Sovány keverékű égetési technológia alkalmazása, amely többek között biztosítja, hogy az égés főként a gyújtógyertya körül menjen végbe. Az égéstér többi része pedig levegővel és recirkulált gázokkal van megtöltve, így csökken a hőveszteség a henger falain keresztül.
Emellett bemutatjuk főbb konstruktív jellemzőit; működési elv; a rendszer és fő összetevőinek működési módjai, kiemelve azok elhelyezkedését, működését és irányértékeit, amelyek az alkalmazástól függően változhatnak.
