Sisteme de injecție diesel. Design, avantaje și dezavantaje

Spre deosebire de motoarele pe benzină, motoarele diesel aveau injecție de combustibil încă de la început. S-au schimbat doar sistemele de injecție, fitingurile și presiunea combustibilului alimentat la cilindri.

Principiul de funcționare al unui motor diesel, cunoscut în mod obișnuit ca motor diesel, este complet diferit de cel al unui motor pe benzină. La camioanele cu combustibil, amestecul combustibil-aer intră în camera de ardere deasupra pistonului. După comprimare, amestecul este aprins din cauza defectării unei scântei electrice la electrozii bujiei. Acesta este motivul pentru care motoarele pe benzină sunt numite și motoare cu aprindere prin scânteie (SI).

La motoarele diesel, pistonul din camera de ardere comprimă numai aerul care, sub influența unei presiuni enorme (cel puțin 40 bar - de unde și denumirea de „presiune înaltă”) este încălzit la o temperatură de 600-800 ° C. Injectarea de combustibil într-un astfel de aer fierbinte are ca rezultat autoaprinderea imediată a combustibilului din camera de ardere. Din acest motiv, sistemele de propulsie diesel sunt denumite și motoare cu aprindere prin compresie (CI). De la început, acestea au fost furnizate prin injectarea combustibilului în camera de ardere, și nu în galeria de admisie, care furnizează doar aer motorului. În funcție de faptul că camera de ardere era divizată sau nu, motoarele diesel erau împărțite în grupuri de putere cu injecție indirectă sau directă.

Injecție indirectă

Diesel, deși a debutat cu sistem de injecție directă, nu a fost folosit mult timp. Această soluție a cauzat prea multe probleme și în industria auto a fost înlocuită cu injecția indirectă brevetată în 1909. Injecția directă a rămas în motoarele mari staționare și maritime, precum și în unele camioane. Designerii de autoturisme au preferat motorinele cu injecție indirectă, cu o funcționare mai lină și mai puțin zgomot.

Termenul „indirect” în motoarele diesel înseamnă ceva complet diferit față de motoarele pe benzină, unde injecția indirectă este injectarea unui amestec aer-combustibil în galeria de admisie. În motoarele diesel cu injecție indirectă, ca și în modelele cu injecție directă, combustibilul atomizat de injector intră și în camera de ardere. Doar că este împărțit în două părți - o parte auxiliară, în care se injectează combustibil, și partea principală, adică. spațiul situat direct deasupra pistonului în care are loc principalul proces de ardere a combustibilului. Camerele sunt interconectate printr-un canal sau canale. În funcție de formă și funcție, camerele sunt împărțite în rezervoare preliminare, vortex și aer.

Acestea din urmă nu pot fi utilizate, deoarece producția lor practic a încetat. În cazul precamerelor și camerelor de turbionare, duza este instalată lângă camera auxiliară și injectează combustibil în aceasta. Acolo, are loc aprinderea, apoi combustibilul parțial ars intră în camera principală și arde acolo. Diesel-urile cu precamera sau camera de turbionare functioneaza fara probleme si pot avea sisteme de manivele usoare. Nu sunt sensibile la calitatea combustibilului și pot avea duze cu un design simplu. Cu toate acestea, sunt mai puțin eficiente decât dieselurile cu injecție directă, consumă mai mult combustibil și au probleme la pornirea unui motor rece. Astăzi, motoarele diesel cu injecție indirectă din autoturismele sunt de domeniul trecutului și nu mai sunt produse. Se găsesc rar în mașinile moderne de pe piață astăzi. Ele pot fi găsite doar în modele precum Indian Hindustan și Tata, UAZ-ul rusesc, generația mai veche Mitsubishi Pajero vândut în Brazilia sau Volkswagen Polo oferit în Argentina. Sunt folosite în cantități mult mai mari în vehiculele aftermarket.

Injecție directă

Totul a început cu el. Cu toate acestea, beneficiile injectării directe nu au fost exploatate inițial. Nu se cunoștea importanța învârtirii corecte a combustibilului și arderea acestuia nu a fost optimă. S-au format bulgări de combustibil, care au contribuit la formarea funinginei. Procesele pe piston au mers prea repede, motoarele au lucrat din greu, distrugând rapid rulmentul arborelui cotit. Din acest motiv s-a renunțat la injecția directă, preferându-se injecția indirectă.

O întoarcere la rădăcini, dar într-o versiune modernă, s-a produs abia în 1987, când Fiat Croma 1.9 TD a intrat în producția de masă. Injecția directă a combustibilului necesită echipament de injecție eficient, presiune mare de injecție, combustibil de bună calitate și un pedalier foarte puternic (și, prin urmare, greu). Cu toate acestea, oferă o eficiență ridicată și o pornire ușoară a unui motor rece. Soluțiile moderne pentru motoarele diesel cu injecție directă se bazează în principal pe capete complet plate și pistoane cu camere (cavități) formate corespunzător. Camerele sunt responsabile pentru turbulența corectă a combustibilului. Injecția directă este utilizată pe scară largă astăzi în motoarele diesel ale autoturismelor.

Injectie directa - Injectoare cu pompa

În motoarele diesel tradiționale, diferite tipuri de pompe sunt responsabile pentru alimentarea cu combustibil. În vremurile de pionierat, injecția de combustibil se făcea cu aer comprimat; în anii 20, aceasta se făcea cu pompe de ulei reproiectate. În anii 300, pompele speciale concepute pentru motoarele diesel erau deja utilizate pe scară largă. Inițial, s-a bazat pe pompe seriale care creează presiune scăzută (până la 60 bar). Abia în anii 1000 au apărut pompele distribuitoare axiale mai eficiente (peste 80 bar). La mijlocul anilor '524 au primit controlul mecanic al injecției, iar la mijlocul anilor '1986 au primit control electronic (BMW XNUMXtd, XNUMX).

Pompa-injectoare folosite în camioane deja în anii 30 erau un mod ușor diferit de injectare a combustibilului, ele fiind utilizate pe scară largă în mașinile de pasageri de către concernul Volkswagen, pentru prima dată în 1998 (Passat B5 1.9 TDI). Pe scurt, un injector cu pompă este un injector cu propria sa pompă, care este antrenat de un arbore cu came. Astfel, întregul proces de presurizare și injectare în cilindru este limitat la chiulasa. Sistemul este foarte compact, nu există conducte de combustibil care să conecteze pompa la injectoare. Prin urmare, nu există o pulsație a duzei, ceea ce face dificilă reglarea dozei de combustibil și a scurgerilor. Deoarece combustibilul se vaporizează parțial în camera injectorului unității, timpul de injecție poate fi mic (pornire ușoară). Cea mai importantă este însă presiunea foarte mare de injecție de 2000-2200 bar. Doza de combustibil din cilindru se amestecă rapid cu aerul și arde foarte eficient.

In general, motorina cu injectoare unitare se caracterizeaza prin randament ridicat, consum redus de combustibil, turatie mare si posibilitatea de a obtine densitate mare de putere. Dar un motor cu injector unitar este costisitor de fabricat, în principal din cauza complexității chiulasei. Munca lui este grea și zgomotoasă. Atunci când este alimentat de injectoarele unitare, există și probleme cu toxicitatea evacuarii, care a contribuit în mare măsură la abandonarea de către VW a acestei soluții.

Injecție directă - Common Rail

Cel mai important element al sistemului de injecție Common Rail este „Common Rail”, un tip de rezervor cunoscut și sub denumirea de „acumulator de combustibil presurizat”, în care o pompă pompează motorină. Intră în duze nu direct din pompă, ci din rezervor, menținând în același timp aceeași presiune pentru fiecare cilindru.

La figurat, putem spune că fiecare dintre injectoare nu așteaptă o porție de combustibil de la pompă, dar are totuși combustibil la o presiune foarte mare. Impulsurile electrice care actioneaza injectoarele sunt suficiente pentru a alimenta camerele de ardere cu combustibil. Un astfel de sistem vă permite să creați injecții cu mai multe faze (chiar și 8 faze pe injecție), ceea ce duce la arderea foarte precisă a combustibilului cu o creștere treptată a presiunii. Presiunea de injecție foarte mare (1800 bar) permite utilizarea injectoarelor cu orificii foarte mici care livrează combustibil aproape sub formă de ceață.

Toate acestea sunt completate de eficiență ridicată a motorului, funcționare lină și nivel scăzut de zgomot (în ciuda injecției directe), manevrabilitate bună și emisii scăzute de eșapament. Cu toate acestea, motoarele common rail necesită combustibil de cea mai înaltă calitate și cele mai bune filtre. Contaminanții din combustibil pot distruge injectoarele și pot cauza daune care sunt extrem de costisitoare de reparat.