Injektimi i karburantit në motorët me benzinë. Avantazhet, disavantazhet dhe problemet e mundshme
Lloji i sistemit të injektimit përcakton parametrat e motorit dhe kostot e funksionimit. Ajo ndikon në dinamikën, konsumin e karburantit, emetimet e shkarkimeve dhe kostot e mirëmbajtjes së makinës.
Historia e aplikimit praktik të injektimit të benzinës në një motor me djegie të brendshme në transport daton në periudhën para Luftës së Parë Botërore. Edhe atëherë, aviacioni po kërkonte urgjentisht zgjidhje të reja që mund të përmirësonin efikasitetin e motorëve dhe të kapërcenin problemet me fuqinë në pozicione të ndryshme të avionit. Injeksioni i karburantit, i cili u shfaq për herë të parë në motorin francez të avionit V8 të vitit 1903, doli i dobishëm. Vetëm në vitin 1930 debutoi Mercedes 1951 SL me injektim karburanti, i konsideruar gjerësisht si një pararendës në këtë fushë. Megjithatë, në versionin sportiv, ishte makina e parë me injeksion direkt të benzinës.
Injeksioni elektronik i karburantit u përdor për herë të parë në 300 në një motor Chrysler të vitit 1958. Injeksioni me benzinë me shumë pika filloi të shfaqej në makina në vitet 1981, por më së shumti përdorej në modelet luksoze. Pompat elektrike me presion të lartë ishin tashmë në përdorim për të siguruar presionin e duhur, por kontrolli ishte ende përgjegjësi e mekanikës, e cila u zbeh në harresë vetëm në vitin 600 me përfundimin e prodhimit të Mercedes. Sistemet e injektimit ishin ende të shtrenjta dhe nuk ndryshuan në makina të lira dhe të njohura. Por kur u bë e nevojshme në XNUMX-të të instaloheshin konvertuesit katalitikë në të gjitha makinat, pavarësisht nga klasa e tyre, duhej të zhvillohej një lloj injeksioni më i lirë.
Prania e një katalizatori kërkonte kontroll më të saktë të përbërjes së përzierjes sesa mund të siguronin karburatorët. Kështu u krijua një injeksion me një pikë, një version i pakët i "multi-point", por i mjaftueshëm për nevojat e makinave të lira. Që nga fundi i viteve nëntëdhjetë, ai filloi të zhdukej nga tregu, i zëvendësuar nga injektorë me shumë pika, të cilët janë aktualisht sistemi më i popullarizuar i karburantit në motorët e automobilave. Në vitin 1996, injektimi i drejtpërdrejtë i karburantit bëri debutimin e tij standard në Mitsubishi Carisma. Teknologjia e re kishte nevojë për përmirësime serioze dhe në fillim gjeti pak ndjekës.
Megjithatë, përballë standardeve gjithnjë e më të rrepta të gazit të shkarkimit, të cilat që nga fillimi patën një ndikim të fortë në përparimin në sistemet e karburantit të automobilave, projektuesit përfundimisht duhej të kalonin në injektimin e drejtpërdrejtë të benzinës. Në zgjidhjet e fundit, deri tani të pakta në numër, ato kombinojnë dy lloje të injektimit të benzinës - indirekte me shumë pika dhe direkte.
Injeksion indirekt me një pikë
Në sistemet e injektimit me një pikë, motori mundësohet nga një injektor i vetëm. Është instaluar në hyrjen e kolektorit të marrjes. Karburanti furnizohet nën presion prej rreth 1 bar. Karburanti i atomizuar përzihet me ajrin përpara portave të marrjes së kanaleve që çojnë në cilindrat individualë.
Përzierja karburant-ajër thithet në kanale pa dozimin e saktë të përzierjes për çdo cilindër. Për shkak të dallimeve në gjatësinë e kanaleve dhe cilësinë e përfundimeve të tyre, furnizimi me energji elektrike në cilindra është i pabarabartë. Por ka edhe përfitime. Meqenëse rruga e përzierjes së karburantit me ajrin nga hunda në dhomën e djegies është e gjatë, karburanti mund të avullojë mirë kur motori nxehet siç duhet. Në mot të ftohtë, karburanti nuk avullon, qimet kondensohen në muret e kolektorit dhe pjesërisht futen në dhomën e djegies në formën e pikave. Në këtë formë, ai nuk mund të digjet plotësisht në ciklin e punës, gjë që çon në efikasitet të ulët të motorit në fazën e ngrohjes.
Pasoja e kësaj është rritja e konsumit të karburantit dhe toksiciteti i lartë i gazrave të shkarkimit. Injektimi me një pikë është i thjeshtë dhe i lirë, nuk kërkon shumë pjesë, hundë komplekse dhe sisteme të avancuara të kontrollit. Kostot e ulëta të prodhimit rezultojnë në një çmim më të ulët të automjetit dhe riparimet me injeksion me një pikë janë të lehta. Ky lloj injeksioni nuk përdoret në motorët modernë të makinave të pasagjerëve. Mund të gjendet vetëm në modelet me dizajn të prapambetur, megjithëse të prodhuara jashtë Evropës. Një shembull është Samand iranian.
privilegjet
– Dizajn i thjeshtë
– Kostot e ulëta të prodhimit dhe mirëmbajtjes
– Toksicitet i ulët i gazrave të shkarkimit kur motori është i nxehtë
defektet
– Saktësia e ulët e dozimit të karburantit
– Konsumi relativisht i lartë i karburantit
– Toksicitet i lartë i gazrave të shkarkimit në fazën e ngrohjes së motorit
– Performanca e dobët për sa i përket dinamikës së motorit
Injeksion indirekt me shumë pika
Një zgjerim i injektimit indirekt me një pikë është injeksion indirekt me shumë pika me një injektor në çdo portë marrjeje. Karburanti shpërndahet pas mbytjes, pak përpara valvulës së marrjes. Injektorët janë më afër cilindrave, por rruga e përzierjes së ajrit/karburantit është ende mjaft e gjatë që karburanti të avullojë në një motor të nxehtë. Nga ana tjetër, faza e ngrohjes ka më pak tendencë për t'u kondensuar në muret e portës së marrjes, pasi distanca midis grykës dhe cilindrit është më e shkurtër. Në sistemet me shumë pika, karburanti furnizohet me një presion prej 2 deri në 4 bar.
Një injektor i veçantë për çdo cilindër u jep projektuesve mundësi krejtësisht të reja në drejtim të rritjes së dinamikës së motorit, uljes së konsumit të karburantit dhe reduktimit të emetimeve të shkarkimit. Fillimisht, nuk u përdorën sisteme të avancuara të kontrollit dhe të gjitha grykat matën karburantin në të njëjtën kohë. Kjo zgjidhje nuk ishte optimale, pasi momenti i injektimit nuk ndodhi në çdo cilindër në momentin më të favorshëm (kur goditi valvulën e mbyllur të marrjes). Vetëm zhvillimi i elektronikës bëri të mundur ndërtimin e sistemeve më të avancuara të kontrollit, falë të cilave injeksioni filloi të funksiononte më saktë.
Fillimisht, grykat hapeshin në çifte, më pas u zhvillua një sistem sekuencial i injektimit të karburantit, në të cilin çdo hundë hapet veçmas, në momentin optimal për një cilindër të caktuar. Kjo zgjidhje ju lejon të zgjidhni me saktësi dozën e karburantit për çdo goditje. Një sistem serik me shumë pika është shumë më kompleks se një sistem me një pikë, më i shtrenjtë për t'u prodhuar dhe më i shtrenjtë për t'u mirëmbajtur. Sidoqoftë, kjo ju lejon të rritni ndjeshëm efikasitetin e motorit me më pak konsum të karburantit dhe më pak toksicitet të gazrave të shkarkimit.
privilegjet
– Saktësi e lartë e dozimit të karburantit
– Konsumi i ulët i karburantit
– Shumë mundësi për sa i përket dinamikës së motorit
– Toksicitet i ulët i gazrave të shkarkimit
defektet
- Kompleksitet i konsiderueshëm i projektimit
– Kostot relativisht të larta të prodhimit dhe mirëmbajtjes
Injeksion i drejtpërdrejtë
Në këtë zgjidhje, injektori është instaluar në cilindër dhe injekton karburantin direkt në dhomën e djegies. Nga njëra anë, kjo është shumë e dobishme, pasi ju lejon të zëvendësoni shumë shpejt ngarkesën e karburantit-ajrit mbi piston. Përveç kësaj, karburanti relativisht i ftohtë ftoh mirë kurorën e pistonit dhe muret e cilindrit, kështu që është e mundur të rritet raporti i kompresimit dhe të arrihet efikasitet më i lartë i motorit pa frikën e goditjes së kundërt të djegies.
Motorët me injeksion të drejtpërdrejtë janë krijuar për të djegur përzierje shumë të dobëta të ajrit/karburantit në ngarkesa të ulëta të motorit për të arritur konsum jashtëzakonisht të ulët të karburantit. Megjithatë, rezultoi se kjo shkakton probleme me një tepricë të oksideve të azotit në gazrat e shkarkimit, për të eliminuar të cilat është e nevojshme të instalohen sistemet e duhura të pastrimit. Projektuesit merren me oksidet e azotit në dy mënyra: duke shtuar përforcim dhe duke zvogëluar madhësinë, ose duke instaluar një sistem kompleks të grykave dyfazore. Praktika tregon gjithashtu se me injektimin e drejtpërdrejtë të karburantit, fenomeni i pafavorshëm i depozitave të karbonit në kanalet e marrjes së cilindrave dhe në trungjet e valvulave të marrjes (ulja e dinamikës së motorit, rritja e konsumit të karburantit).
Kjo për faktin se si portat e marrjes ashtu edhe valvulat e marrjes nuk janë shpëlarë me përzierjen ajër-karburant, si me injektimin indirekt. Prandaj, ato nuk lahen nga grimcat e imëta të vajit që hyjnë në sistemin e thithjes nga sistemi i ventilimit të karterit. Papastërtitë e vajit ngurtësohen nën ndikimin e temperaturës, duke krijuar një shtresë gjithnjë e më të trashë sedimenti të padëshiruar.
privilegjet
– Saktësi shumë e lartë e dozimit të karburantit
– Mundësia e djegies së përzierjeve të ligët
– Dinamikë shumë e mirë e motorit me konsum të ulët të karburantit
defektet
- Dizajn jashtëzakonisht kompleks
– Kosto shumë të larta prodhimi dhe mirëmbajtjeje
– Probleme me oksidet e tepërta të azotit në gazrat e shkarkimit
- Depozitat e karbonit në sistemin e marrjes
Injeksion i dyfishtë - i drejtpërdrejtë dhe i tërthortë
Dizajni i sistemit të injektimit të përzier përfiton nga injektimi indirekt dhe i drejtpërdrejtë. Injeksioni i drejtpërdrejtë funksionon kur motori është i ftohtë. Përzierja karburant-ajër rrjedh direkt mbi piston dhe kondensimi është i përjashtuar. Kur motori është i ngrohtë dhe punon nën ngarkesë të lehtë (ngarje me shpejtësi konstante, nxitim i qetë), injeksioni i drejtpërdrejtë ndalon së punuari dhe injeksioni indirekt me shumë pika merr rolin e tij. Karburanti avullohet më mirë, injektorët shumë të shtrenjtë të sistemit të injektimit të drejtpërdrejtë nuk funksionojnë dhe nuk konsumohen, valvulat e marrjes lahen nga përzierja e karburantit-ajrit, kështu që mbi to nuk krijohen depozita. Me ngarkesa të larta të motorit (përshpejtime të forta, ngarje të shpejtë), injektimi i drejtpërdrejtë ndizet sërish, gjë që siguron mbushje shumë të shpejtë të cilindrave.
privilegjet
– Doza shumë e saktë e karburantit
– Ofrimi optimal i motorit në të gjitha kushtet
– Dinamikë shumë e mirë e motorit me konsum të ulët të karburantit
– Nuk ka depozita karboni në sistemin e marrjes
defektet
- Kompleksitet i madh i dizajnit
– Kostot jashtëzakonisht të larta të prodhimit dhe mirëmbajtjes
