• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Wtrysk paliwa



    Podstrony: [1] 2 [3]
    Przeczytaj także...
    GDI (ang. Gasoline Direct Injection , pol. Bezpośredni Wtrysk Benzyny) – jest to konstrukcyjna odmiana silnika o zapłonie iskrowym w której zastosowano wtrysk benzyny bezpośrednio do cylindra silnika iskrowego. Benzyna pod dość wysokim ciśnieniem jest wtryskiwana bezpośrednio do komory spalania komory każdego cylindra - inaczej niż to się dzieje w konwencjonalnym silniku z wtryskiem wielopunktowym, gdzie podanie mieszanki odbywa się do kolektora ssącego podczas suwu ssania. GDI umożliwia spalanie ładunku uwarstwionego (spalanie mieszanki ubogiej), co zmniejsza zużycie paliwa [ograniczenie emisji CO2 i szkodliwych tlenków azotu (NOx)].Silnik wysokoprężny z wtryskiem pośrednim to tłokowy silnik spalinowy, konstrukcyjna odmiana silnika wysokoprężnego w którym paliwo jest podawane do komory wstępnej (lub komory wirowej) będącej integralną częścią głowicy silnika.
    Układy wtryskowe w silnikach o zapłonie iskrowym[ | edytuj kod]

    W silnikach o zapłonie iskrowym układy wtryskowe można podzielić pod względem rodzaju i rozmieszczenia wtryskiwaczy paliwa:

  • wtrysk jednopunktowy (SPI – Single Point Injection, CPI – Central Port Injection) – jeden wtryskiwacz umieszczony w kolektorze dostarcza paliwo dla wszystkich cylindrów,
  • wtrysk wielopunktowy (MPI – Multi Point Injection) – każdy cylinder ma osobny wtryskiwacz, umieszczony w kolektorze, przed zaworem dolotowym,
  • wtrysk bezpośredni (DI – Direct Injection) – wtryskiwacz umieszczony jest w cylindrze,
  • wtrysk bezpośredni w mieszance uwarstwionej – wtryskiwacz umieszczony jest w cylindrze.
  • Ze względu na sterowanie wieloma wtryskiwaczami w układzie MPI rozróżnia się rozwiązania:

    Wtryskiwacz - to integralna część starszych rozwiązań hydraulicznego systemu wtrysku paliwa którego zadaniem jest: Fuel Stratified Injection (FSI) – technika zasilania benzyną wykorzystywana w silnikach benzynowych. Pozwala zwiększyć moc silnika bez przyrostu jednostkowego zużycia paliwa. Opracowana została przez Volkswagena.
  • sekwencyjne (SFI – Sequential Fuel Injection, SPFI, SEFI) – każdy wtryskiwacz jest sterowany niezależnie i ma niezależnie wyliczany moment zadziałania, czasem też dawkę paliwa, typowo dla każdego cylindra oddzielnie,
  • grupowe (batched) – wtryskiwacze połączone są grupami i sterowane zależnie, układ wylicza dawkę dla „uśrednionego” cylindra czy kolektora (np. popularne starsze układy Forda EEC-IV z rodzaju MPI mają tylko dwie grupy dla silników V6 i V8, „prawą” i „lewą”),
  • wspólne – obecnie nieużywane, układ MPI jest sterowany wspólnie, jak pojedynczy układ SPI, tyle że z wieloma wtryskiwaczami.
  • Wtrysk paliwa w silnikach o zapłonie iskrowym zapewnia lepszą kontrolę dawkowania paliwa w porównaniu z rozwiązaniami gaźnikowymi (dokładniejsze sterowanie wtryskiwaczami przez odpowiedni układ sterujący, obecnie powszechnie – przez komputer sterujący pracą silnika) i lepsze wymieszanie z powietrzem (przez rozpylenie pod znacznym większym ciśnieniem i w lepszych warunkach, w porównaniu do gaźnika), co pozwala na jego lepsze (zupełne i całkowite) spalenie przy mniejszym współczynniku nadmiaru powietrza.

    Silnik spalinowy – silnik wykorzystujący sprężanie i rozprężanie czynnika termodynamicznego (gazu) do wytworzenia momentu obrotowego lub siły. Sprężany jest gaz "zimny", a rozprężany — "gorący". Do sprężenia gazu zimnego zużywana jest mniejsza ilość energii mechanicznej niż uzyskuje się z rozprężania. Z tego powodu energia uzyskana z rozprężania zużywana jest do sprężania gazu i do napędu dowolnej maszyny. Gorący gaz uzyskuje się w wyniku spalenia paliwa, stąd nazwa: silnik spalinowy.Węglowodory – organiczne związki chemiczne zawierające w swojej strukturze wyłącznie atomy węgla i wodoru. Wszystkie one składają się z podstawowego szkieletu węglowego (powiązanych z sobą atomów węgla) i przyłączonych do tego szkieletu atomów wodoru.

    Spaliny z silnika z wtryskiem paliwa zawierają mniej tlenku węgla, niepożądanych tlenków azotu i niedopalonych węglowodorów w stosunku do zasilania gaźnikowego.

    Elementy układu wtrysku paliwa[ | edytuj kod]

    Dla układu wtrysku paliwa silnika o zapłonie iskrowym można wyróżnić następujące kluczowe elementy:

    Układ zasilania paliwem[ | edytuj kod]

    W przeciwieństwie do gaźnika, który jest urządzeniem utrzymującym poziom paliwa i podciśnieniowo rozpylającym je w zwężce Venturiego, kosztem energii powietrza zasysanego przez silnik, układ wtryskowy operuje ciśnieniem dostarczonym z zewnątrz, typowo przez pompy paliwa (historycznie używano w egzotycznych aplikacjach zbiorników z paliwem pod ciśnieniem). Obecnie powszechnie stosowane są pompy elektryczne, w niektórych aplikacjach spotyka się pompy mechaniczne i połączenia układów pomp mechanicznych i elektrycznych. Typowy układ zasilania utrzymuje stabilne założone konstrukcyjnie ciśnienie paliwa, stosowane są regulatory ciśnienia lub odpowiednie sterowanie pomp. Założona wysokość ciśnienia paliwa podawanego do wtrysku zależy głównie od konstrukcji silnika i wtryskiwaczy (umieszczenie wtryskiwaczy, ich zdolności rozpylania i zamykania), typowo wynosi od kilku do kilkudziesięciu barów (znacznie więcej przy wtrysku bezpośrednim), jest to bardzo ważny parametr pracy układu. Innym ważnym parametrem jest odpowiednia wydajność układu pod ciśnieniem roboczym.

    Watchdog (ang. pies stróżujący) to urządzenie lub program, najczęściej układ elektroniczny, wykrywający błędne działanie systemu, bez udziału człowieka próbujący je naprawić i zapobiec poważniejszej awarii.Spalanie zupełne – spalanie, którego produktem jest najtrwalszy z możliwych do uzyskania w danej reakcji związek chemiczny.

    Historycznie używano układów o zmiennym ciśnieniu i wydajności podawanego paliwa, szczególnie przy sterowaniu wtryskiem czysto mechanicznie. Obecnie układy takie zostały wyparte przez elektroniczne sterowanie czasem otwarcia wtryskiwaczy przy stałym ciśnieniu (sterowanie impulsowe).

    Wtryskiwacze[ | edytuj kod]

    Typowy wtryskiwacz paliwa

    Paliwo podawane przez układ zasilania trafia odpowiednimi przewodami lub kolektorami do wtryskiwaczy, przy wtrysku pośrednim rozmieszczonych typowo w układzie dolotowym, względnie blisko zaworów dolotowych (aby mieszanka paliwowo-powietrzna trafiała w całości i jak najszybciej do cylindrów) lub, przy wtrysku bezpośrednim, umieszczonych wprost w głowicy cylindra (analogicznie do świec zapłonowych). Wtryskiwacze są szybkimi i dokładnymi zaworami, otwierającymi przepływ paliwa na założony czas, rzędu milisekund, i zespolonymi z odpowiednią dyszą, rozpylającą wypływające pod ciśnieniem paliwo, w celu jak najszybszego odparowania i wymieszania z powietrzem w układzie dolotowym lub w cylindrze. Dysze zintegrowane (czyli w praktyce – całe wtryskiwacze) charakteryzuje, przy założonym ciśnieniu zasilania paliwem i jego rodzaju, przepływ paliwa podawany w litrach/minutę itp. jednostkach, oraz kształt rozpylanej „chmury” paliwa, podawany np. jako kąt stożka rozpylanej „chmury” – są to ważne parametry dobierane pod kątem całego układu i silnika. Obecnie powszechnie używane wtryskiwacze to zawory sterowane elektromagnetycznie z iglicą ułożoną podłużnie wzg. dyszy i kanału paliwa. Historycznie używano zaworów sterowanych elektrycznie, pneumatycznie, mechanicznie itd., z różnymi układami elementów zamykających – jednym z głównych czynników wpływających na upowszechnienie układów wtrysku paliwa było opanowanie produkcji prostych, dokładnych i niezawodnych wtryskiwaczy elektromagnetycznych, w miejsce rozbudowanych mechanicznie i zawodnych zespołów. Należy zauważyć, że wtryskiwacze pracują tysiące razy na minutę, w podwyższonej temperaturze, i oczekuje się od nich powtarzalności pracy i trwałości przez wiele lat, co stawia duże wyzwania użytym materiałom i technologiom.

    Redundancja (łac. redundantia – powódź, nadmiar, zbytek), inaczej nadmiarowość w stosunku do tego, co konieczne lub zwykłe. Określenie może odnosić się zarówno do nadmiaru zbędnego lub szkodliwego, niecelowo zużywającego zasoby, jak i do pożądanego zabezpieczenia na wypadek uszkodzenia części systemu.Hydrauliczny system wtrysku to obecnie jedyny, praktycznie stosowany system zasilania silnika wysokoprężnego. Praktycznie wyparł on pneumatyczny system wtrysku paliwa zastosowany przez R.Diesla w swoim silniku. Polega on na podawaniu paliwa pod odpowiednio dużym ciśnieniem (od ok. 200 do 2000 i więcej atm). Spotyka się praktycznie cztery rozwiązania systemu hydraulicznego wtrysku paliwa. Należą do nich:

    Układ sterujący[ | edytuj kod]

    Typowo wtryskiwacze są sterowane przez układ elektroniczny, będący częścią kompleksowego układu sterowania silnikiem, potocznie zwanego komputerem silnika. W nowoczesnych rozwiązaniach jest to układ, który mierzy, typowo, kilkadziesiąt parametrów pracy silnika i jego osprzętu, oraz dane o parametrach ruchu pojazdu (np. prędkość) i ustalane przez kierowcę (np. położenie pedałów gazu i hamulca), przetwarza je za pomocą wbudowanego komputera, wyliczając w czasie rzeczywistym (czyli – tysiące razy na minutę) parametry wyjściowe dla układów silnika i pojazdu, dla silnika benzynowego o zapłonie iskrowym najważniejsze sygnały wyjściowe to impulsy dla układu zapłonu iskrowego i impulsy dla sterowania wtryskiwaczy paliwa. Układ sterujący typowo jest hybrydą technologii analogowej (pomiary, formowanie sygnałów, filtracja), cyfrowej (mikrokomputer wyliczający parametry wyjściowe z danych wejściowych oraz zapisanych w pamięci tablic i algorytmów dla danego silnika i pojazdu) oraz elementów „siłowych” jak zasilacze i stopnie wyjściowe sterujące zapłonem i wtryskiem paliwa. Dodatkowymi częściami nowoczesnych układów są podsystemy autodiagnostyki, sygnalizacji stanu czy usterek, czy też zapewniające redundancję (awaryjne działanie przy uszkodzeniach np. czujników czy mikrokomputera), itp.

    Stechiometria – dział chemii zajmujący się stosunkami ilościowymi przemian związków chemicznych zachodzących w czasie reakcji chemicznych. Analiza stechiometryczna obejmuje:Paliwo – substancja wydzielająca przy intensywnym utlenianiu (spalaniu) duże ilości ciepła. Energia uzyskana ze spalania paliwa wykorzystywana jest:

    Opanowanie i potanienie odpowiednich technologii elektronicznych i dostatecznie szybkich i „pojemnych” mikrokomputerów było drugim ważnym czynnikiem, który spowodował upowszechnienie układów wtryskowych paliwa, wcześniejsze rozwiązania wtrysku, z regulatorami pneumatycznymi, hydraulicznymi, uproszczonymi elektrycznymi itp., były zawodne i niedokładne, i brały pod uwagę drobny ułamek liczby parametrów uwzględnianych w nowoczesnych rozwiązaniach.

    Spalanie całkowite ma miejsce, gdy cała masa spalanej substancji ulegnie utlenieniu. Występuje ono wtedy, gdy nie tylko nie ma dymu czy palnych substancji w popiele, ale i nie ulatnia się część paliwa w postaci pary. Spalanie całkowite zachodzi w wyniku reakcji tlenu z substancją, gdy ilość tlenu jest nie mniejsza niż wynikająca ze stechiometrii.Gaźnik (karburator) – urządzenie wytwarzające mieszankę paliwowo-powietrzną o odpowiednim składzie w silnikach spalinowych o zapłonie iskrowym. W gaźniku następuje dozowanie paliwa, jego odparowanie i wymieszanie oparów paliwa z powietrzem, a następnie dostarczenie odpowiedniej ilości wytworzonej mieszanki poprzez kolektor dolotowy do cylindra. Gaźnik jest częścią układu zasilania silnika spalinowego.

    Czujniki[ | edytuj kod]

    Dla właściwej pracy układu sterującego wtryskiem potrzebny jest szereg danych wejściowych o stanie pracy silnika, pojazdu, intencjach kierującego, itp. Należy zauważyć, że w tak postawionych zagadnieniach regulacyjnych nie ma górnego limitu opomiarowania układu, i liczba czujników i parametrów wejściowych jest ograniczona tylko inwencją producenta i kosztami, jednak pewne czujniki są z definicji niezbędne do właściwej pracy układu, ew. są wymagane przez prawo. Podstawowe w obecnie używanych układach to:

    Minutnik – urządzenie do odliczania czasu, sygnalizujące – zazwyczaj akustycznie, np. dzwonkiem – upływ nastawionej wcześniej liczby minut. Wykorzystywane m.in. w gospodarstwie domowym, np. w kuchni, gdzie ułatwia dopilnowanie prawidłowego czasu gotowania potraw.Silnik o zapłonie iskrowym (ZI) jest silnikiem cieplnym spalinowym o spalaniu wewnętrznym, w którym spalanie ładunku zainicjowane jest iskrą powstającą pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej. Mieszanina paliwa i powietrza musi być przygotowana odpowiednio wcześniej przed momentem zapłonu, do jej zapalenia niezbędna jest wytworzona w odpowiednim źródle iskra. Sprawność silnika o zapłonie iskrowym zależy w głównej mierze od stopnia sprężania.
  • czujnik położenia wału korbowego – daje informacje o obrotach i fazie pracy poszczególnych cylindrów, synchronizuje pracę układu sterowania z mechaniką silnika i jego stanem pracy (np. obroty jałowe, maksymalne),
  • czujnik przepływu powietrza dolotowego (czasem w formie czujnika ciśnienia) – daje informację o ilości powietrza zasysanego przez silnik w jednostce czasu,
  • czujnik lub czujniki zawartości tlenu w spalinach (sondy lambda) – daje informację o rzeczywistej stechiometrii spalania w silniku (mieszanka uboga, bogata) i pozwala utrzymać optymalny skład mieszanki i spalin w danym momencie pracy silnika.
  • Dodatkowo używa się szeregu innych czujników i parametrów, np:

    Współczynnik nadmiaru powietrza λ {displaystyle lambda } - stosunek rzeczywistej ilości (masy) powietrza, w której spalane jest paliwo, do ilości potrzebnej do całkowitego spalenia paliwa (ilość stechiometryczna). W celu uzyskania całkowitego spalania konieczne jest zwykle doprowadzenie większej ilości powietrza, niż to wynika z równań stechiometrycznych. Dotyczy to szczególnie paliw stałych (np. pył węglowy). Jeśli spalane jest paliwo gazowe lub dobrze odparowane paliwa ciekłe, to ilość powietrza konieczna do uzyskania całkowitego spalania jest niewiele większa od stechiometrycznej.Tlenek węgla (nazwa Stocka: tlenek węgla(II); potocznie: czad), CO – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków węgla, w którym węgiel występuje na II stopniu utlenienia. Ma silne własności toksyczne.
  • położenia przepustnicy (lub przepustnicy elektronicznej, bez mechanicznego połączenia z pedałem gazu),
  • położenia pedału hamulca, parametry pracy skrzyni biegów,
  • położenia wałka (wałków) rozrządu,
  • prędkości pojazdu,
  • temperatury silnika, powietrza dolotowego, paliwa,
  • ciśnienia paliwa,
  • czujnik spalania stukowego (wibracji).
  • Silnik wysokoprężny z wtryskiem bezpośrednim to tłokowy silnik spalinowy, konstrukcyjna odmiana silnika wysokoprężnego w którym paliwo jest podawane bezpośrednio do cylindra. Inna równoznaczna nazwa (rzadko już spotykana) to silnik z niedzieloną komorą spalania.Sonda lambda - czujnik mierzący zawartość tlenu w spalinach, umieszczany w układzie wydechowym silnika spalinowego. Pozwala to na precyzyjne dozowanie składu mieszanki paliwowo-powietrznej.


    Podstrony: [1] 2 [3]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Zwężka Venturiego - przyrząd służący do pomiaru prędkości przepływu cieczy lub gazu, wynaleziony przez Giovanniego Battistę Venturiego. Zasada jej działania jest ilustracją prawa Bernoulliego:
    Silnik o zapłonie samoczynnym (znany powszechnie jako silnik wysokoprężny lub silnik Diesla, ZS) – silnik cieplny spalinowy tłokowy o spalaniu wewnętrznym, w którym ciśnienie maksymalne czynnika jest znacznie większe, niż w silnikach niskoprężnych (z zapłonem iskrowym), a do zapłonu paliwa nie jest wymagane żadne zewnętrzne źródło energii, ma miejsce zapłon samoczynny. Do cylindra dostarczane jest powietrze, kiedy tłok zbliża się do swojego GMP następuje wtrysk paliwa, które następnie spala się po przekroczeniu w komorze spalania temperatury jego zapłonu. Do zainicjowania zapłonu nie są potrzebne tak jak w przypadku silnika o zapłonie iskrowym zewnętrzne źródła ciepła. Stopień sprężania w silnikach wysokoprężnych mieści się w przedziale 12-25.

    Reklama

    Czas generowania strony: 0.624 sek.