Gyles Lewis
0 
4186
1060
Typický elektronický vstřikovač paliva. Prohlédněte si další obrázky motorů automobilů.
Nahoru Další
|
Ve snaze držet krok s emisemi a zákony o palivové účinnosti se palivový systém používaný v moderních automobilech v průběhu let hodně změnil. 1990 Subaru Justy byl poslední vůz prodaný ve Spojených státech mít karburátor; Následující modelový rok měl Justy vstřikování paliva. Vstřikování paliva však existuje přibližně od 50. let 20. století a elektronické vstřikování paliva bylo široce používáno u evropských automobilů počínaje kolem roku 1980. Nyní všechna auta prodávaná ve Spojených státech mají systémy vstřikování paliva.
V tomto článku se dozvíme, jak se palivo dostane do válce motoru a jaké výrazy jako „vstřikování paliva do více portů“ a „vstřikování paliva do tělesa škrticí klapky“ znamenají.
-Pro většinu z existence spalovacího motoru, karburátor byl zařízení, které dodalo palivo do motoru. Na mnoha dalších strojích, jako jsou sekačky na trávu a motorové pily, to tak stále je. S vývojem automobilu se však karburátor stále komplikovaněji snažil zvládnout všechny provozní požadavky. Například pro zvládnutí některých z těchto úkolů měly karburátory pět různých obvodů:
- Hlavní obvod - Poskytuje tolik paliva, aby bylo možné s jízdou hospodárně pracovat
- Nečinný obvod - Poskytuje jen tolik paliva, aby byl motor ve volnoběhu
- Akcelerátor čerpadlo - Poskytuje další výbuch paliva při prvním sešlápnutí pedálu plynu, čímž se snižuje váhání před zrychlením motoru
- Obvod pro obohacování energie - Poskytuje další palivo, když auto jede do kopce nebo táhne přívěs
- Dávit se - Poskytuje další palivo, když je motor studený, takže se spustí
Aby byly splněny přísnější požadavky na emise, byly zavedeny katalyzátory. Aby byl katalyzátor účinný, bylo nutné velmi pečlivě kontrolovat poměr vzduch-palivo. Kyslíkové senzory monitorují množství kyslíku ve výfukových plynech a řídicí jednotka motoru (ECU) používá tyto informace k úpravě poměru vzduch-palivo v reálném čase. Tomu se říká ovládání uzavřené smyčky -- nebylo možné dosáhnout této kontroly u karburátorů. Než vstoupily systémy vstřikování paliva, došlo k krátkému období elektricky ovládaných karburátorů, ale tyto elektrické karabiny byly ještě komplikovanější než čistě mechanické.
Nejprve byly karburátory nahrazeny systémy vstřikování paliva do tělesa škrticí klapky (také známý jako jediný bod nebo centrální vstřikování paliva systémy), které včlenily elektricky ovládané ventily vstřikování paliva do tělesa škrticí klapky. Byly to téměř náhrady za karburátor, takže výrobci automobilů nemuseli provádět žádné drastické změny ve svých konstrukcích motorů.
Postupně, jak byly konstruovány nové motory, bylo vstřikování paliva do tělesa škrticí klapky nahrazeno vícenásobné vstřikování paliva (také známý jako přístav, multi-point nebo sekvenční vstřikování paliva). Tyto systémy mají vstřikovač paliva pro každý válec, obvykle umístěné tak, že se stříkají přímo na sací ventil. Tyto systémy poskytují přesnější měření paliva a rychlejší odezvu.
Plynový pedál v automobilu je připojen k škrticí klapka -- to je ventil, který reguluje, kolik vzduchu vstupuje do motoru. Takže plynový pedál je opravdu vzduchový pedál.
Částečně otevřený škrticí ventil
Když sešlápnete plynový pedál, škrticí ventil se otevře více a uvolní více vzduchu. Řídicí jednotka motoru (ECU, počítač, který řídí všechny elektronické součásti vašeho motoru) „vidí“ otevřený škrticí ventil a zvyšuje rychlost paliva v očekávání, že do motoru vstoupí více vzduchu. Je důležité zvýšit rychlost paliva, jakmile se otevře škrticí ventil; v opačném případě při prvním sešlápnutí plynového pedálu může dojít k zaváhání, protože nějaký vzduch dosáhne válců bez dostatečného množství paliva v něm.
Senzory monitorují hmotnost vzduchu vstupujícího do motoru a také množství kyslíku ve výfukových plynech. ECU používá tyto informace k doladění dodávky paliva tak, aby poměr vzduch-palivo byl správný.
-Vstřikovač paliva není nic jiného než elektronicky ovládaný ventil. Je dodáváno s tlakovým palivem z palivového čerpadla ve vašem autě a je schopné otevírat a zavírat mnohokrát za sekundu.
 Uvnitř vstřikovače paliva |
Když je injektor pod napětím, elektromagnet pohybuje pohybem pístu, který otevírá ventil, což umožňuje natlakované palivo vystříknout malou tryskou. Tryska je navržena tak, aby atomizovat palivo - udělat co nejjemnější mlhu, aby se snadno spálilo.
 Palivo vstřikuje palivo |
Množství paliva dodávaného do motoru je určeno dobou, po kterou zůstává vstřikovač paliva otevřený. Tomu se říká šířka pulzu, a je řízen ECU.
 Vstřikovače paliva namontované v sacím potrubí motoru |
Vstřikovače jsou namontovány v sacím potrubí tak, že stříkají palivo přímo na sací ventily. Potrubí s názvem palivová kolej dodává tlakové palivo do všech vstřikovačů.
 Na tomto obrázku můžete vidět tři vstřikovače. Palivová lišta je potrubí vlevo. |
Aby bylo zajištěno správné množství paliva, je řídicí jednotka motoru vybavena celou řadou senzorů. Pojďme se na ně podívat.
-Aby bylo zajištěno správné množství paliva pro každou provozní podmínku, musí řídicí jednotka e-ngine (ECU) sledovat obrovské množství vstupních senzorů. Zde je několik:
- Senzor průtoku vzduchu - Říká ECU množství vzduchu vstupujícího do motoru
- Kyslíkové senzory - Sleduje množství kyslíku ve výfukových plynech, aby ECU mohla určit, jak bohatá nebo chudá je palivová směs, a podle toho provést úpravy
- Senzor polohy škrticí klapky - Sleduje polohu škrticí klapky (která určuje, kolik vzduchu proudí do motoru), aby ECU mohla rychle reagovat na změny, podle potřeby zvyšovat nebo snižovat rychlost paliva
- Čidlo teploty chladicí kapaliny - Umožňuje ECU určit, kdy motor dosáhl správné provozní teploty
- Senzor napětí - Sleduje systémové napětí v automobilu, aby ECU mohla zvýšit volnoběžné otáčky, pokud napětí klesá (což by indikovalo vysoké elektrické zatížení)
- Senzor absolutního tlaku v potrubí - Sleduje tlak vzduchu v sacím potrubí
- Množství vzduchu nasávaného do motoru je dobrým ukazatelem toho, kolik energie produkuje; a čím více vzduchu proudí do motoru, tím nižší je tlak v rozdělovači, takže tato hodnota se používá k měření množství vyrobené energie.
- Senzor otáček motoru - Sleduje otáčky motoru, což je jeden z faktorů použitých pro výpočet šířky impulsu
Existují dva hlavní typy ovládání multi-port systémy: Vstřikovače paliva se mohou všechny otevírat najednou nebo se každý může otevřít těsně před otevřením sacího ventilu pro jeho válec (to se nazývá sekvenční víceportové vstřikování paliva).
Výhodou postupného vstřikování paliva je, že pokud řidič provede náhlou změnu, systém může reagovat rychleji, protože od okamžiku, kdy je změna provedena, musí čekat pouze na otevření dalšího sacího ventilu, namísto na další kompletní otáčky motoru.
-Algoritmy, které řídí motor, jsou poměrně komplikované. Software musí umožnit vozu splnit emisní požadavky na 100 000 mil, splnit požadavky na spotřebu paliva EPA a chránit motory před zneužitím. A jsou tu také další desítky požadavků.
Řídicí jednotka motoru používá vzorec a velké množství vyhledávacích tabulek k určení šířky impulsu pro dané provozní podmínky. Rovnice bude řada mnoha faktorů násobených navzájem. Mnoho z těchto faktorů bude pocházet z vyhledávacích tabulek. Projdeme zjednodušený výpočet šířka impulzu vstřikovacího ventilu paliva. V tomto příkladu bude mít naše rovnice pouze tři faktory, zatímco skutečný kontrolní systém může mít sto nebo více.
Šířka impulsu = (základní šířka impulsu) x (faktor A) x (faktor B)
Za účelem výpočtu šířky impulsu ECU nejprve vyhledá šířka základního impulsu ve vyhledávací tabulce. Základní šířka impulsu je funkcí rychlost motoru (RPM) a zatížení (které lze vypočítat z absolutního tlaku v potrubí). Řekněme, že otáčky motoru jsou 2 000 ot / min a zatížení 4. Číslo najdeme na křižovatce 2 000 a 4, což je 8 milisekund.
| RPM | Zatížení | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 1 000 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 2 000 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
| 3 000 | 3 | 6 | 9 | 12 | 15 |
| 4 000 | 4 | 8 | 12 | 16 | 20 |
V následujících příkladech, A a B jsou parametry, které pocházejí ze senzorů. Řekněme to A je teplota chladicí kapaliny a B je hladina kyslíku. Pokud se teplota chladicí kapaliny rovná 100 a hladina kyslíku se rovná 3, vyhledávací tabulky ukazují, že faktor A = 0,8 a faktor B = 1,0.
| A | Faktor A | B | Faktor 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 |
Takže, protože to víme šířka základního impulsu je funkce zatížení a RPM, a to šířka impulsu = (základní šířka impulsu) x (faktor A) x (faktor B), celková šířka pulsu v našem příkladu se rovná:
Z tohoto příkladu můžete vidět, jak řídicí systém provádí úpravy. S parametrem B jako hladinou kyslíku ve výfukových plynech je vyhledávací tabulka pro B místem, ve kterém je (podle konstruktérů motoru) příliš mnoho kyslíku ve výfukových plynech; a podle toho ECU omezuje palivo.
Skutečné řídicí systémy mohou mít více než 100 parametrů, každý s vlastní vyhledávací tabulkou. Některé z parametrů se dokonce časem mění, aby kompenzovaly změny ve výkonu součástí motoru, jako je katalyzátor. A v závislosti na otáčkách motoru může ECU muset provést tyto výpočty stokrát za sekundu.
Výkonové čipy
To nás vede k diskusi o výkonových čipech. Teď, když trochu porozumíme tomu, jak fungují řídicí algoritmy v ECU, můžeme pochopit, co výrobci výkonových čipů dělají, aby získali více energie z motoru.
Výkonové čipy jsou vyráběny společnostmi s náhradními díly a používají se ke zvýšení výkonu motoru. V ECU je čip, který obsahuje všechny vyhledávací tabulky; tento čip nahrazuje výkonný čip. Tabulky na výkonovém čipu budou obsahovat hodnoty, které mají za určitých jízdních podmínek za následek vyšší spotřebu paliva. Například při všech otáčkách motoru mohou dodávat více paliva při plném plynu. Mohou také změnit časování jisker (existují také vyhledávací tabulky). Protože výrobci výkonových čipů se nezabývají takovými otázkami, jako je spolehlivost, počet najetých kilometrů a kontrola emisí, jak jsou výrobci automobilů, používají agresivnější nastavení v palivových mapách svých výkonových čipů..
Další informace o systémech vstřikování paliva a dalších tématech pro automobilový průmysl naleznete v odkazech na následující stránce.
Související články
- Kvíz vstřikování paliva
- Jak automobilové zapalovací systémy fungují
- Jak fungují automobilové motory
- Jak fungují katalyzátory
- Jak fungují systémy chlazení automobilů
- Jakou rychlost bych měl řídit, abych získal maximální spotřebu paliva?
- Jak benzín funguje
- Jak funguje ekonomika vodíku
- Jak funguje hybrid Aptera
- Systém dodávky paliva
- Odstraňování problémů s elektronickým vstřikováním paliva
- Tipy pro servis vstřikování nafty
- Videa GM Goodwrench