Jak działają systemy wtrysku paliwa

  • Paul Sparks
  • 0
  • 3295
  • 431

Typowy elektroniczny wtryskiwacz paliwa. Zobacz więcej zdjęć silników samochodowych.
W przyszłym
  • Quiz na temat wtrysku paliwa
  • Jak działają samochodowe układy zapłonowe
  • Jak działa benzyna
  • TreeHugger.com: 5 najlepszych technologii spalania wewnętrznego

Próbując dotrzymać kroku prawom dotyczącym emisji i oszczędności paliwa, system paliwowy stosowany w nowoczesnych samochodach bardzo się zmienił na przestrzeni lat. Subaru Justy z 1990 roku był ostatnim samochodem sprzedawanym w Stanach Zjednoczonych, który miał gaźnik; w następnym roku modelowym Justy miał wtrysk paliwa. Ale wtrysk paliwa istnieje od lat 50. XX wieku, a elektroniczny wtrysk paliwa był szeroko stosowany w europejskich samochodach od około 1980 roku. Obecnie wszystkie samochody sprzedawane w Stanach Zjednoczonych mają układy wtrysku paliwa..

W tym artykule dowiemy się, w jaki sposób paliwo dostaje się do cylindra silnika i co oznaczają terminy „wieloportowy wtrysk paliwa” i „wtrysk paliwa do korpusu przepustnicy”.

-Przez większość istnienia silnika spalinowego gaźnik był urządzeniem dostarczającym paliwo do silnika. W przypadku wielu innych maszyn, takich jak kosiarki i piły łańcuchowe, nadal tak jest. Jednak wraz z ewolucją samochodu gaźnik stawał się coraz bardziej skomplikowany, próbując sprostać wszystkim wymaganiom eksploatacyjnym. Na przykład, aby poradzić sobie z niektórymi z tych zadań, gaźniki miały pięć różnych obwodów:

  • Główny obwód - Zapewnia wystarczającą ilość paliwa do oszczędnej jazdy
  • Obwód jałowy - Dostarcza tyle paliwa, aby silnik pracował na biegu jałowym
  • Pompa przyspieszacza - Zapewnia dodatkowy zastrzyk paliwa przy pierwszym wciśnięciu pedału przyspieszenia, zmniejszając wahanie przed przyspieszeniem silnika
  • Układ wzbogacania mocy - Zapewnia dodatkowe paliwo, gdy samochód wjeżdża pod górę lub holuje przyczepę
  • Dławić się - Zapewnia dodatkowe paliwo, gdy silnik jest zimny, aby mógł się uruchomić

Aby spełnić bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące emisji, wprowadzono katalizatory. Aby katalizator był skuteczny, wymagana była bardzo dokładna kontrola stosunku powietrza do paliwa. Czujniki tlenu monitorują ilość tlenu w spalinach, a jednostka sterująca silnika (ECU) wykorzystuje te informacje do dostosowania stosunku powietrza do paliwa w czasie rzeczywistym. To się nazywa sterowanie w zamkniętej pętli -- nie było możliwe osiągnięcie tej kontroli za pomocą gaźników. Był krótki okres, kiedy gaźniki sterowane elektrycznie przejęły system wtrysku paliwa, ale te elektryczne węglowodany były jeszcze bardziej skomplikowane niż te czysto mechaniczne.

Początkowo gaźniki zostały zastąpione układy wtrysku paliwa korpusu przepustnicy (znany również jako pojedyńczy punkt lub centralny wtrysk paliwa układy), które zawierały sterowane elektrycznie zawory wtryskiwaczy paliwa w korpusie przepustnicy. Były to prawie przykręcane zamienniki gaźnika, więc producenci samochodów nie musieli dokonywać żadnych drastycznych zmian w projektach silników.

Stopniowo, wraz z projektowaniem nowych silników, zastępowano wtrysk paliwa w korpusie przepustnicy wieloportowy wtrysk paliwa (znany również jako Port, wielopunktowy lub sekwencyjny wtrysk paliwa). Systemy te mają wtryskiwacz paliwa dla każdego cylindra, zwykle umieszczony tak, aby rozpylać bezpośrednio przy zaworze dolotowym. Systemy te zapewniają dokładniejsze odmierzanie paliwa i szybszą reakcję.

Pedał gazu w Twoim samochodzie jest podłączony do zawór dławiący -- to jest zawór, który reguluje ilość powietrza wpływającego do silnika. Więc pedał gazu jest tak naprawdę pedałem powietrza.


Częściowo otwarty zawór dławiący

Kiedy naciskasz pedał gazu, przepustnica otwiera się bardziej, wpuszczając więcej powietrza. Jednostka sterująca silnika (ECU, komputer sterujący wszystkimi komponentami elektronicznymi w silniku) „widzi” otwarcie przepustnicy i zwiększa dawkę paliwa w oczekiwaniu, że do silnika dostanie się więcej powietrza. Ważne jest, aby zwiększyć dawkę paliwa, gdy tylko otworzy się przepustnica; w przeciwnym razie po pierwszym naciśnięciu pedału gazu może wystąpić wahanie, ponieważ powietrze dociera do cylindrów bez wystarczającej ilości paliwa.

Czujniki monitorują masę powietrza wpływającego do silnika, a także ilość tlenu w spalinach. ECU wykorzystuje te informacje do precyzyjnego dostrojenia dawki paliwa, tak aby stosunek powietrza do paliwa był właściwy.

-Wtryskiwacz paliwa to nic innego jak elektronicznie sterowany zawór. Jest zasilany paliwem pod ciśnieniem przez pompę paliwa w Twoim samochodzie i jest w stanie otwierać i zamykać wiele razy na sekundę.


Wewnątrz wtryskiwacza paliwa

Kiedy wtryskiwacz jest zasilany, elektromagnes porusza tłok, który otwiera zawór, umożliwiając wypłynięcie sprężonego paliwa przez małą dyszę. Dysza jest przeznaczona do rozpylać paliwo - tak, aby jak najdrobniejsza mgiełka, aby łatwo się paliło.


Odpalanie wtryskiwacza paliwa

Ilość paliwa dostarczanego do silnika zależy od czasu, przez jaki wtryskiwacz paliwa pozostaje otwarty. Nazywa się to szerokość impulsu, i jest kontrolowany przez ECU.


Wtryskiwacze paliwa zamontowane w kolektorze dolotowym silnika

Wtryskiwacze są zamontowane w kolektorze dolotowym tak, że rozpylają paliwo bezpośrednio na zawory dolotowe. Potok zwany szyna paliwowa dostarcza paliwo pod ciśnieniem do wszystkich wtryskiwaczy.


Na tym obrazku widać trzy wtryskiwacze. Szyna paliwowa to rura po lewej stronie.

Aby zapewnić odpowiednią ilość paliwa, sterownik silnika został wyposażony w całą masę czujników. Przyjrzyjmy się niektórym z nich.

-Aby zapewnić odpowiednią ilość paliwa w każdych warunkach pracy, jednostka sterująca e-ngine (ECU) musi monitorować ogromną liczbę czujników wejściowych. Oto tylko kilka:

  • Czujnik przepływu masy powietrza - Informuje ECU o masie powietrza wpływającego do silnika
  • Czujnik (y) tlenu - Monitoruje ilość tlenu w spalinach, dzięki czemu ECU może określić, jak bogata lub uboga jest mieszanka paliwowa i odpowiednio dostosować
  • Czujnik położenia przepustnicy - Monitoruje położenie przepustnicy (która określa, ile powietrza trafia do silnika), dzięki czemu ECU może szybko reagować na zmiany, zwiększając lub zmniejszając dawkę paliwa w razie potrzeby
  • Czujnik temperatury chłodzenia - Umożliwia ECU określenie, kiedy silnik osiągnął właściwą temperaturę roboczą
  • Czujnik napięcia - Monitoruje napięcie systemu w samochodzie, aby ECU mógł zwiększyć prędkość biegu jałowego, jeśli napięcie spada (co wskazywałoby na wysokie obciążenie elektryczne)
  • Czujnik ciśnienia bezwzględnego w kolektorze - Monitoruje ciśnienie powietrza w kolektorze dolotowym
  • Ilość powietrza zasysanego do silnika dobrze wskazuje, ile mocy wytwarza; a im więcej powietrza trafia do silnika, tym niższe jest ciśnienie w kolektorze, więc ten odczyt służy do pomiaru, ile mocy jest wytwarzane.
  • Czujnik prędkości silnika - Monitoruje prędkość obrotową silnika, która jest jednym z czynników wykorzystywanych do obliczania szerokości impulsu

Istnieją dwa główne typy kontroli dla wieloportowy układy: Wtryskiwacze paliwa mogą otwierać się wszystkie w tym samym czasie lub każdy może otworzyć się tuż przed otwarciem zaworu dolotowego jego cylindra (jest to nazywane sekwencyjny wieloportowy wtrysk paliwa).

Zaletą sekwencyjnego wtrysku paliwa jest to, że jeśli kierowca dokona nagłej zmiany, system może szybciej zareagować, bo od momentu zmiany wystarczy tylko czekać, aż otworzy się następny zawór dolotowy, a nie na kolejny kompletny rewolucja silnika.

-Algorytmy sterujące silnikiem są dość skomplikowane. Oprogramowanie musi umożliwiać samochodowi spełnienie wymagań dotyczących emisji na dystansie 100 000 mil, spełnienie wymagań EPA dotyczących oszczędności paliwa i ochronę silników przed nadużyciami. Muszą też spełnić dziesiątki innych wymagań.

Jednostka sterująca silnika używa wzoru i dużej liczby tabel przeglądowych do określenia szerokości impulsu dla danych warunków pracy. Równanie będzie szeregiem wielu czynników pomnożonych przez siebie. Wiele z tych czynników będzie pochodziło z tabel przeglądowych. Przejdziemy przez uproszczone obliczenie szerokość impulsu wtryskiwacza paliwa. W tym przykładzie nasze równanie będzie miało tylko trzy czynniki, podczas gdy rzeczywisty system sterowania może mieć ich sto lub więcej.

Szerokość impulsu = (Bazowa szerokość impulsu) x (Współczynnik A) x (Współczynnik B)


Aby obliczyć szerokość impulsu, ECU najpierw sprawdza podstawowa szerokość impulsu w tabeli przeglądowej. Podstawowa szerokość impulsu jest funkcją prędkość silnika (RPM) i Załaduj (które można obliczyć z ciśnienia bezwzględnego w kolektorze). Powiedzmy, że prędkość obrotowa silnika wynosi 2000 obr / min, a obciążenie 4. Znajdujemy liczbę na przecięciu 2000 i 4, czyli 8 milisekund.

RPM Załaduj
1 2 3 4 5
1000 1 2 3 4 5
2000 2 4 6 8 10
3000 3 6 9 12 15
4000 4 8 12 16 20


W następnych przykładach, ZA i b to parametry pochodzące z czujników. Powiedzmy to ZA jest temperatura płynu chłodzącego i b to poziom tlenu. Jeśli temperatura płynu chłodzącego jest równa 100, a poziom tlenu jest równy 3, z tabel przeglądowych wynika, że ​​współczynnik A = 0,8 i współczynnik B = 1,0.

ZA Czynnik A
b Czynnik B.
0 1.2
0 1.0
25 1.1
1 1.0
50 1.0
2 1.0
75 0.9
3 1.0
100 0.8
4 0,75


Więc skoro o tym wiemy podstawowa szerokość impulsu jest funkcją obciążenia i RPM, i to szerokość impulsu = (podstawowa szerokość impulsu) x (współczynnik A) x (współczynnik B), całkowita szerokość impulsu w naszym przykładzie jest równa:

8 x 0,8 x 1,0 = 6,4 milisekundy


Na tym przykładzie można zobaczyć, jak system sterowania dokonuje regulacji. Przy parametrze B jako poziomie tlenu w spalinach, w tabeli przeglądowej dla B jest punkt, w którym (według projektantów silnika) jest za dużo tlenu w spalinach; i odpowiednio, ECU zmniejsza zużycie paliwa.

Rzeczywiste systemy sterowania mogą mieć ponad 100 parametrów, każdy z własną tabelą przeglądową. Niektóre parametry zmieniają się nawet w czasie, aby skompensować zmiany osiągów elementów silnika, takich jak katalizator. W zależności od prędkości silnika ECU może być zmuszony do wykonywania tych obliczeń ponad sto razy na sekundę.

Chipy wydajności
To prowadzi nas do naszej dyskusji na temat chipów wydajnościowych. Teraz, gdy rozumiemy trochę o tym, jak działają algorytmy sterowania w ECU, możemy zrozumieć, co robią producenci układów wydajności, aby uzyskać więcej mocy z silnika.

Chipy wydajnościowe są produkowane przez firmy działające na rynku wtórnym i służą do zwiększania mocy silnika. W ECU znajduje się chip, który przechowuje wszystkie tablice przeglądowe; chip wydajności zastępuje ten układ. Tabele w chipie osiągów będą zawierały wartości, które skutkują wyższymi wskaźnikami zużycia paliwa w określonych warunkach jazdy. Na przykład mogą dostarczać więcej paliwa przy całkowicie otwartej przepustnicy przy każdej prędkości obrotowej silnika. Mogą również zmienić czas zapłonu (są do tego również tablice przeglądowe). Ponieważ producenci chipów wydajnościowych nie przejmują się takimi kwestiami, jak niezawodność, przebieg i kontrola emisji, jak producenci samochodów, używają bardziej agresywnych ustawień na mapach paliwowych swoich układów wydajności..

Aby uzyskać więcej informacji na temat systemów wtrysku paliwa i innych tematów motoryzacyjnych, sprawdź linki na następnej stronie.

Powiązane artykuły

  • Quiz na temat wtrysku paliwa
  • Jak działają samochodowe układy zapłonowe
  • Jak działają silniki samochodowe
  • Jak działają katalizatory
  • Jak działają samochodowe systemy chłodzenia
  • Jaką prędkość powinienem jechać, aby uzyskać maksymalną oszczędność paliwa?
  • Jak działa benzyna
  • Jak działa gospodarka wodorowa
  • Jak działa hybryda Aptera
Więcej świetnych linków
  • System dostarczania paliwa
  • Rozwiązywanie problemów z elektronicznym wtryskiem paliwa
  • Porady serwisowe dotyczące wtrysku oleju napędowego
  • GM Goodwrench Filmy



Jeszcze bez komentarzy

Najciekawsze artykuły o tajemnicach i odkryciach. Wiele przydatnych informacji o wszystkim
Artykuły o nauce, kosmosie, technologii, zdrowiu, środowisku, kulturze i historii. Wyjaśniasz tysiące tematów, abyś wiedział, jak wszystko działa