Data publikacji: 2016-01-28

Zadania układu paliwowego układu wtrysku benzyny

Wszystkie typy układu wtryskowego benzyny (także bezpośredni) można przedstawić w  postaci schematu ze zdjęcia głównego nr 1 , składa się on z dwóch części - układu zasilania paliwem oraz elektronicznego układu sterującego.

Zdj. 1 Układ wtrysku benzyny
Zdjęcie 3
Zdjęcie 2

Masa wtryśniętego paliwa

Wtryskiwacze paliwa (zdj. 1 -(5)) zamontowane są w listwie( zdj. 1 (4)), która zasila je paliwem. Paliwo jest wtryskiwane do przestrzeni (zdj. 1 (6)) wypełnionej powietrzem. Aby została utworzona mieszanka o wymaganym w danej chwili składzie, konieczne jest wtryśnięcie określonej masy paliwa mwp. Układ wtryskowy nie  potrafi odmierzyć jednak określonej masy dawki paliwa. Może tylko odmierzyć określoną objętość dawki paliwa Vwp.


Masę wtryśniętego paliwa obliczamy z wzoru: 

mwp=Vwpxρpal

w którym: 


Vwp– objętość wtryśniętego paliwa [m3]

ρpal– gęstość paliwa [kg/m3]


Gęstość paliwa zależy od jego ciśnienia ρpal oraz temperatury Tpal.


Objętość dawki Vwpwtryśniętej przez wtryskiwacz podczas jednego wtrysku obliczamy z wzoru:


VwptwxQpp


W którym:


tw– czasu wtrysku paliwa [s]

Qpp– natężenie przepływu paliwa przez wtryskiwacz [m3/s]


Czas wtrysku paliwa

Czas wtrysku paliwa tokreśla sterownik ( zdj. 1 (1)), na podstawie wartości sygnałów wejściowych (zdj. 1 (2)). Wartość czasu wtrysku paliwa tjest czasem trwania impulsu (zdj. 1 (3)) wysyłanego przez sterownik do wtryskiwacza (5). Jeśli wtryskiwacze są sprawne, czas wtrysku jest przybliżeniu równy czasowi 

otwarcia wtryskiwacza. Jeśli wtryskiwacze nie są sprawne różnice pomiędzy obydwoma czasami mogą być znaczne, a przy krótkich czasach wtrysku, np. na biegu jałowym silnika, wtryskiwacz może się nawet „nie zdążyć" otworzyć. 


Natężenie przepływu paliwa przez wtryskiwacz

Druga z wielkości, od której zależy objętość wtryśniętego paliwa, czyli natężenie przepływu paliwa przez wtryskiwacz Qpp, zależy od różnicy ciśnień Δp, pomiędzy ciśnieniem paliwa ppalw listwie paliwowej, a ciśnieniem powietrza ppow, panującym w przestrzeni wypełnionej powietrzem. do której paliwo jest wtryskiwane, co opisuje wzór: 


Δp=ppal-ppow


Aby je obliczyć, najwygodniej jest posługiwać się wartościami ciśnień w skali bezwzględnej, czyli odniesionej do ciśnienia otoczenia.


Wartość różnicy ciśnień 

Wartość różnicy ciśnień jest Δp:

- stała w układach wtrysku pośredniego jednopunktowego - regulator ciśnienia paliwa utrzymuje stalą wartość ciśnienia paliwa ppal zasilającego wtryskiwacz, a ciśnienie powietrza ppow w przestrzeni przed przepustnicą, do której następuje wtrysk paliwa, ma wartość praktycznie stałą. 

- stała, w układach wtrysku pośredniego wielopunktowego powrotowego oraz w układach wtrysku bezpośredniego - regulator ciśnienia paliwa utrzymuje wartość różnicy ciśnienia paliwa ppal zasilającego wtryskiwacz w stosunku do ciśnienia powietrza ppow, w przestrzeni kolektora dolotowego, pomiędzy przepustnicą a zaworem dolotowym (w układzie wtrysku pośredniego wielopunktoweqo) lub w przestrzeni komory spalania (w układzie wtrysku bezpośredniego); 

- zmienna, w układach wtrysku wielopunktowego bezpowrotoweqo , regulator ciśnienia paliwa utrzymuje stalą wartość ciśnienia paliwa ppal zasilającego wtryskiwacz, a ciśnienie powietrza ppow w przestrzeni kolektora dolotowego, pomiędzy przepustnicą a zaworem dolotowym, zmienia się.


Wartość różnicy ciśnień Δzależy w każdym typie układu od ciśnienia paliwa w listwie paliwowej ppal.  Jest ono cechą konstrukcyjną każdego układu wtrysku paliwa. Za uzyskanie określonych, założonych przez konstruktora układu wartości ciśnienia paliwa, odpowiedzialny jest regulator ciśnienia paliwa. Masy dawek paliwa, wtryskiwane w poszczególnych warunkach pracy silnika, są określone pośrednio, przez określenie wartości czasu wtrysku (zapisane w pamięci sterownika), przy założeniu, że ciśnienie paliwa w listwie paliwowej ma w danych warunkach pracy silnika wartość założoną przez konstruktorów układu wtryskowego. 


Natężenie tłoczenia pompy paliwa

Druga z cech charakterystycznych układu paliwowego, czyli natężenie tłoczenia pompy paliwa Qpal przy określonej wartości ciśnienia paliwa, gwarantuje, że ilość tłoczonego paliwa pokryje zapotrzebowanie silnika na nie. W pośrednich wielopunktowych powrotowych układach wtryskowych ilość tłoczonego paliwa zapewnia ponadto niezbędną wymianę paliwa w listwie paliwowej, aby jego temperatura nie wzrosła nadmiernie. 


Masa dawki wtryśniętego paliwa zależy również od temperatury paliwa Tpal w listwie paliwowej. Jej wzrost ponad wartość konieczną dla zapewnienia prawidłowego procesu parowania paliwa: 

- zmniejsza gęstość paliwa, a więc również masę wtryskiwanego paliwa

- zwiększa skłonność paliwa do spalana stukowego

- może spowodować wrzenie lżejszych frakcji benzyny


Wzrost temperatury paliwa w listwie paliwowej może nastąpić wskutek: 

- przegrzewania silnika 

- za wysokiej temperatury w komorze silnika, wskutek nieprawidłowego przepływu powietrza przez komorę silnika (przesłonięcia wlotów powietrza, brak osłon w komorze silnika)


Objętość, a więc i masa wtryśniętego paliwa, oraz jakość rozpylenia paliwa, zalezą w dużym stopniu od sprawności wtryskiwacza, pod względem: 

- elektrycznym - cewka wtryskiwacz musi zapewnić powstanie pola magnetycznego, które w wymaganym czasie jest w stanie unieść iglicę wtryskiwacza. 

- mechanicznym: zanieczyszczenia wtryskiwacza nie mogą hamować ruchu podnoszenia i opuszczania iglicy wtryskiwacza, sprężyna wtryskiwacza musi w wymaganym czasie opuścić iglicę wtryskiwacza, czyli zamknąć wypływ  paliwa z wtryskiwacza wtryskiwacz; 

- hydraulicznym - zanieczyszczenia nie mogąnadmiernie zwiększać oporów przepływu paliwa przez wtryskiwacz, zmieniać kształtu kierunku strugi paliwa oraz zwiększać średnicy jego kropel 


Korekcja chwilowa

Zmiany składu mieszanki, powodowane zmianą masy wtryskiwanego paliwa, jeśli nie są za duże, są korygowane przez układ regulacji składu mieszanki ale tylko w stanach pracy silnika, w których układ ten pracuje jest to tzw. korekcja chwilowa. Ponieważ w następujących stanach pracy silnika: 

- rozruch 

- nagrzewanie (do osiągnięcia określonej temperatury silnika, lub przez określony czas od chwili rozruchu silnika)

- silne przyspieszanie

- jazda z wysokimi prędkościami (powyżej ok. 3/4 prędkości maksymalnej), a więc przy dużym obciążeniu silnika


układ regulacji składu mieszanki nie pracuje, więc nie ma możliwości chwilowej korekcji czasu wtrysku, celem uzyskania mieszanki o wymaganym w danej chwili składzie.

Adaptacja czasu wtrysku

Czas wtrysku, również w tych stanach pracy, jest jednak korygowany, przez funkcję programu sterownika, o nazwie adaptacja czasu wtrysku. W stanach pracy silnika, w których możliwa jest chwilowa korekcja czasu wtrysku przez układ regulacji składu mieszanki, program sterownika określa wartości korekcji czasu wtrysku, dla różnych warunków pracy silnika, wynikające przykładowo z: 

- zużycia silnika lub elementów jego układów; 

- zanieczyszczenie elementów układów, np. filtra powietrza; 

- zanieczyszczenia wtryskiwaczy, 

- drobnych niesprawności elementów układu wtryskowego, innych układów lub silnika 


Nieprawidłowa masa wtryskiwanego paliwa, powodując zmianę składu mieszanki, może powodować: 

- trudności w uruchomieniu silnika, 

- wzrost zużycia paliwa; 

- nierówną pracę silnika, drgania, 

- obniżenie momentu obrotowego silnika. 


Tekst i zdjęcia pochodzą z artykułu „Układy paliwowe układów wtrysku benzyny silników ZI Typy układów wtrysku benzyny” w dodatku technicznym Diagnostyka układu paliwowego układu wtrysku  benzyny silnika Z, Kompendium praktycznej wiedzy, 34/Marzec 2010