Sistemas electrónicos de inyección de combustible para motores de gasolina. Inyección directa. Sistemas de inyección para motores de gasolina

Uno de los sistemas de trabajo más importantes de casi cualquier automóvil es el sistema de inyección de combustible, porque es gracias a él que se determina el volumen de combustible. requerido por el motor en un momento específico. Hoy consideraremos el principio de funcionamiento de este sistema usando el ejemplo de algunos de sus tipos, y también nos familiarizaremos con los sensores existentes y mecanismos ejecutivos.

1. Características del sistema de inyección de combustible

En los motores producidos hoy, el sistema de carburador no se ha utilizado durante mucho tiempo, lo que resultó ser completamente reemplazado por un sistema de inyección de combustible más nuevo y mejorado. Es costumbre llamar inyección de combustible a un sistema para el suministro medido de fluido combustible a los cilindros del motor de un vehículo. Se puede instalar tanto en motores de gasolina como diésel, sin embargo, está claro que el diseño y el principio de funcionamiento serán diferentes. Cuando se usa en motores de gasolina, cuando se inyecta, aparece una mezcla homogénea de aire y combustible, que se ve obligada a encenderse bajo la influencia de una chispa de bujía.

En cuanto al tipo de motor diesel, aquí el combustible se inyecta a muy alta presión, y la porción requerida del combustible se mezcla con aire caliente y se enciende casi de inmediato. El tamaño de la porción del combustible inyectado, y al mismo tiempo la potencia total del motor, está determinado por la presión de inyección. Por lo tanto, cuanto mayor sea la presión, mayor será la potencia de la unidad de potencia.

Hoy en día, existe una cantidad bastante significativa de diversidad de especies de este sistema, y ​​los tipos principales incluyen: un sistema con inyección directa, con monoinyección, sistemas mecánicos y distribuidos.

El principio de funcionamiento del sistema de inyección directa (directa) de combustible es que el combustible líquido, mediante boquillas, se suministra directamente a los cilindros del motor (por ejemplo, como un motor diésel). Por primera vez, se utilizó un esquema de este tipo en la aviación militar durante la Segunda Guerra Mundial y en algunos automóviles de la posguerra (el primero fue el Goliath GP700). Sin embargo, el sistema de inyección directa de esa época no pudo ganar la debida popularidad, debido a las costosas bombas de combustible necesarias para su funcionamiento. alta presión y culata originales.

Como resultado, los ingenieros no lograron lograr la precisión y confiabilidad de trabajo del sistema. Recién a principios de los años 90 del siglo XX, debido al endurecimiento estándares ambientales, el interés por la inyección directa empezó a aumentar de nuevo. Entre las primeras empresas en lanzar la producción de tales motores se encuentran Mitsubishi, Mercedes-Benz, Peugeot-Citroen, Volkswagen, BMW.

En general, la inyección directa podría llamarse el pico de la evolución de los sistemas de potencia, si no fuera por una cosa ... Dichos motores son muy exigentes en términos de calidad del combustible y, cuando se usan mezclas pobres, también emiten mucho óxido de nitrógeno, que tiene que ser tratado complicando el diseño del motor.

La inyección de un solo punto (también llamada "monoinyección" o "inyección central") - es un sistema que comenzó a usarse en los años 80 del siglo XX como una alternativa a un carburador, especialmente porque los principios de su funcionamiento son muy Similar: los flujos de aire se mezclan con el combustible líquido durante el colector de admisión, pero la boquilla vino a reemplazar la compleja y sensible a los ajustes del carburador. Por supuesto, en la etapa inicial del desarrollo del sistema, no había ningún tipo de electrónica y se controlaba el suministro de gasolina. dispositivos mecánicos. Sin embargo, a pesar de algunas deficiencias, el uso de la inyección aún proporcionó al motor clasificaciones de potencia mucho más altas y una eficiencia de combustible significativamente mayor.

Y todo gracias a la misma boquilla, que permitía dosificar el combustible líquido con mucha más precisión, pulverizándolo en pequeñas partículas. Como resultado de la mezcla con aire, se obtuvo una mezcla homogénea, y cuando cambiaron las condiciones de conducción del automóvil y el modo de funcionamiento del motor, su composición cambió casi instantáneamente. Es cierto que no estuvo exento de inconvenientes. Por ejemplo, dado que, en la mayoría de los casos, la boquilla estaba instalada en el cuerpo del carburador anterior y los sensores voluminosos dificultaban la “respiración del motor”, el flujo de aire que ingresaba al cilindro encontró una gran resistencia. En el lado teórico, tal desventaja podría eliminarse fácilmente, pero con la mala distribución existente de la mezcla de combustible, nadie podría hacer nada entonces. Esta es probablemente la razón por la cual, en nuestro tiempo, la inyección de un solo punto es tan rara.

El sistema de inyección mecánica apareció a fines de la década de 1930, cuando comenzó a usarse en los sistemas de suministro de combustible para aviones. Se presentó en forma de un sistema de inyección de gasolina de origen diésel, utilizando bombas de combustible de alta presión y boquillas cerradas para cada cilindro individual. Cuando intentaron instalarlos en un automóvil, resultó que no podían resistir la competencia de los mecanismos del carburador, y esto se debió a la gran complejidad y el alto costo de la estructura.

Por primera vez, se instaló un sistema de inyección de baja presión en un automóvil MERSEDES en 1949 y características de presentación inmediatamente superó el sistema de combustible tipo carburador. Este hecho impulsó un mayor desarrollo de la idea de inyección de gasolina para automóviles equipados con un motor. Combustión interna. Desde el punto de vista de la política de precios y la confiabilidad en la operación, el más exitoso en este sentido fue el sistema mecánico "K-Jetronic" de BOSCH. Su producción en masa se inició allá por 1951 y, casi de inmediato, se generalizó en casi todas las marcas de los fabricantes de automóviles europeos.

La versión multipunto (distribuida) del sistema de inyección de combustible difiere de las anteriores en la presencia de una boquilla individual, que se instaló en el tubo de entrada de cada cilindro individual. Su tarea es suministrar combustible directamente a la válvula de admisión, lo que significa preparar la mezcla de combustible justo antes de que ingrese a la cámara de combustión. Naturalmente, en tales condiciones, tendrá una composición uniforme y aproximadamente la misma calidad en cada uno de los cilindros. Como resultado, la potencia del motor, su eficiencia de combustible aumenta significativamente y también se reduce el nivel de toxicidad de los gases de escape.

En el camino hacia el desarrollo de un sistema de inyección de combustible distribuido, a veces se encontraron ciertas dificultades, sin embargo, aún continuó mejorando. En la etapa inicial, también se controlaba mecánicamente, como la versión anterior, sin embargo, el rápido desarrollo de la electrónica no solo lo hizo más eficiente, sino que también le dio la oportunidad de coordinarse con el resto de los componentes del diseño del motor. Entonces sucedió que motor moderno es capaz de señalar al conductor sobre un mal funcionamiento, si es necesario, cambiar de forma independiente al modo de funcionamiento de emergencia o, con el apoyo de los sistemas de seguridad, corregir errores individuales en la gestión. Pero todo esto, el sistema lo realiza con la ayuda de ciertos sensores, que están diseñados para registrar los más mínimos cambios en la actividad de una u otra parte del mismo. Consideremos los principales.

2. Sensores del sistema de inyección de combustible

Los sensores del sistema de inyección de combustible están diseñados para capturar y transmitir información de los actuadores a la unidad de control del motor y viceversa. Estos incluyen los siguientes dispositivos:

Su elemento sensible se coloca en el flujo de gas de escape (escape), y cuando la temperatura de funcionamiento alcanza los 360 grados centígrados, el sensor comienza a generar su propio EMF, que es directamente proporcional a la cantidad de oxígeno en los gases de escape. Desde un punto de vista práctico, cuando el bucle comentario cerrado, la señal del sensor de oxígeno es un voltaje que cambia rápidamente entre 50 y 900 milivoltios. La posibilidad de cambiar el voltaje se debe a un cambio constante en la composición de la mezcla cerca del punto estequiométrico, y el sensor en sí no es adecuado para generar un voltaje alterno.

Dependiendo de la fuente de alimentación, se distinguen dos tipos de sensores: con fuente de alimentación pulsada y constante al elemento calefactor. En la versión de pulso, el sensor de oxígeno es calentado por una unidad de control electrónico. Si no se calienta, tendrá una alta resistencia interna, lo que no le permitirá generar su propio EMF, lo que significa que la unidad de control "verá" solo el voltaje de referencia estable especificado. Durante el calentamiento del sensor, su resistencia interna disminuye y comienza el proceso de generación de su propio voltaje, que inmediatamente se da a conocer a la ECU. Para la unidad de control, esta es una señal de disponibilidad para el uso para ajustar la composición de la mezcla.

Se utiliza para obtener una estimación de la cantidad de aire que ingresa al motor de un automóvil. Es parte del sistema de control electrónico del motor. Este dispositivo se puede utilizar junto con algunos otros sensores, como un sensor de temperatura del aire y un sensor de presión atmosférica, que corrigen sus lecturas.

El sensor de flujo de aire consta de dos filamentos de platino calentados por corriente eléctrica. Un hilo pasa aire a través de sí mismo (enfriando de esta manera), y el segundo es un elemento de control. Con la ayuda del primer hilo de platino se calcula la cantidad de aire que ha entrado en el motor.

Con base en la información recibida del sensor de flujo de aire, la ECU calcula la cantidad requerida de combustible requerida para mantener la relación estequiométrica de aire y combustible en los modos de operación del motor dados. Además, la unidad electrónica utiliza la información recibida para determinar el punto de régimen del motor. Hasta la fecha, hay varios varios tipos sensores responsables del flujo de masa de aire: por ejemplo, ultrasónico, de paleta (mecánica), de hilo caliente, etc.

Sensor de temperatura del refrigerante (DTOZH). Tiene la forma de un termistor, es decir, una resistencia, en la que la resistencia eléctrica puede variar según los indicadores de temperatura. El termistor está ubicado dentro del sensor y expresa un coeficiente de resistencia negativo de los indicadores de temperatura (con calentamiento, la fuerza de resistencia disminuye).

En consecuencia, en alta temperatura refrigerante - observado baja resistencia sensor (aproximadamente 70 ohmios a 130 grados centígrados), y en bajo - alto (aproximadamente 100800 ohmios a -40 grados centígrados). Como la mayoría de los otros sensores, este dispositivo no garantiza resultados precisos, lo que significa que podemos hablar de la dependencia de la resistencia. sensor de temperatura El refrigerante de los indicadores de temperatura solo puede ser aproximadamente. En general, aunque el dispositivo descrito prácticamente no se rompe, a veces se "equivoca" gravemente.

. Está montado en el tubo del acelerador y conectado al eje del propio amortiguador. Se presenta en forma de potenciómetro con tres extremos: uno recibe alimentación positiva (5V) y el otro está conectado a tierra. El tercer pin (desde el control deslizante) envía la señal de salida al controlador. Cuando se gira el acelerador cuando se presiona el pedal, el voltaje de salida del sensor cambia. Si la válvula de mariposa está en estado cerrado, entonces, en consecuencia, es inferior a 0,7 V, y cuando la compuerta comienza a abrirse, el voltaje aumenta y en la posición completamente abierta debe ser superior a 4 V. Siguiendo el voltaje de salida del sensor, el controlador, dependiendo del ángulo de apertura de la válvula de mariposa, corrige el combustible de alimentación.

Dado que el propio controlador determina voltaje mínimo dispositivo y lo toma como valor cero, este mecanismo no necesita ser ajustado. Según algunos automovilistas, el sensor de posición del acelerador (si está producción doméstica) es el elemento menos confiable del sistema y requiere reemplazo periódico (a menudo después de 20 kilómetros). Todo estaría bien, pero no es tan fácil hacer un reemplazo, especialmente sin tener una herramienta de alta calidad contigo. Se trata de sujetar: es poco probable que el tornillo inferior se desatornille con un destornillador convencional y, si lo hace, es bastante difícil hacerlo.

Además, cuando se aprietan en la fábrica, los tornillos se "plantan" en un sellador, que "sella" tanto que la tapa a menudo se rompe cuando se desenrosca. En este caso, se recomienda quitar completamente todo el conjunto del acelerador y, en peor de los casos- tendrá que sacarlo a la fuerza, pero solo si está completamente seguro de que no está en condiciones de funcionar.

. Sirve para transmitir una señal al controlador sobre la velocidad y posición del cigüeñal. Tal señal es una serie de pulsos de voltaje eléctrico repetidos que son generados por el sensor durante la rotación. cigüeñal. Según los datos recibidos, el controlador puede controlar los inyectores y el sistema de encendido. El sensor de posición del cigüeñal está montado en la tapa. bomba de aceite, a una distancia de un milímetro (+0,4 mm) de la polea del cigüeñal (tiene 58 dientes dispuestos en círculo).

Para permitir la generación de un "pulso de sincronización", faltan dos dientes de polea, es decir, de hecho, hay 56. Cuando gira, los dientes del disco cambian el campo magnético del sensor, creando así un impulso. Voltaje. Según la naturaleza de la señal de pulso que proviene del sensor, el controlador puede determinar la posición y la velocidad del cigüeñal, lo que le permite calcular el momento de operación del módulo de encendido y los inyectores.

El sensor de posición del cigüeñal es el más importante de todos los enumerados aquí, y en caso de mal funcionamiento del mecanismo, el motor del automóvil no funcionará. Sensor de velocidad. El principio de funcionamiento de este dispositivo se basa en el efecto Hall. La esencia de su trabajo es transferir pulsos de voltaje al controlador, con una frecuencia directamente proporcional a la velocidad de rotación de las ruedas motrices del vehículo. Según los conectores del bloque del arnés, todos los sensores de velocidad pueden tener algunas diferencias. Entonces, por ejemplo, conector forma cuadrada se utiliza en los sistemas Bosch, y la redonda corresponde a los sistemas January4 y GM.

En función de las señales del sensor de velocidad de salida, el sistema de control puede determinar los umbrales de corte de combustible, así como establecer los límites de velocidad electrónicos del vehículo (disponibles en los nuevos sistemas).

Sensor de posición árbol de levas (o como también lo llamo "sensor de fase") es un dispositivo diseñado para determinar el ángulo del árbol de levas y transmitir la información relevante a la unidad de control electrónico del vehículo. Después de eso, según los datos recibidos, el controlador puede controlar el sistema de encendido y el suministro de combustible a cada cilindro individual, lo que, de hecho, hace.

Sensor de detonacion Se utiliza para buscar choques de detonación en un motor de combustión interna. Desde un punto de vista constructivo, es una placa piezocerámica encerrada en una carcasa, ubicada en el bloque de cilindros. Hoy en día, hay dos tipos de sensores de detonación: banda ancha resonante y más moderna. En los modelos resonantes, el filtrado primario del espectro de la señal se realiza dentro del propio dispositivo y depende directamente de su diseño. Por lo tanto, en diferentes tipos motor usado diferentes modelos sensores de detonación, que difieren entre sí en la frecuencia de resonancia. La vista de banda ancha de los sensores tiene una característica plana en el rango del ruido de detonación, y la unidad de control electrónico filtra la señal. Hasta la fecha, los sensores de golpe resonante ya no están instalados en modelos de producción carros.

Sensor presión absoluta. Proporciona seguimiento de los cambios en la presión barométrica que ocurren como resultado de cambios en la presión barométrica y/o cambios en la altitud. La presión barométrica se puede medir durante el encendido, antes de que el motor comience a girar. Con la ayuda de la unidad de control electrónico, es posible "actualizar" los datos de presión barométrica con el motor en marcha, cuando, a una velocidad baja del motor, el acelerador está casi completamente abierto.

Además, utilizando un sensor de presión absoluta, es posible medir el cambio de presión en la tubería de admisión. Los cambios en la presión son causados ​​por cambios en las cargas del motor y la velocidad del cigüeñal. El sensor de presión absoluta los transforma en una señal de salida que tiene un voltaje determinado. Cuando el acelerador está en la posición cerrada, resulta que la señal de salida de presión absoluta da una relativamente baja tensión, mientras que el acelerador completamente abierto - corresponde a una señal de alto voltaje. La aparición de un alto voltaje de salida se explica por la correspondencia entre la presión atmosférica y la presión dentro del tubo de admisión a máxima velocidad. La unidad de control electrónico calcula la presión interna de la tubería en función de la señal del sensor. Si resultó que es alto, se requiere un mayor suministro de líquido combustible, y si la presión es baja, viceversa, se reduce.

(ECU). Si bien este no es un sensor, pero dado que está directamente relacionado con el funcionamiento de los dispositivos descritos, consideramos necesario incluirlo en esta lista. La ECU es el "centro cerebral" del sistema de inyección de combustible, que procesa constantemente los datos de información recibidos de varios sensores y, en base a esto, controla los circuitos de salida (sistemas ignición electrónica, inyectores, regulador movimiento inactivo, diferentes relés). La unidad de control está equipada con un sistema de diagnóstico incorporado capaz de reconocer fallas en el sistema y, utilizando la luz de advertencia "CHECK ENGINE", advertir al conductor sobre ellas. Además, en su memoria se almacenan códigos de diagnóstico, que indican áreas específicas de falla, lo que facilita enormemente el trabajo de reparación.

La ECU contiene tres tipos de memoria: memoria de solo lectura programable (RAM y PROM), memoria de acceso aleatorio (RAM o RAM) y memoria programable eléctricamente (EPROM o EEPROM). El microprocesador de la unidad utiliza la memoria RAM para el almacenamiento temporal de resultados de medición, cálculos y datos intermedios. Este tipo de memoria depende del suministro de energía, lo que significa que requiere un suministro de energía constante y estable para almacenar información. En caso de un corte de energía, todos los códigos de problemas de diagnóstico y la información de cálculo almacenada en la RAM se borran inmediatamente.

EPROM almacena el total programa de trabajo, que contiene una secuencia de comandos necesarios y diversa información de calibración. A diferencia de la versión anterior, este tipo de memoria no es volátil. La EPROM se utiliza para almacenar temporalmente los códigos de contraseña del inmovilizador (antirrobo). sistema automotriz). Una vez que el controlador ha recibido estos códigos de la unidad de control del inmovilizador (si los hay), se comparan con los que ya están almacenados en la EEPROM y luego se toma una decisión para permitir o prohibir el arranque del motor.

3. Actuadores del sistema de inyección

Los actuadores del sistema de inyección de combustible se presentan en forma de boquilla, bomba de gasolina, módulo de encendido, controlador de velocidad de ralentí, ventilador de refrigeración, señal de consumo de combustible y adsorbente. Consideremos cada uno de ellos con más detalle. Boquilla. Actúa como una electroválvula de capacidad normalizada. Se utiliza para inyectar una cierta cantidad de combustible calculada para un modo de funcionamiento específico.

Bomba de gasolina. Se utiliza para transferir combustible al riel de combustible, cuya presión se mantiene mediante un regulador de presión mecánico al vacío. En algunas variantes del sistema, se puede combinar con una bomba de gasolina.

módulo de ignición es dispositivo electronico diseñado para controlar el proceso de chispas. Consta de dos canales independientes para prender fuego a la mezcla en los cilindros del motor. En las últimas versiones modificadas del dispositivo, sus elementos de bajo voltaje están definidos en la ECU, y para obtener Alto voltaje se usa una bobina de encendido remoto de dos canales o aquellas bobinas que están ubicadas directamente en la vela.

Regulador de ralentí. Su tarea es mantener la velocidad establecida en modo inactivo. El regulador se presenta en la forma motor paso a paso, que controla el canal de derivación de aire en el cuerpo del acelerador. Esto proporciona al motor el flujo de aire que necesita para funcionar, especialmente cuando el acelerador está cerrado. El ventilador del sistema de enfriamiento, como su nombre lo indica, no permite el sobrecalentamiento de las piezas. Controlado por la ECU, que responde a las señales del sensor de temperatura del refrigerante. Por regla general, la diferencia entre las posiciones de encendido y apagado es de 4-5 °C.

Señal de consumo de combustible- ingresa a la computadora de viaje en la proporción de 16,000 pulsos por 1 litro calculado de combustible utilizado. Por supuesto, estos son solo datos aproximados, ya que se calculan en función del tiempo total empleado en abrir las boquillas. Además, se tiene en cuenta un cierto coeficiente empírico, que es necesario para compensar la suposición en la medición del error. Las imprecisiones en los cálculos son causadas por la operación de los inyectores en la sección no lineal del rango, la salida de combustible no sincrónica y algunos otros factores.

Adsorbente. Existe como elemento de un circuito cerrado durante la recirculación de los vapores de gasolina. Los estándares Euro-2 excluyen la posibilidad de contacto entre la ventilación del tanque de gas y la atmósfera, y los vapores de gasolina deben adsorberse y enviarse para postcombustión durante la purga.

Estimados lectores y suscriptores, ¡es bueno que continúen estudiando la estructura de los automóviles! Y ahora a su atención hay un sistema electrónico de inyección de combustible, cuyo principio intentaré contar en este artículo.

Sí, se trata de esos dispositivos que han reemplazado las fuentes de alimentación probadas por el tiempo debajo de los capós de los automóviles, y también descubriremos si los motores modernos de gasolina y diésel tienen mucho en común.

Quizás no hubiéramos discutido esta tecnología con usted si hace un par de décadas la humanidad no se hubiera preocupado seriamente por el medio ambiente, y los gases de escape tóxicos de los automóviles resultaron ser uno de los problemas más graves.

El principal inconveniente de los automóviles con motores equipados con carburadores era la combustión incompleta del combustible, y para solucionar este problema se necesitaban sistemas que pudieran regular la cantidad de combustible suministrado a los cilindros en función del modo de funcionamiento del motor.

Así, los sistemas de inyección o, como también se les llama, sistemas de inyección, aparecieron en el campo de la automoción. Además de mejorar el respeto por el medio ambiente, estas tecnologías han mejorado la eficiencia de los motores y sus características de potencia, convirtiéndose en una verdadera bendición para los ingenieros.

Hoy en día, la inyección de combustible (inyección) se usa no solo en diesel, sino también en unidades de gasolina, lo que sin duda los une.

También les une el hecho de que el principal elemento de trabajo de estos sistemas, sean del tipo que sean, es la boquilla. Pero debido a las diferencias en el método de quemar combustible, los diseños de las unidades de inyección para estos dos tipos de motores, por supuesto, difieren. Por lo tanto, los consideraremos a su vez.

Sistemas de inyección y gasolina

Sistema electrónico de inyección de combustible. Empecemos con motores de gasolina. En su caso, la inyección resuelve el problema de crear una mezcla de aire y combustible, que luego se enciende en el cilindro por una chispa de una bujía.

Dependiendo de cómo se suministre esta mezcla y combustible a los cilindros, los sistemas de inyección pueden tener varias variedades. La inyección ocurre:

inyección central

La característica principal de la tecnología ubicada en primer lugar en la lista es una sola boquilla para todo el motor, que se encuentra en el colector de admisión.Cabe señalar que este tipo de sistema de inyección no difiere mucho del sistema de carburador en sus características, por lo tanto, hoy se considera obsoleto.

inyección distribuida

Más progresiva es la inyección distribuida. En este sistema, la mezcla de combustible también se forma en el colector de admisión, pero, a diferencia del anterior, aquí cada cilindro cuenta con su propio inyector.

Esta variedad le permite experimentar todas las ventajas de la tecnología de inyección, por lo tanto, es la más apreciada por los fabricantes de automóviles y se usa activamente en los motores modernos.

Pero, como sabemos, no hay límites para la perfección y, en la búsqueda de una eficiencia aún mayor, los ingenieros han desarrollado un sistema electrónico de inyección de combustible, a saber, el sistema de inyección directa.

Su caracteristica principal es la ubicación de las toberas, que, en este caso, con sus toberas van hacia las cámaras de combustión de los cilindros.

La formación de una mezcla aire-combustible, como ya supondrás, se produce directamente en los cilindros, lo que tiene un efecto beneficioso sobre los parámetros de funcionamiento de los motores, aunque esta opción no es tan respetuosa con el medio ambiente como la inyección distribuida. Otro inconveniente tangible de esta tecnología son los altos requisitos para la calidad de la gasolina.

inyección combinada

El más avanzado en cuanto a emisiones de sustancias nocivas es un sistema combinado. Esto es, de hecho, una simbiosis de inyección de combustible directa y distribuida.

¿Qué tal los diésel?

Movámonos a unidades diesel. Su sistema de combustible se enfrenta a la tarea de suministrar combustible a muy alta presión, el cual, mezclándose en un cilindro con aire comprimido, se enciende solo.

Se han creado muchas opciones para resolver este problema: se utilizan tanto inyección directa en cilindros como con un enlace intermedio en forma de cámara preliminar, además, hay varias configuraciones de bombas de alta presión (HPFP), que también agrega variedad.

Sin embargo, los automovilistas modernos prefieren dos tipos de sistemas que suministran combustible diesel directamente a los cilindros:

• con boquillas de bomba;
• inyección Carril común.

Boquilla de bomba

La bomba-inyector habla por sí sola: tiene un inyector que inyecta combustible en el cilindro y una bomba de combustible de alta presión se combinan estructuralmente en una sola unidad. El principal problema de estos dispositivos es el mayor desgaste, ya que los inyectores unitarios están conectados mediante un accionamiento permanente al árbol de levas y nunca se desconectan de él.

sistema de carril común

El sistema Common Rail adopta un enfoque ligeramente diferente, lo que lo convierte en la opción preferida. Hay una bomba de inyección común, que suministra diesel al riel de combustible, que distribuye combustible a las boquillas de los cilindros.

Era sólo breve reseña sistemas de inyección, por lo tanto, amigos, sigan los enlaces en los artículos y, utilizando la sección Motor, encontrarán todos los sistemas de inyección de automóviles modernos para estudiar. Y suscríbase al boletín para no perderse nuevas publicaciones, en las que encontrará mucha información detallada sobre los sistemas y mecanismos del automóvil.

El rendimiento de cualquier vehículo, en primer lugar, está garantizado por el correcto funcionamiento de su "corazón": el motor. A su vez, una parte integral de la actividad estable de este "órgano" es el trabajo bien coordinado del sistema de inyección, con la ayuda del cual se suministra el combustible necesario para la operación. Hoy, debido a sus múltiples ventajas, ha reemplazado por completo sistema de carburador. El principal aspecto positivo de su uso es la presencia de "electrónica inteligente" que proporciona una dosificación precisa de la mezcla de aire y combustible, lo que aumenta la potencia del vehículo y aumenta significativamente la eficiencia del combustible. Además, el sistema de inyección electrónica ayuda en mucha mayor medida a cumplir con las estrictas normas medioambientales, cuyo cumplimiento, en los últimos años, está cobrando cada vez más importancia. Dado lo anterior, la elección del tema de este artículo es más que adecuada, por lo que veamos el principio de funcionamiento de este sistema con más detalle.

1. Principio de funcionamiento de la inyección electrónica de combustible

Se puede instalar un sistema de suministro de combustible electrónico (o una versión más conocida del nombre "inyector") en automóviles con motores de gasolina y gasolina, sin embargo, el diseño del mecanismo en cada uno de estos casos tendrá diferencias significativas. Todo sistemas de combustible se puede dividir de acuerdo con los siguientes criterios de clasificación:

- según el método de suministro de combustible, se distinguen el suministro intermitente y continuo;

Los distribuidores, boquillas, reguladores de presión, bombas de émbolo se distinguen por el tipo de sistemas de dosificación;

Para el método de control de la cantidad de mezcla combustible suministrada: mecánica, neumática y electrónica;

Detrás de los parámetros principales para ajustar la composición de la mezcla hay un vacío en sistema de admisión, en el ángulo de rotación de la válvula de mariposa y el flujo de aire.

El sistema de inyección de combustible de los motores de gasolina modernos es electrónico o control mecanico. Naturalmente, un sistema electrónico es una opción más avanzada, ya que puede proporcionar una economía de combustible mucho mejor, emisiones reducidas de sustancias tóxicas nocivas, mayor potencia del motor, dinámica general mejorada del vehículo y arranque en frío facilitado.

Primero, completamente sistema electrónico, se convirtió en un producto lanzado empresa americana bendix en 1950. 17 años después, Bosch creó un dispositivo similar, después de lo cual se instaló en uno de los modelos. volkswagen Fue este evento el que marcó el inicio de la distribución masiva del sistema. control electrónico inyección de combustible (EFI - Electronic Fuel Injection), y no sólo en carros deportivos sino también en vehículos de lujo.

Un sistema totalmente electrónico utiliza para su trabajo (inyectores de combustible), cuyas actividades se basan todas en la acción electromagnética. En determinados puntos del ciclo del motor, se abren y permanecen en esta posición durante todo el tiempo necesario para suministrar una determinada cantidad de combustible. Es decir, el tiempo del estado abierto es directamente proporcional a la cantidad de gasolina requerida.

Entre los sistemas de inyección de combustible completamente electrónicos, se distinguen los siguientes dos tipos, que se diferencian principalmente solo en la forma en que se mide el flujo de aire: sistema con medición indirecta de la presión del aire y con medición directa del flujo de aire. Dichos sistemas, para determinar el nivel de vacío en el colector, utilizan el sensor apropiado (MAP - presión absoluta del colector). Sus señales son enviadas al módulo de control electrónico (unidad), donde, teniendo en cuenta señales similares de otros sensores, son procesadas y redirigidas a la boquilla electromagnética (inyector), que hace que se abra en el momento adecuado para que entre aire. .

Un buen representante de un sistema con sensor de presión es el sistema Bosch D-Jetronic(letra "D" - presión). El funcionamiento del sistema de inyección controlado electrónicamente se basa en algunas características. Ahora describiremos algunos de ellos, característicos del tipo estándar de dicho sistema (EFI). Para empezar, se puede dividir en tres subsistemas: el primero es responsable del suministro de combustible, el segundo es para la admisión de aire y el tercero es un sistema de control electrónico.

Las partes estructurales del sistema de suministro de combustible son el tanque de combustible, bomba de combustible, la línea de suministro de combustible (guía desde el distribuidor de combustible), el inyector de combustible, el regulador de presión de combustible y la línea de retorno de combustible. El principio de funcionamiento del sistema es el siguiente: utilizando una bomba de combustible eléctrica (situada en el interior o al lado depósito de combustible), la gasolina sale del tanque y se introduce en la boquilla, y todos los contaminantes se filtran utilizando un potente incorporado filtro de combustible. La parte del combustible que no fue enviada a través de la boquilla a la tubería de succión se devuelve al tanque a través del actuador de retorno de combustible. El mantenimiento de una presión de combustible constante es proporcionado por un regulador especial responsable de la estabilidad de este proceso.

El sistema de admisión de aire consta de una válvula de mariposa, un colector de succión, un filtro de aire, una válvula de admisión y una cámara de admisión de aire. Su principio de funcionamiento es el siguiente: con la válvula de mariposa abierta, el aire fluye a través del limpiador, luego a través del medidor de flujo de aire (están equipados con sistemas tipo L), la válvula de mariposa y un tubo de entrada bien ajustado, después de lo cual entran en la válvula de entrada. La función de dirigir el aire al motor requiere un actuador. A medida que se abre la válvula de mariposa, entra una cantidad mucho mayor de aire en los cilindros del motor.

Algunos trenes motrices usan dos formas diferentes de medir la cantidad de flujo de aire entrante. Así, por ejemplo, cuando se utiliza un sistema EFI (tipo D), el caudal de aire se mide monitorizando la presión en el colector de aspiración, es decir, de forma indirecta, mientras que un sistema similar, pero ya tipo L, lo hace directamente utilizando dispositivo especial- medidor de flujo de aire.

El sistema de control electrónico incluye los siguientes tipos de sensores: motor, unidad de control electrónico (ECU), conjunto de inyector de combustible y cableado relacionado. Con la ayuda de este bloque, al monitorear los sensores de la unidad de potencia, se determina la cantidad exacta de combustible suministrado a la boquilla. Para alimentar el motor con aire / combustible en las proporciones adecuadas, la unidad de control inicia el funcionamiento de los inyectores durante un período de tiempo específico, que se denomina "ancho de pulso de inyección" o "duración de inyección". Si describimos el modo principal de operación del sistema electrónico de inyección de combustible, teniendo en cuenta los subsistemas ya nombrados, tendrá la siguiente forma.

Entrar en unidad de poder a través del sistema de admisión de aire, los flujos de aire se miden con un medidor de flujo. Cuando el aire ingresa al cilindro, se mezcla con el combustible, que no es el último papel que desempeña el funcionamiento de los inyectores de combustible (ubicados detrás de cada válvula de admisión del múltiple de admisión). Estas piezas son una especie de válvulas de solenoide que están controladas por una unidad electrónica (ECU). Envía ciertos pulsos al inyector encendiendo y apagando su circuito de tierra. Cuando se enciende, se abre y se rocía combustible en atrás paredes de la válvula de admisión. Cuando entra en el aire suministrado desde el exterior, se mezcla con él y se evapora debido a baja presión colector de succión.

Las señales enviadas por la ECU aseguran que el suministro de combustible sea suficiente para lograr la relación aire/combustible ideal (14,7:1), también conocida como estequiometria Es la ECU, basada en el volumen de aire medido y la velocidad del motor, la que determina el volumen de inyección principal. Dependiendo de las condiciones de funcionamiento del motor, esta cifra puede variar. La unidad de control monitorea valores variables como la velocidad del motor, la temperatura del anticongelante (refrigerante), el contenido de oxígeno en los gases de escape y el ángulo del acelerador, de acuerdo con lo cual realiza una corrección de inyección que determina el volumen final de combustible inyectado.

Sin duda, el sistema de alimentación con dosificación electrónica de combustible es superior potencia del carburador motores de gasolina, por lo que no hay nada sorprendente en su gran popularidad. Los sistemas de inyección de gasolina, debido a la presencia de una gran cantidad de elementos electrónicos y móviles de precisión, son mecanismos más complejos, por lo tanto, requieren nivel alto responsabilidad en el abordaje del tema del servicio.

La existencia del sistema de inyección permite distribuir el combustible con mayor precisión sobre los cilindros del motor. Esto fue posible debido a la ausencia de resistencia adicional al flujo de aire, que fue creada en la entrada por el carburador y los difusores. En consecuencia, un aumento en la relación de llenado de los cilindros afecta directamente el aumento en el nivel de potencia del motor. Ahora echemos un vistazo más de cerca a todos los aspectos positivos del uso de un sistema electrónico de inyección de combustible.

2. Pros y contras de la inyección electrónica de combustible

Los puntos positivos incluyen:

Posibilidad de una distribución más uniforme de la mezcla aire-combustible. Cada cilindro tiene su propio inyector que entrega combustible directamente a la válvula de admisión, eliminando la necesidad de alimentar a través del colector de admisión. Esto ayuda a mejorar su distribución entre los cilindros.

Control de alta precisión de las proporciones de aire y combustible, independientemente de condiciones de operación motor. Con la ayuda de un sistema electrónico estándar, se suministra al motor la proporción exacta de combustible y aire, lo que mejora en gran medida la capacidad de conducción del vehículo, la eficiencia del combustible y el control de emisiones. Rendimiento mejorado del acelerador. Al suministrar combustible directamente a la parte posterior de la válvula de admisión, se puede optimizar el múltiple de admisión, lo que aumenta el flujo de aire a través de la válvula de admisión. Debido a tales acciones, se mejoran el par y la eficiencia de trabajo del acelerador.

Aumentar economía de combustible y control de emisiones mejorado. En motores equipados con un sistema EFI, la riqueza de la mezcla de combustible en el arranque en frío y completamente abierto acelerador, es susceptible de reducción ya que la mezcla de combustible no es una operación problemática. Debido a esto, se hace posible ahorrar combustible y mejorar el control de los gases de escape.

Mejora cualidades operativas motor frío (incluidos los de arranque). La capacidad de inyectar combustible directamente a la válvula de admisión, en combinación con una fórmula de rociado mejorada, aumenta en consecuencia las capacidades de arranque y operación de un motor frío. Simplificación de la mecánica y reducción de la sensibilidad al ajuste. Al arrancar en frío o dosificar combustible, el sistema EFI es independiente del control de riqueza. Y como, desde un punto de vista mecánico, es simple, los requisitos para ello mantenimiento reducido.

Sin embargo, ningún mecanismo puede ser exclusivamente cualidades positivas, por lo tanto, en comparación con los mismos motores de carburador, los motores con un sistema electrónico de inyección de combustible tienen algunas desventajas. Los principales incluyen: alto costo; imposibilidad casi total de acciones de reparación; altos requisitos para la composición del combustible; fuerte dependencia de las fuentes de energía y la necesidad de voltaje constante (una versión más moderna que está controlada por la electrónica). Además, en caso de avería, no se podrá prescindir de equipos especializados y personal altamente cualificado, lo que se traduce en un mantenimiento demasiado caro.

3. Diagnóstico de las causas del mal funcionamiento del sistema electrónico de inyección de combustible.

La aparición de fallas en el sistema de inyección no es tan rara. Este problema es especialmente relevante para los propietarios de modelos de automóviles más antiguos, que repetidamente han tenido que lidiar tanto con la obstrucción habitual de las boquillas como con problemas más serios en términos de electrónica. Las causas del mal funcionamiento que a menudo ocurren en este sistema pueden ser muchas, pero las más comunes son las siguientes:

- defectos ("matrimonio") de elementos estructurales;

Limitar la vida útil de las piezas;

Violación sistemática de las reglas para operar un automóvil (uso de combustible de baja calidad, contaminación del sistema, etc.);

Impactos negativos externos en elementos estructurales (entrada de humedad, daños mecanicos, oxidación por contacto, etc.)

La forma más confiable de determinarlos es el diagnóstico por computadora. Este tipo de procedimiento de diagnóstico se basa en el registro automático de desviaciones de los parámetros del sistema de los valores de norma establecidos (modo de autodiagnóstico). Los errores detectados (inconsistencias) permanecen en la memoria de la unidad de control electrónico en forma de los llamados "códigos de falla". Para llevar a cabo este método de investigación, se conecta un dispositivo especial (una computadora personal con un programa y un cable o un escáner) al conector de diagnóstico de la unidad, cuya tarea es leer todos los códigos de falla disponibles. Sin embargo, tenga en cuenta que además de equipamiento especial, la exactitud de los resultados de la diagnóstico por computadora, dependerá de los conocimientos y habilidades de la persona que lo realizó. Por lo tanto, solo los empleados calificados de los centros de servicios especiales deben confiar en el procedimiento.

Entrar en el control informático de los componentes electrónicos del sistema de inyección T:

- diagnóstico de presión de combustible;

Verificación de todos los mecanismos y componentes del sistema de encendido (módulo, cables de alto voltaje, velas);

Comprobación de la estanqueidad del colector de admisión;

La composición de la mezcla de combustible; evaluación de la toxicidad de los gases de escape en las escalas de CH y CO);

Diagnóstico de las señales de cada sensor (se utiliza el método de oscilogramas de referencia);

Prueba de compresión cilíndrica; control de las marcas de posición de la correa de distribución y muchas otras funciones que dependen del modelo de la máquina y de las capacidades de la propia herramienta de diagnóstico.

La realización de este procedimiento es necesaria si se desea conocer si existen anomalías en el sistema electrónico de alimentación (inyección) de combustible y, en caso afirmativo, cuáles. la unidad electronica EFI (computadora) "recuerda" todas las fallas solo mientras el sistema está conectado a batería, si se desconecta el terminal, toda la información desaparecerá. Será así, exactamente hasta el momento en que el conductor vuelva a encender el contacto y la computadora vuelva a verificar el funcionamiento de todo el sistema.

En algunos vehículos equipados con un sistema de inyección electrónica de combustible (EFI), hay una caja debajo del capó, en cuya tapa puede ver la inscripción "DIAGNÓSTICO". Un paquete bastante grueso de diferentes cables todavía está conectado a él. Si se abre la caja, la marca del terminal será visible desde el interior de la cubierta. Tome cualquier cable y utilícelo para acortar los cables. "E1" Y "TE1", luego póngase al volante, encienda el encendido y observe la reacción de la luz "CHECK" (muestra el motor). ¡Nota! El aire acondicionado debe estar apagado.

Tan pronto como gire la llave en la cerradura de encendido, la luz indicada parpadeará. Si ella "parpadea" 11 veces (o más), después de un período de tiempo igual, esto significará que en la memoria ordenador de a bordo sin información y con un viaje a diagnóstico completo(en particular, la inyección electrónica de combustible) pueden retrasarse. Si los destellos son al menos de alguna manera diferentes, entonces debe comunicarse con los especialistas.

Este método de minidiagnóstico "doméstico" no está disponible para todos los propietarios vehículos(en su mayoría solo automóviles extranjeros), pero aquellos que tienen un conector de este tipo tienen suerte en este sentido.

INYECCIÓN, que a veces también se llama central, se ha vuelto ampliamente utilizada en carros en los años 80 del siglo pasado. Tal sistema de suministro de energía recibió su nombre debido al hecho de que el combustible se suministró al colector de admisión en un solo punto.

Muchos sistemas de esa época eran puramente mecánicos, no tenían control electrónico. A menudo, la base para un sistema de suministro de energía de este tipo era un carburador convencional, del cual simplemente se retiraban todos los elementos "adicionales" y se instalaban una o dos boquillas en el área de su difusor (por lo tanto, la inyección central era relativamente económica). ). Por ejemplo, así se dispuso el sistema TBI (“Throttle Body Injection”) de General Motors.

Pero, a pesar de su aparente simplicidad, la inyección central tiene una ventaja muy importante en comparación con un carburador: dosifica con mayor precisión la mezcla combustible en todos los modos de funcionamiento del motor. Esto evita fallos en el funcionamiento del motor, y además aumenta su potencia y eficiencia.

Con el tiempo, la llegada de las unidades de control electrónico hizo posible que la inyección central fuera más compacta y confiable. Se ha vuelto más fácil adaptarse al trabajo en varios motores.

Sin embargo, la inyección de un solo punto heredó una serie de desventajas de los carburadores. Por ejemplo, alta resistencia al aire que ingresa al colector de admisión y mala distribución de la mezcla de combustible entre los cilindros individuales. Como resultado, un motor con un sistema de suministro de energía de este tipo no tiene un rendimiento muy alto. Por lo tanto, hoy en día la inyección central prácticamente no se encuentra.

Por cierto, la empresa "General Motors" también ha desarrollado un tipo interesante de inyección central: CPI ("Inyección de puerto central"). En tal sistema, un inyector rociaba combustible en tubos especiales que se dirigían al colector de admisión de cada cilindro. Era una especie de prototipo de inyección distribuida. Sin embargo, debido a la baja confiabilidad, el uso del IPC se abandonó rápidamente.

Repartido

O inyección de combustible MULTIPUNTO: hoy en día, el sistema de suministro de energía más común para motores en autos modernos. Se diferencia del tipo anterior principalmente en que existe una boquilla individual en el colector de admisión de cada cilindro. En determinados momentos, inyecta la parte necesaria de gasolina directamente en las válvulas de admisión de “su” cilindro.

La inyección multipunto puede ser paralela y secuencial. En el primer caso, todos los inyectores disparan en un momento determinado, el combustible se mezcla con el aire y la mezcla resultante espera a que se abran las válvulas de admisión para ingresar al cilindro. En el segundo caso, el período de funcionamiento de cada inyector se calcula individualmente para que se suministre gasolina durante un tiempo estrictamente definido antes de que se abra la válvula. La eficiencia de tal inyección es mayor, por lo tanto, son los sistemas secuenciales los que se han generalizado, a pesar del "relleno" electrónico más complejo y costoso. Aunque en ocasiones existen esquemas combinados más económicos (en este caso, las boquillas funcionan por parejas).

Al principio, los sistemas de inyección multipuerto también se controlaban mecánicamente. Pero con el tiempo, aquí también se impuso la electrónica. De hecho, al recibir y procesar señales de una variedad de sensores, la unidad de control no solo controla los actuadores, sino que también puede señalar al conductor sobre un mal funcionamiento. Además, incluso en caso de avería, la electrónica cambia a modo de emergencia trabajo, permitiendo que el automóvil llegue de forma independiente a la estación de servicio.

La inyección distribuida tiene una serie de ventajas. Además de preparar una mezcla combustible de la composición correcta para cada modo de funcionamiento del motor, dicho sistema, además, la distribuye con mayor precisión entre los cilindros y crea una resistencia mínima al paso del aire por el colector de admisión. Esto le permite mejorar muchos indicadores del motor: potencia, eficiencia, respeto por el medio ambiente, etc. Entre las deficiencias de la inyección multipunto, quizás solo se pueda llamar un costo bastante alto.

Directo..

El Goliath GP700 fue el primer automóvil producido en masa en tener un motor de inyección de combustible.

La INYECCIÓN (a veces también llamada directa) difiere de los tipos anteriores de sistemas de potencia en que, en este caso, los inyectores suministran combustible directamente a los cilindros (sin pasar por el colector de admisión), como en motor diesel.

En principio, tal esquema del sistema de suministro de energía no es nuevo. En la primera mitad del siglo pasado, se usó en motores de aviones (por ejemplo, en el caza soviético La-7). En carros La inyección directa apareció un poco más tarde, en los años 50 del siglo XX, primero en el automóvil Goliath GP700 y luego en el famoso Mercedes-Benz 300SL. Sin embargo, después de un tiempo, los fabricantes de automóviles prácticamente abandonaron el uso de inyección directa, permaneció solo en carros de carreras.

El hecho es que la culata de un motor de inyección directa resultó ser muy compleja y costosa de fabricar. Además, los diseñadores durante mucho tiempo no lograron un funcionamiento estable del sistema. De hecho, para una formación eficaz de la mezcla con inyección directa, es necesario que el combustible esté bien rociado. Es decir, se alimentó a los cilindros a alta presión. Y para esto, se requerían bombas especiales que pudieran proporcionarlo. Como resultado, al principio, los motores con tal sistema de suministro de energía resultaron ser costosos y antieconómicos.

Sin embargo, con el desarrollo de la tecnología, todos estos problemas se han resuelto y muchos fabricantes de automóviles han vuelto a un esquema olvidado hace mucho tiempo. El primero fue Mitsubishi, que en 1996 instaló un motor con inyección directa de combustible (designación de la empresa - GDI) en el modelo Galant, luego otras empresas comenzaron a utilizar soluciones similares. En particular, Volkswagen y Audi (sistema FSI), Peugeot-Citroёn (HPA), Alfa Romeo (JTS) y otros.

¿Por qué un sistema de energía de este tipo está repentinamente interesado en los principales fabricantes de automóviles? Todo es muy simple: los motores de inyección directa pueden operar con una mezcla de trabajo muy pobre (con una pequeña cantidad de combustible y una gran cantidad de aire), por lo que se distinguen por su buena eficiencia. Además, el suministro de gasolina directamente a los cilindros le permite aumentar la relación de compresión del motor y, por lo tanto, su potencia.

El sistema de alimentación de inyección directa puede funcionar en diferentes modos. Por ejemplo, con un movimiento uniforme de un automóvil a una velocidad de 90-120 km/h, la electrónica suministra muy poco combustible a los cilindros. En principio, una mezcla de trabajo ultra pobre de este tipo es muy difícil de encender. Por lo tanto, en motores con inyección directa, se utilizan pistones con un rebaje especial. Dirige la mayor parte del combustible más cerca de la bujía, donde las condiciones para encender la mezcla son mejores.

Cuando se conduce a altas velocidades o durante aceleraciones bruscas, se suministra significativamente más combustible a los cilindros. En consecuencia, debido al fuerte calentamiento de las piezas del motor, aumenta el riesgo de detonación. Para evitar esto, la boquilla inyecta combustible en el cilindro con una llama ancha, que llena todo el volumen de la cámara de combustión y la enfría.

Si el conductor necesita una aceleración brusca, la tobera dispara dos veces. Primero, se rocía una pequeña cantidad de combustible al comienzo de la carrera de admisión para enfriar el cilindro y luego, al final de la carrera de compresión, se inyecta la carga principal de gasolina.

Pero, a pesar de todas sus ventajas, los motores de inyección directa todavía no están lo suficientemente extendidos. La razón es el alto costo y la exigente calidad del combustible. Además, el motor con tal sistema de potencia funciona más fuerte de lo habitual y vibra más, por lo que los diseñadores tienen que fortalecer adicionalmente algunas partes del motor y mejorar el aislamiento acústico. Compartimiento del motor.

Material de la Enciclopedia de la revista "Al volante"

Esquema motor volkswagen Inyección directa FSI

Los primeros sistemas de inyección de gasolina directamente en los cilindros del motor aparecieron en la primera mitad del siglo XX. y se utiliza en motores de aviones. Los intentos de utilizar la inyección directa en motores de automóviles de gasolina se interrumpieron en los años 40 del siglo XX, porque dichos motores resultaron ser caros, poco económicos y echaban mucho humo en los modos de alta potencia. Inyectar gasolina directamente en los cilindros está asociado con ciertas dificultades. Los inyectores de inyección directa de gasolina funcionan en condiciones más difíciles que los instalados en el colector de admisión. La cabeza del bloque, en la que deben instalarse dichas boquillas, es más compleja y costosa. El tiempo destinado al proceso de carburación con inyección directa se reduce significativamente, lo que significa que para una buena carburación es necesario suministrar gasolina a alta presión.
Los especialistas de Mitsubishi lograron hacer frente a todas estas dificultades, que por primera vez aplicaron un sistema de inyección directa de gasolina para motores automotrices. Primero coche de serie Mitsubishi Galant con un motor 1.8 GDI (Inyección Directa de Gasolina) apareció en 1996.
Los beneficios de un sistema de inyección directa son principalmente mejoras en el ahorro de combustible, pero también algunas ganancias de potencia. El primero se debe a la capacidad de un motor de inyección directa para funcionar con mezclas muy pobres. El aumento de potencia se debe principalmente al hecho de que la organización del proceso de suministro de combustible a los cilindros del motor le permite aumentar la relación de compresión a 12,5 (en los motores de gasolina convencionales, rara vez es posible establecer la relación de compresión por encima de 10 debido a la detonación).

El inyector del motor GDI puede operar en dos modos, brindando un rocío potente (a) o compacto (b) de gasolina atomizada

En el motor GDI, la bomba de combustible proporciona una presión de 5 MPa. Una boquilla electromagnética instalada en la culata inyecta gasolina directamente en el cilindro del motor y puede operar en dos modos. Dependiendo de la señal eléctrica suministrada, puede inyectar combustible con una potente antorcha cónica o con un chorro compacto.

El pistón de un motor de inyección directa de gasolina tiene una forma especial (proceso de combustión por encima del pistón)

La parte inferior del pistón tiene una forma especial en forma de rebaje esférico. Esta forma le permite hacer girar el aire entrante, dirigir el combustible inyectado a la bujía, instalada en el centro de la cámara de combustión. El tubo de entrada no está ubicado en el costado, sino verticalmente desde arriba. No tiene curvas cerradas y, por lo tanto, el aire ingresa a gran velocidad.

En el funcionamiento de un motor con sistema de inyección directa, se pueden distinguir tres modos diferentes:
1) modo de operación en mezclas muy pobres;
2) modo de operación en una mezcla estequiométrica;
3) el régimen de las aceleraciones agudas de las velocidades bajas;
El primer modo se utiliza cuando el automóvil se mueve sin aceleraciones bruscas a una velocidad de aproximadamente 100 a 120 km/h. Este modo utiliza una mezcla combustible muy pobre con una relación de exceso de aire de más de 2,7. En condiciones normales, dicha mezcla no puede encenderse con una chispa, por lo que el inyector inyecta combustible en una llama compacta al final de la carrera de compresión (como en un motor diésel). Un rebaje esférico en el pistón dirige el chorro de combustible a los electrodos de la bujía, donde la alta concentración de vapor de gasolina permite que la mezcla se encienda.
El segundo modo se usa cuando el automóvil se mueve a alta velocidad y durante aceleraciones fuertes cuando se necesita mucha potencia. Este modo de movimiento requiere una composición estequiométrica de la mezcla. Una mezcla de esta composición es altamente inflamable, pero el motor GDI tiene una mayor relación de compresión y, para evitar la detonación, la boquilla inyecta combustible con un poderoso soplete. El combustible finamente atomizado llena el cilindro y se evapora para enfriar las superficies del cilindro, lo que reduce la posibilidad de detonación.
El tercer modo es necesario para obtener un par grande cuando apremiante pedal "gas" cuando el motor está funcionando a bajas velocidades. Este modo de operación del motor es diferente en que la tobera dispara dos veces durante un ciclo. Durante la carrera de admisión, se inyecta en el cilindro una mezcla extra pobre (α=4,1) para enfriarlo con un potente soplete. Al final de la carrera de compresión, el inyector vuelve a inyectar combustible, pero con una llama compacta. En este caso, la mezcla en el cilindro se enriquece y no se produce la detonación.
En comparación con un motor de inyección de combustible de gasolina convencional, un motor GDI es aproximadamente un 10 % más económico y emite un 20 % menos de dióxido de carbono a la atmósfera. El aumento de la potencia del motor es de hasta un 10%. Sin embargo, como ha demostrado la operación de vehículos con motores de este tipo, son muy sensibles al contenido de azufre en la gasolina. El proceso original de inyección directa de gasolina fue desarrollado por Orbital. En este proceso, se inyecta gasolina en los cilindros del motor, premezclada con aire mediante una boquilla especial. La tobera Orbital consta de dos chorros, combustible y aire.

Operación de boquilla orbital

El aire se suministra a los chorros de aire en forma comprimida desde un compresor especial a una presión de 0,65 MPa. La presión del combustible es de 0,8 MPa. Primero dispara el chorro de combustible y luego el chorro de aire en el momento adecuado, por lo que la mezcla de aire y combustible en forma de aerosol se inyecta en el cilindro con un potente soplete.
Un inyector, situado en la culata junto a la bujía, inyecta un chorro de aire-combustible directamente en los electrodos de la bujía, lo que garantiza un buen encendido de la bujía.

Características de diseño del motor de inyección directa Audi 2.0 FSI