מזרקי דלק למנועי בנזין ודיזל - מידע כללי
מזרקים - מפעיל המיועד לאטומיזציה של דלק במערכת הכניסה של מערכת הדלק או בצילינדרים של מנוע בעירה פנימית. ישנם הסוגים הבאים של מכשירים אלה - מכניים, אלקטרומגנטיים, הידראוליים, פיזואלקטריים. מזרקים למנועי בנזין ודיזל נבדלים באופן עבודתם. כמו כן, במותגים שונים של מכוניות, מזרקים עובדים עם מתח ולחצים שונים. אנו נספר לכם על כל זה ועוד הרבה בחומר זה.
על מה נדבר:
- סוגי חרירים
- הזרקה ישירה
- יתרונות וחסרונות
- מיקום חרירים
- ניקוי המזרקים
- מתח מזרק
- בקרת מזרק
סוגי חרירים
בואו לאפיין כל אחד מהסוגים הרשומים בנפרד, ונתחיל עם מזרקים אלקטרומגנטיים... הם מותקנים במנועי בנזין. החרירים מורכבים מהרכיבים הבאים - שסתום סולנואיד, מחט התזה ונחיר.
זרבובית הזרקה אלקטרומגנטית
זרבובית אלקטרו הידראולית דיזל
העיקרון של עבודתם הוא פשוט למדי. כאשר מתקבלת פקודה מ- ECU של המכונית, מתח מופעל על שסתום הסולנואיד, שבגללו נוצר בו שדה מגנטי, המושך את המחט ובכך משחרר את הערוץ בזרבובית. בהתאם, דלק עובר דרכו. ברגע שהמתח על השסתום נעלם, המחט, בהשפעת קפיץ ההחזרה, סוגרת שוב את הזרבובית ובנזין כבר אינו מסופק לגלילים.
מתחים שונים מסופקים למזרקים של יצרני רכב שונים. יש לקחת זאת בחשבון בעת החלפת וניקוי מזרקים.הסוג הבא הוא חרירי אלקטרו הידראוליים... הם משמשים במנועי דיזל, כולל אלה המבוססים על מערכת הרכבת המשותפת. חרירים כאלה הם בעלי עיצוב מורכב יותר. במיוחד הם כוללים משנקי כניסה וניקוז, שסתום סולנואיד ותא בקרה. המזרק פועל באופן הבא.
זרבובית פיזואלקטרית
התנועה מבוססת על שימוש בלחץ דלק הן במהלך ההזרקה והן כאשר הוא נעצר. במצב ההתחלתי, שסתום הסולנואיד מנוטרל ובהתאם לסגור אותו. במקרה זה, מחט הזרבובית נלחצת על מושבה בלחץ דלק טבעי על הבוכנה בתא הבקרה. כלומר, אין הזרקת דלק. מכיוון שקוטר המחט קטן בהרבה מקוטר הבוכנה, יש עליו לחץ רב יותר.
כאשר מוחל אות מ- ECU על שסתום הסולנואיד, הוא פותח את מצערת הניקוז. בהתאם, דלק מתחיל לזרום לקו הניקוז. עם זאת, מצערת הכניסה מונעת השוואת לחץ מהירה בין תא הבקרה לסעפת היניקה. בהתאם, הלחץ על הבוכנה פוחת לאט, אך הלחץ על המחט אינו משתנה. לכן המחט עולה בלחץ ההפרש ומתרחשת הזרקת דלק.
הסוג השלישי הוא חרירי פיזואלקטריים... הם נחשבים למתקדמים ביותר ומשמשים במנועי דיזל המצוידים במערכת דלק מסילה משותפת. העיצוב של זרבובית כזו כולל אלמנט פיזואלקטרי, דוחף, שסתום מיתוג ומחט.
ההתנגדות החשמלית של מזרקים פיזואלקטריים היא כמה עשרות kOhm.ברגע שבו הדלק אינו זורם דרך הזרבובית, המחט שלה יושבת בחוזקה במושב שלה, מכיוון שלחץ דלק גבוה לוחץ עליה. כאשר מתקבל אות מה- ECU לאלמנט הפיזואלקטרי, שהוא מפעיל, אז ברגע זה הוא גדל בגודל (אורך), ובכך דוחף את הבוכנה.כתוצאה מכך השסתום נפתח ודרכו הדלק נכנס לקו הניקוז. הלחץ בחלק העליון של המחט פוחת והמחט עולה. במקרה זה מוזרק דלק.
היתרון העיקרי של מזרקים פיזואלקטריים הוא מהירות גבוהה של תגובתם (מהיר פי 4 מהידראולי). זה מאפשר לבצע הזרקת דלק מרובה במחזור מנוע אחד. בתהליך ההזנה ניתן לשלוט על כמות הדלק המסופק בשתי דרכים - זמן החשיפה לאלמנט הפיזואלקטרי, כמו גם לחץ הדלק במסילה. עם זאת, למזרקים הפיזואלקטריים חסרון משמעותי אחד - הם אינם ניתנים לתיקון.
פעולת הזרבובית האלקטרומגנטית של מנוע ההזרקה
הפעלת המזרק במערכת המסילה המשותפת
מכיוון שעקרון ההפעלה של מזרקי דיזל מסובך במקצת מזה של בנזין, הגיוני לשקול ביתר פירוט את האלגוריתם של פעולתם באמצעות דוגמת מזרקי מסילה רגילה לשחרור מוקדם.
איך עובד מזרק סולר
על סמך המידע שהתקבל, ECU שולט באלמנטים שונים במנוע, כולל מזרקי דלק. בפרט, לאיזה פרק זמן ומתי בדיוק לפתוח אותם (רגע הפתיחה).
מזרק הסולר פועל בשלושה שלבים:
זרבובית משאבה
- הזרקה מקדימה... זה הכרחי על מנת שתערובת הדלק-אוויר תהיה באיכות וביחס הרצויים. בשלב זה, כמות דלק קטנה מוזרמת לתא הבעירה במטרה להגביר את הטמפרטורה והלחץ בו. זה נעשה כדי לזרז את הצתת הדלק במהלך ההזרקה הראשית.
- הזרקה ראשית... על בסיס הלחץ הגבוה שהתקבל בשלב הקודם, נוצרת תערובת דליקה הומוגנית איכותית. הבעירה המלאה שלו מבטיחה הספק מרבי של המנוע ומפחיתה פליטת גזים מזיקים.
- הזרקה נוספת... בשלב זה מנקים את מסנן החלקיקים הדיזל. לאחר ההזרקה הראשית הלחץ בתא הבעירה צונח בחדות, ומחט המזרק חוזרת למקומה. כתוצאה מכך דלק מפסיק לזרום לתא הבעירה.
לאחר מכן, נעבור לשקול את האלגוריתם לפיו מזרק מנוע הדיזל פועל:
- המצלמה של גל הזיז מניעה את הבוכנה של המזרק, ומשחררת את תעלות הדלק שלה.
- דלק נכנס למזרק.
- השסתום נסגר, הדלק מפסיק לזרום, והלחץ מתחיל להצטבר במזרק.
- כאשר מגיעים ללחץ הגבול (לכל דגם זה שונה, ומסתכם בכמה מגה-פיקסל), מחט הזרבובית עולה, ומתרחשת הזרקה ראשונית (בחלק מהמקרים עשויות להיות שתי הזרקות מקדימות).
- השסתום נפתח שוב והזריקה המקדימה מסתיימת.
- הדלק נכנס לקו, הלחץ שלו פוחת.
- השסתום נסגר, וכתוצאה מכך לחץ הדלק מתחיל לעלות שוב.
- כאשר מגיעים ללחץ ההפעלה (יותר מאשר בהזרקה המקדימה), קפיץ מחט המזרק משתחרר והזרקת הדלק העיקרית מתבצעת. ככל שהלחץ בזרבובית גדול יותר, כך יותר דלק ייכנס לתא הבעירה, ובהתאם, כוח המנוע גדול יותר יתפתח.
- המסתם נסגר, שלב ההזרקה הראשי מסתיים, הלחץ יורד, מחט המזרק חוזרת למקומה המקורי.
- הזרקת דלק נוספת מתרחשת (בדרך כלל יש שתיים).
כל מזרק דלק מאופיין בפרמטרים הטכניים הבאים:
- ביצועים. זהו הפרמטר החשוב ביותר המאפיין את כמות הדלק שעובר המזרק ליחידת זמן. נמדד בדרך כלל בסנטימטרים מעוקבים של דלק לדקה.
- טווח עבודה דינמי... אינדיקטור זה מאפיין את זמן הזרקת הדלק המינימלי. כלומר, הזמן בין פתיחתו לסגירתו של מזרק הדלק. נמדד בדרך כלל באלפיות השנייה.
- זווית ריסוס... איכות תערובת הדלק הנוצרת בתא הבעירה תלויה בה. מצוין בתארים.
- טווח לפיד ריסוס... אינדיקטור זה קובע את החלק שבו חלקיקי הדלק האטומיזרים יהיו ממוקמים וכיצד הם מוזרמים לתא הבעירה. בהתאם, אינדיקטור זה הוא קריטי גם ליצירת תערובת דלק איכותית. נמדד כמרחק קונבנציונאלי במילימטרים או בנגזרות שלהם.
אם לפחות אחד מהפרמטרים המפורטים חורג מהגבולות המותרים, המזרק יעבוד בצורה לא נכונה ויוצר תערובת אוויר-דלק באיכות ירודה. וזה בתורו ישפיע לרעה על פעולת המנוע של מכוניתך.
יש גם סוג נפרד של מזרקים למנועי הזרקה ישירה. ההבדל העיקרי שלהם הוא מהירות התגובה הגבוהה שלהם, כמו גם המתח המוגבר שבו הם פועלים. הבה נבחן אותם ביתר פירוט.
מזרקי מנוע בהזרקה ישירה
מכשיר מזרק FSI
למזרקים אלו יש גם שם אחר - GDI (FSI). הוא הומצא במעיים של מיצובישי, כאשר מהנדסיו החלו לייצר מנועים עם הזרקה ישירה של דלק, פועלים על תערובות סופר רזות... עבודתם מבוססת על התזמון המדויק של הפעלת הגבהה והורדת מחט העבודה.
לכן, במנועי הזרקה קונבנציונליים, זמן פתיחת המזרק הוא כ- 2 ... 6 אלפיות השנייה. ומזרקים במנועים הפועלים על תערובות סופר-רזות - כ- 0.5 אלפיות השנייה. לכן, האספקה הרגילה של 12 וולט סטנדרטיים למזרק כבר אינה יכולה לספק את מהירות התגובה הנדרשת. כדי לבצע משימה זו, הם עובדים על טכנולוגיות Peak-n-Hold, שמשמעותו "שיא מתח ושימור".
מהותה של שיטה זו היא כדלקמן. מתח גבוה המופעל על המזרק (לדוגמא, מתח של כ- 100 וולט מסופק למזרקים של חברת מיצובישי האמורה). כתוצאה מכך, הסליל מגיע לרוויה מהר מאוד. יחד עם זאת, סלילתו אינה נשרפת בגלל ה- EMF הקיים. וכדי להחזיק את הליבה בסליל, יש צורך בשדה מגנטי בעל ערך נמוך יותר. בהתאם, יש צורך בזרם פחות.
גרף זרם ומתח על מזרק ה- GDI
כלומר, זרם ההפעלה בסליל עולה תחילה מהר מאוד ואז יורד במהירות. בשלב זה, שלב ההמתנה מתחיל. כלומר, זמן הזרקת הדלק הוא מתחילת הדופק ועד פרץ ההשראה השני. בשיטות כאלה משתמשים יצרניות הרכב מיצובישי וג'נרל מוטורס.
עם זאת, היצרניות מרצדס ו- VW משתמשות בפיתוחים של חברת BOSCH. על פי שיטתם המערכת אינה מפחיתה את הלחץ אלא משתמשת אפנון רוחב הדופק (PWM). משימת יישום האלגוריתם הזה מוקצה לבלוק מיוחד - Driver Injector. ככלל, הוא ממוקם ליד המזרקים (למשל, חברות טויוטה ומרצדס מציבות את היחידה במצב אופקי באזור כוס הבולם, וזה הפיתרון האופטימלי כיום).
PWM על מזרק FSI
כל מנועי FSI מעל 90 כ"ס מצויד במערכת דלק משופרת. ההבדל שלה הוא:
- לחלקי משאבת הלחץ הגבוה ורמפות המזרקים יש ציפוי מיוחד נגד קורוזיה המגן עליהם מפני חשיפה לדלקים עם אחוז אתנול של עד 10%;
- בקרת משאבת לחץ גבוה השתנתה;
- צינור ניקוז הדלק (למיכל), שדלף לאורך הבוכנה, בוטל כמיותר;
- הדלק המוזרם דרך שסתום הבטיחות המותקן על מעקה המזרק מופנה דרך צינור קצר יחסית למעגל הלחץ הנמוך, במעלה הזרם של משאבת הלחץ הגבוה.
באשר לתפעול מנועי GDI, ראוי לציין כי הוא רגיש מאוד לאיכות הדלק, החלפה בזמן של פילטר הדלק. אל תשכח לנקות את מערכת הדלק ולהחליף את השמן במועד.
יתרונות וחסרונות של מזרקי דלק
אין ספק שמזרקי דלק מציעים יתרונות על פני המאייד המסורתי.במיוחד הם כוללים:
- חיסכון בדלק מתאפשר על ידי מדידה מדויקת;
- רמה נמוכה של פליטת גזי פליטה לאטמוספרה, ידידותיות סביבתית גבוהה (למבדה בטווח של 0.98 ... 1.2);
- עלייה בכוח המנוע;
- קלות התנעת המנוע בכל מזג אוויר;
- אין צורך בהתאמה ידנית של מערכת ההזרקה;
- אפשרויות רחבות לשליטה במנוע במצבים שונים (כלומר, שיפור מאפייניו הדינמיים וההספקים);
- הרכב גזי הפליטה ממנועי הזרקה עונה על הדרישות המודרניות הנוגעות לפרמטר זה ולמזיק לאיכות הסביבה.
עם זאת, חרירי יש גם חסרונות. ביניהם:
- סבירות גבוהה לסתימתם בעת שימוש בדלק באיכות נמוכה;
- עלות גבוהה בהשוואה למערכות קרבורטור ישנות;
- יכולת תחזוקה נמוכה של הזרבובית והיחידות הבודדות שלה;
- הצורך באבחון ותיקונים באמצעות ציוד יקר מיוחד;
- תלות גבוהה בזמינות המתמדת של אספקת החשמל ברשת הרכב (במערכות מודרניות הנשלטות על ידי מכשירים אלקטרוניים).
עם זאת, למרות החסרונות הקיימים, כיום משתמשים במזרקים ברוב מנועי הבנזין והדיזל כמערכות הזרקת דלק מתקדמות יותר וידידותיות לסביבה. באשר למנועי דיזל, המזרקים המכניים הישנים הוחלפו במנוע חדש יותר עם שליטה אלקטרונית.
מיקום חרירים
תלוי בסוג המזרקים ובשיטת ההזרקה, מיקום המזרקים עשוי להשתנות. באופן מיוחד:
- אם המכונית משתמשת הזרקת דלק מרכזיתואז משתמשים בזרבובית אחת או שתיים לשם כך, ממוקם בתוך סעפת היניקה, בסביבת שסתום המצערת. מערכת כזו שימשה במכוניות ישנות יותר בתקופה בה יצרנים החלו לנטוש מנועי קרבורטור לטובת הזרקת מכוניות.
- עם הזרקה מבוזרת לדלק לכל צילינדר יש מזרק משלו. במקרה זה ניתן לראות זאת בבסיס סעפת היניקה.
- אם המנוע משתמש הזרקת דלק ישירהלאחר מכן חרירים ממוקמים באזור העליון של קירות הגליל... במקרה זה, הם מזריקים דלק ישירות לתא הבעירה.
לא משנה היכן מותקן הנחיר, הוא מתלכלך במהלך פעולתו. לכן, יש צורך לבדוק מעת לעת את מצבם ואת ביצועיהם. במאמרים הרלוונטיים באתר תוכלו לברר בפירוט: כיצד לבדוק את מצבם של מזרקי הדיזל ברכבת הרגילה, לבדוק את מזרקי המשאבה או לבדוק את חרירי ההזרקה.
ניקוי המזרקים
על מנת לנקות את החרירים משתמשים בשתי שיטות - אולטרסאונד ו כִּימִי ניקיון. ניתן להשתמש בכל אחת משיטות אלה בתנאים שונים. לכן, בתהליך הזיהום של מערכת הדלק, ובמיוחד, החרירים, המשקעים הקשים והרכים נוצרים על הקירות. בתחילה מופיעים רכים הנשטפים בקלות בהשפעת כימיקלים. כאשר דחוסים משקעים רכים הם הופכים לקשים וניתן להסירם רק בעזרת ניקוי קולי.
באופן אידיאלי, ניקוי יבש של חרירים צריך להתבצע בערך כל 20 אלף ק"מ. ובאולטראסאונד לא יותר מ 1-2 פעמים לאורך כל תקופת הפעולה, מכיוון שהוא הורס את בידוד הפיתול.אם השתמשו בזרבובית יותר מ -100 אלף קילומטרים, אז ניקוי כימי אינו רק מעשי עבורו, אלא גם מַזִיק... בתהליך שלה, חלקיקים גדולים של משקעים מוצקים יכולים להתנתק, וכשהם יוצאים, הם פשוט יכולים לסתום את המחט. זה נכון במיוחד למזרקים עם הזרקת דלק ישירה.
השוואה של חרירים נקיים (משמאל) ומלוכלכים (מימין)
כאשר משתמשים בניקוי אולטראסוני, חשוב לדעת באיזה מתח הפעלה רגיל הנחיר פועל. העובדה היא שהמתח הסטנדרטי של 12 וולט אינו מספק מהירות פתיחה וסגירה גבוהה של המזרק. לכן, כיום יצרני רכב רבים משתמשים במתח נמוך. לדוגמא, מזרקי טויוטה פועלים ב -5 וולט, בעוד שמזרקי סיטרואן פועלים ב -3 וולט. לכן, לא ניתן לספק להם את המתח המשותף של 12 וולט, מכיוון שהם פשוט יישרפו. נדבר על המתח על פני המזרקים מעט למטה.
הניקיון הטוב ביותר יהיה שימוש עקבי בשיטת הניקוי הקולי והכימי... לכן, בשלב הראשון, משקעים קשים הופכים לרכים, ובשני הם מוסרים בעזרת כימיקלים.
יש גם מיוחדים תוספים להוסיף למיכל הדלק... תפקידם לשטוף את המזרקים כאשר דלק עם חומר ניקוי עובר דרכם.
התקופה שבין שימוש תקופתי בתוספים כאלה שונה, ותלויה במותג הרכב הספציפי ובדלק המשמש. עם זאת, עליכם להבין כי שיטה זו יעילה פחות מאלה שתוארו לעיל. זה הגיוני להשתמש בו בעת החלפת מסנני דלק או מעת לעת לאחר כמה אלפי קילומטרים. תוכל למצוא מידע נוסף כיצד לנקות זרבובית במו ידיך כאן.
מתח מזרק
הבה נתעכב בפירוט רב יותר על השאלה איזה מתח מסופק למזרקי המנוע. קודם כל, אתה צריך להבין שהם נשלטים על ידי דחפים חשמליים. יתר על כן, "+" מהסוללה מוזן ישירות למזרק דרך הנתיך, אך "-" שולט על ה- ECU. כלומר, בזמנים שונים המתח על פני המזרק קבוע. עם זאת, אם נמדד עם אוֹסְצִילוֹסקוּפּ (המולטימטר במקרה זה לא יכול להראות שום דבר, מכיוון שהפולסים קצרים מאוד), אז מכשיר זה יציג את הערך הממוצע. זה יהיה תלוי בתדירות הפולסים הנשלחים למזרק.
גרפים של דחפי מתח על מזרקים
הגרפים המוצגים באיור יעזרו לנו לענות על השאלה - איזה מתח מסופק למזרק. ככל שפעימות המתח המופעלות על המזרק ארוכות יותר, כך מתח ההפעלה הממוצע גבוה יותר. (משך הדופק עבור רוב המכונות הוא בטווח של 1 ... 15 ms). ודחפים ארוכים ניתנים במהירויות מנוע גבוהות. בהתאם לכך, ככל שאותם מהירויות גבוהות יותר, כך מתח ההפעלה הממוצע במזרקים יהיה גבוה יותר. כלומר, עבודה של 12 וולט מסופקת למזרקים (למעשה, קצת פחות בגלל ירידת מתח קלה על פני טרנזיסטור הבקרה), לעומת זאת, בדופק.
יש בעלי מכוניות שמנסים לפתוח את המזרק על ידי הפעלת זרם מהמצבר על מנת לנקות אותו. יש להבין כי לחץ לא ניתן להזין אותו ישירות למזרק מהסוללה, מכיוון שקיים סיכון שהוא ייכשל (סלילתו תישרף). דופק מסופק למכשיר באמצעות מתג טרנזיסטור. זה פועל לזמן קצר, מכיוון שהסלילה בנחיר מתחממת במהירות ויכולה פשוט להישרף. בתהליך הפעלת המנוע, זמן הפתיחה נשלט על ידי ה- ECU, והקירור הטבעי שלו, אם כי חסר חשיבות, מתבצע על ידי הדלק הנכנס.
כאמור לעיל, יצרני רכב משתמשים במזרקים בעלי מתח הפעלה שונה. לכן, הפיתרון האידיאלי יהיה להסתכל על מידע זה ב ידני לרכב או באתר היצרן. אם אינך מוצא מידע זה, יש לגשת בקפידה לבחירת המתח לפתיחת המזרק.
בפועל, נהגים מנוסים מייעצים להשתמש במעמד מיוחד לפתיחת המזרק.עם זאת, אתה יכול להסתדר עם מכשירים פשוטים יותר. לדוגמא, קנו ספק כוח סיני עם מתח יציאה המתכוונן בתוך 3 ... 12 וולט (בדרך כלל בשלבים של 1.5 וולט). על דיאגרמת החיבור חייב להיות בהכרח כפתור ללא מיקום יציב (למשל מפעמון דירה). כדי לפתוח את המזרק יש להפעיל תחילה את המתח הקטן ביותר ולהגדיל אותו אם המזרק לא נפתח.
אם יש לך מזרקים בעלי עמידות נמוכה, תוכל לפתוח אותם ממש לשבריר שנייה. ניתן להחזיק חרירים עם עמידות גבוהה יותר - 2 ... 3 שניות.אתה יכול גם להשתמש בסוללת מברג. לאחר שפרקתם, תוכלו לראות את מה שמכונה "בנקים" - סוללות קטנות. כל אחד מהם מייצר מתח של 1.2 וולט. על ידי חיבורם בסדרה תוכלו להשיג את המתח הנדרש לפתיחת המזרק.
בקרת מזרק
כאמור, המזרקים נשלטים על ידי יחידת הבקרה האלקטרונית של הרכב (ECU). בהתבסס על מידע ממגוון חיישנים, המעבד שלו מקבל החלטות לגבי אילו פעימות להחיל על המזרק. מהירות המנוע ומצב ההפעלה שלה תלויים בכך.
אז נתוני הקלט עבור הבקר הם:
- מיקום גל הארכובה ומהירותו;
- כמות מסה של אוויר הנצרכת על ידי המנוע;
- טמפרטורת נוזל קירור;
- מצבת מצערת;
- תכולת חמצן בגזי פליטה (בנוכחות מערכת משוב);
- נוכחות של פיצוץ במנוע;
- מתח במעגל החשמלי של המכונית;
- מהירות המכונה;
- מיקום גל זיזים;
- הפעלת מזגן;
- טמפרטורת אוויר נכנסת;
- נוהג בכביש לא אחיד (עם חיישן כביש מחוספס).
התוכנית המוטמעת בבקר ה- ECU מאפשרת לבחור את מצב הפעלת המנוע האופטימלי על מנת לחסוך בדלק, לבחור את מצב הפעלת המנוע הנומינלי ולהבטיח הפעלה נוחה של המכונית.
סיכום
למרות פשטות המכשיר שלו, מזרקי דלק, אם הם מטופחים בצורה לא נכונה, עלולים לגרום לבעיות רבות לבעל הרכב. לכן, אם הם נסתמים, המכונית תאבד מהמאפיינים הדינמיים שלה, תופיע צריכת דלק מוגזמת, ותתקיים כמות גדולה של שריפה בגזי הפליטה. לכן אנו ממליצים לעקוב אחר מצב מזרקי הדלק של מנוע הרכב ולנקות אותם מעת לעת. זכור שתקלות בחלקים המהותיים והזולים הללו עלולות להפוך לבעיות בחלקים יקרים יותר ברכבך.
