Sistemi za ubrizgavanje dizel motora. Dizajn, prednosti i nedostaci

Za razliku od benzinskih motora, dizel motori su od početka imali ubrizgavanje goriva. Promijenjeni su samo sistemi za ubrizgavanje, armature i pritisak goriva koji se dovodi u cilindre.

Princip rada dizel motora, poznatijeg kao dizel motor, potpuno je drugačiji od onog kod benzinskog motora. U kamionima za gorivo, mješavina goriva i zraka ulazi u komoru za sagorijevanje iznad klipa. Nakon kompresije, smjesa se zapali zbog proboja električne iskre na elektrodama svjećice. Zbog toga se benzinski motori nazivaju i motori sa paljenjem pomoću sveće (SI).

U dizel motorima, klip u komori za sagorevanje komprimira samo vazduh, koji se pod uticajem ogromnog pritiska (najmanje 40 bara - otuda i naziv "visoki pritisak") zagreva na temperaturu od 600-800°C. Ubrizgavanje goriva u tako vreli vazduh dovodi do trenutnog samozapaljenja goriva u komori za sagorevanje. Iz tog razloga, dizel motori se takođe nazivaju motori sa kompresijskim paljenjem (CI). Od samog početka napajali su se ubrizgavanjem goriva u komoru za sagorevanje, a ne u usisnu granu koja samo doprema vazduh u motor. U zavisnosti od toga da li je komora za sagorevanje bila podeljena ili ne, dizel motori su podeljeni na agregate sa indirektnim ili direktnim ubrizgavanjem.

Indirektna injekcija

Dizel, iako je debitovao sa sistemom direktnog ubrizgavanja, nije dugo korišten. Ovo rješenje je izazvalo previše problema i u automobilskoj industriji je zamijenjeno indirektnim ubrizgavanjem patentiranim 1909. godine. Direktno ubrizgavanje je ostalo u velikim stacionarnim i brodskim motorima, kao iu nekim kamionima. Dizajneri putničkih automobila favorizovali su dizele sa indirektnim ubrizgavanjem, sa glatkijim radom i manje buke.

Izraz "indirektno" u dizel motorima znači nešto potpuno drugačije nego kod benzinskih motora, gdje je indirektno ubrizgavanje ubrizgavanje mješavine zraka i goriva u usisnu granu. U dizel motorima s indirektnim ubrizgavanjem, kao iu dizajnu s direktnim ubrizgavanjem, gorivo koje raspršuje injektor također ulazi u komoru za sagorijevanje. Samo što je podijeljen na dva dijela - pomoćni dio, u koji se ubrizgava gorivo, i glavni dio, tj. prostor neposredno iznad klipa u kome se odvija glavni proces sagorevanja goriva. Komore su međusobno povezane kanalom ili kanalima. Po obliku i funkciji, komore se dijele na preliminarne, vrtložne i zračne rezervoare.

Potonji se ne mogu koristiti, jer je njihova proizvodnja praktički prestala. U slučaju predkomora i vrtložnih komora, mlaznica se postavlja pored pomoćne komore i ubrizgava gorivo u nju. Tamo dolazi do paljenja, zatim djelomično izgorjelo gorivo ulazi u glavnu komoru i tamo izgara. Dizeli sa predkomorom ili vrtložnom komorom rade nesmetano i mogu imati lagani sistem zakretanja. Nisu osjetljivi na kvalitet goriva i mogu imati mlaznice jednostavnog dizajna. Međutim, oni su manje efikasni od dizelaša s direktnim ubrizgavanjem, troše više goriva i imaju problema s pokretanjem hladnog motora. Danas su dizel motori s indirektnim ubrizgavanjem u putničkim automobilima stvar prošlosti i više se ne proizvode. Rijetko se nalaze u modernim automobilima na današnjem tržištu. Mogu se naći samo u dizajnu kao što su indijski Hindustan i Tata, ruski UAZ, starija generacija Mitsubishi Pajero koji se prodaje u Brazilu ili Volkswagen Polo koji se nudi u Argentini. Koriste se u mnogo većim količinama u aftermarket vozilima.

Direktno ubrizgavanje

Sve je počelo s njim. Međutim, prednosti direktnog ubrizgavanja u početku nisu bile iskorištene. Važnost pravilnog vrtloženja goriva nije bila poznata i njegovo sagorijevanje nije bilo optimalno. Stvorile su se grudvice goriva koje su doprinijele stvaranju čađi. Procesi na klipu su išli prebrzo, motori su radili teško, brzo uništavajući ležaj radilice. Iz tog razloga, direktno ubrizgavanje je napušteno, preferirajući indirektno ubrizgavanje.

Povratak korijenima, ali u modernoj verziji, dogodio se tek 1987. godine, kada je Fiat Croma 1.9 TD ušao u masovnu proizvodnju. Direktno ubrizgavanje goriva zahtijeva efikasnu opremu za ubrizgavanje, visok pritisak ubrizgavanja, kvalitetno gorivo i vrlo jak (i ​​stoga težak) pogon. Međutim, pruža visoku efikasnost i lako pokretanje hladnog motora. Moderna rješenja za dizel motore s direktnim ubrizgavanjem baziraju se uglavnom na potpuno ravnim glavama i klipovima s odgovarajućim oblikovanim komorama (šupljinama). Komore su odgovorne za ispravnu turbulenciju goriva. Direktno ubrizgavanje se danas široko koristi u dizel motorima putničkih automobila.

Direktno ubrizgavanje - injektori pumpe

U tradicionalnim dizel motorima, različite vrste pumpi su odgovorne za opskrbu gorivom. U pionirska vremena, ubrizgavanje goriva se vršilo komprimiranim zrakom, a 20-ih to se radilo sa redizajniranim uljnim pumpama. U 300-im godinama specijalne pumpe dizajnirane za dizel motore već su bile široko korištene. U početku se zasnivao na serijskim pumpama koje stvaraju nizak pritisak (do 60 bara). Tek 1000-ih pojavile su se efikasnije pumpe sa aksijalnim razdjelnikom (preko 80 bara). Sredinom sedamdesetih dobili su mehaničku kontrolu ubrizgavanja, a sredinom osamdesetih dobili su elektronsko upravljanje (BMW 524td, 1986).

Pumpe-injektori koji su se koristili u kamionima već 30-ih godina bili su malo drugačiji način ubrizgavanja goriva, naširoko ih je koristio u putničkim automobilima koncern Volkswagen, prvi put 1998. (Passat B5 1.9 TDI). Ukratko, injektor pumpe je injektor sa vlastitom pumpom, koju pokreće bregasto vratilo. Dakle, cijeli proces pritiska i ubrizgavanja u cilindar je ograničen na glavu cilindra. Sistem je veoma kompaktan, nema vodova za gorivo koji povezuju pumpu sa injektorima. Zbog toga nema pulsiranja mlaznice, što otežava regulaciju doze goriva i curenja. Budući da gorivo djelomično isparava u komori mlaznice, vrijeme ubrizgavanja može biti malo (lako pokretanje). Najvažniji je, međutim, vrlo visok pritisak ubrizgavanja od 2000-2200 bara. Doza goriva u cilindru se brzo meša sa vazduhom i sagoreva veoma efikasno.

Općenito, dizel motor s pumpom za ubrizgavanje karakterizira visoka efikasnost, niska potrošnja goriva, velika brzina i mogućnost dobivanja velike gustoće snage. Ali motor sa jediničnim injektorom je skup za proizvodnju, uglavnom zbog složenosti glave cilindra. Njegov rad je težak i glasan. Kada se napajaju jediničnim injektorima, pojavljuju se i problemi sa emisijom, što je uvelike doprinijelo VW-ovom odustajanju od ovog rješenja.

Direktno ubrizgavanje - Common Rail

Najvažniji element Common Rail sistema ubrizgavanja je "Common Rail", vrsta rezervoara poznata i kao "akumulator goriva pod pritiskom", u koji pumpa pumpa dizel gorivo. U mlaznice ne ulazi direktno iz pumpe, već iz rezervoara, zadržavajući isti pritisak za svaki cilindar.

Slikovito možemo reći da svaka od injektora ne čeka porciju goriva iz pumpe, ali i dalje ima gorivo pod vrlo visokim pritiskom. Električni impulsi koji pokreću injektore dovoljni su za dovod goriva u komore za sagorijevanje. Takav sistem vam omogućava da kreirate višefazno ubrizgavanje (čak 8 faza po ubrizgavanju), što dovodi do vrlo preciznog sagorevanja goriva uz postepeno povećanje pritiska. Veoma visok pritisak ubrizgavanja (1800 bara) omogućava upotrebu injektora sa vrlo malim otvorima koji isporučuju gorivo gotovo u obliku magle.

Sve ovo upotpunjuje visoka efikasnost motora, uglađen rad i nizak nivo buke (uprkos direktnom ubrizgavanju), dobra manevarska sposobnost i niska emisija izduvnih gasova. Međutim, common rail motori zahtijevaju najkvalitetnije gorivo i najbolje filtere. Zagađivači u gorivu mogu uništiti injektore i uzrokovati oštećenja koja su izuzetno skupa za popravku.