Μαθήματα:
- Γενικός
- Βαλβίδα πεταλούδας για σύστημα έγχυσης μονοσημείου
- Βαλβίδα πεταλούδας σε σύστημα έγχυσης πολλαπλών σημείων
- Έλεγχος ρελαντί
- Έλεγχος βαλβίδας γκαζιού για μεγαλύτερους κινητήρες
- Αισθητήρας θέσης γκαζιού
- Ηλεκτρονικό πεντάλ γκαζιού (γκάζι με καλώδιο)
Γενικά:
Κάθε βενζινοκινητήρας έχει βαλβίδα γκαζιού. Η βαλβίδα γκαζιού μπορεί να ρυθμίσει την ποσότητα αέρα που εισέρχεται στον κύλινδρο. Οι κινητήρες ντίζελ έχουν επίσης βαλβίδα γκαζιού, αλλά είναι πάντα πλήρως ανοιχτή όταν ο κινητήρας λειτουργεί. Αυτό συμβαίνει επειδή ένας κινητήρας ντίζελ λειτουργεί με πλεόνασμα αέρα. Η βαλβίδα γκαζιού στους κινητήρες ντίζελ χρησιμεύει μόνο για να επιτρέπει στον κινητήρα να σβήνει ομαλά. όταν η βαλβίδα κλείνει, η παροχή αέρα διακόπτεται. Στη συνέχεια, ο κινητήρας σβήνει αμέσως. Επομένως, η παροχή καυσίμου διακόπτεται. Σε έναν κινητήρα ντίζελ αυτό ονομάζεται επίσης βαλβίδα γκαζιού αντί για βαλβίδα γκαζιού. Στην πραγματικότητα, μια βαλβίδα γκαζιού σε έναν βενζινοκινητήρα είναι επίσης μια βαλβίδα γκαζιού: ο αέρας στραγγαλίζεται κάτω από όλες τις συνθήκες εκτός από το πλήρες φορτίο.
Τα επόμενα κεφάλαια για τα συστήματα έγχυσης μονοσημείων και πολλαπλών σημείων αφορούν φυσικά τους βενζινοκινητήρες.
Βαλβίδα πεταλούδας με σύστημα έγχυσης μονοσημείου:
Για κινητήρες με απλό ψεκασμό (μονοσημείο σύστημα έγχυσης) ένας εγχυτήρας είναι τοποθετημένος μπροστά από τη βαλβίδα γκαζιού. Αυτό το μπεκ ψεκάζει το καύσιμο απευθείας στη βαλβίδα του γκαζιού. Αυτή η τεχνολογία είναι παλιά και δεν χρησιμοποιείται πλέον σε νέα αυτοκίνητα. Αυτό συμβαίνει επειδή αυτό το σύστημα έχει μια σειρά από μειονεκτήματα. Επειδή το μπεκ ψεκάζει στη βαλβίδα του γκαζιού, αναμιγνύεται με τον αέρα εκεί. Η πολλαπλή εισαγωγής χωρίζεται σε 4 ή περισσότερους κυλίνδρους. Η ποσότητα καυσίμου δεν θα είναι πάντα ακριβώς η ίδια σε όλους τους κυλίνδρους. Για παράδειγμα, ο κύλινδρος 1 δέχεται τα περισσότερα καύσιμα στον αέρα, ενώ ο κύλινδρος 4 πολύ λιγότερο. Το σύστημα επομένως δεν είναι, ή δύσκολα, ρυθμιζόμενο. Η χρήση μονοσημείου είναι επομένως ακατάλληλη για να καλύψει τις τρέχουσες περιβαλλοντικές απαιτήσεις.
Στις μέρες μας χρησιμοποιούνται πολλαπλά μπεκ που ψεκάζουν ακριβώς την ίδια ποσότητα καυσίμου ανά κύλινδρο. Στη συνέχεια, η ποσότητα μπορεί ακόμη και να ρυθμιστεί ανά κύλινδρο. Αυτό το λέμε σύστημα έγχυσης πολλαπλών σημείων.
Βαλβίδα πεταλούδας με σύστημα έγχυσης πολλαπλών σημείων:
Σε κινητήρες με πολλαπλό ψεκασμό (σύστημα πολλαπλών σημείων έγχυσης), τα μπεκ για έμμεσο ψεκασμό τοποθετούνται στην πολλαπλή εισαγωγής μετά τη βαλβίδα γκαζιού. Τα μπεκ ψεκάζονται στις βαλβίδες εισαγωγής του κινητήρα. Με την άμεση έγχυση, τα μπεκ ψεκάζουν απευθείας στον θάλαμο καύσης. Και οι δύο κινητήρες έμμεσου και άμεσου ψεκασμού έχουν ένα σώμα γκαζιού τοποθετημένο όπως φαίνεται παρακάτω. Εξαίρεση αποτελούν οι κινητήρες με Valvetronic (BMW) και Multi-air (Fiat). Το σώμα του γκαζιού είναι τοποθετημένο μεταξύ της πολλαπλής εισαγωγής και του σωλήνα με το μετρητή μάζας αέρα. Αυτό μπορεί να ελεγχθεί ηλεκτρικά χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό πεντάλ γκαζιού (οδήγηση με καλώδιο) ή με καλώδιο γκαζιού (καλώδιο Bowden).
Τα συστήματα διαχείρισης κινητήρα που χρησιμοποιούνται σήμερα χρησιμοποιούν έλεγχο θέσης γκαζιού. Ένας κινητήρας ρύθμισης στη βαλβίδα γκαζιού διασφαλίζει ότι η θέση της βαλβίδας γκαζιού μπορεί να αλλάξει. Αυτό μπορεί να είναι για το cruise control ή για το ρελαντί. Ποτενσιόμετρα μετρήστε τη θέση της βαλβίδας γκαζιού. Η μονάδα ελέγχου κινητήρα (η ECU) λαμβάνει τις τιμές από τα ποτενσιόμετρα και στη συνέχεια μπορεί να ελέγξει τους κινητήρες ενεργοποίησης για να ανοίξει ή να κλείσει περισσότερο η βαλβίδα γκαζιού.
Έλεγχος αδράνειας:
Για επιτάχυνση, πατιέται το πεντάλ του γκαζιού. Η βαλβίδα γκαζιού ανοίγει έτσι ώστε να μπορεί να αναρροφηθεί μεγαλύτερη ποσότητα αέρα. Κατά την επιβράδυνση ή το ρελαντί, το πεντάλ του γκαζιού δεν λειτουργεί. εδώ το γκάζι είναι κλειστό. Για να επιτευχθεί διέλευση αέρα, χρησιμοποιείται ένα χειριστήριο ρελαντί. Η ταχύτητα στο ρελαντί διατηρείται όσο το δυνατόν χαμηλότερη από το σύστημα διαχείρισης κινητήρα. Όσο χαμηλότερη είναι η ταχύτητα στο ρελαντί, τόσο χαμηλότερη είναι η κατανάλωση καυσίμου και η φθορά του κινητήρα. Η ταχύτητα ρελαντί δεν πρέπει να είναι πολύ χαμηλή. Αυτό κάνει τον κινητήρα να λειτουργεί ακανόνιστα και υπάρχει πιθανότητα να σταματήσει. Η επιθυμητή ταχύτητα ρελαντί δεν είναι πάντα η ίδια. Η θερμοκρασία του αέρα εισαγωγής, ο ενεργοποιημένος κλιματισμός, η θέση του πεντάλ του συμπλέκτη ή ο επιλογέας του αυτόματου κιβωτίου ταχυτήτων επηρεάζουν τον έλεγχο του ρελαντί. Η σταθεροποίηση του ελέγχου ταχύτητας μπορεί να επιτευχθεί με διάφορους τρόπους:
- έλεγχος στάθμης πλήρωσης. Χρησιμοποιείται πιο συχνά σε συνδυασμό με τη ρύθμιση του χρονισμού ανάφλεξης.
- αλλάξτε τη σύνθεση του μείγματος. Αυτό έχει αρνητικό αντίκτυπο στις εκπομπές καυσαερίων και το εύρος ελέγχου είναι περιορισμένο.
- ρυθμίστε το χρόνο ανάφλεξης. Αυτό έχει επίσης αρνητικό αντίκτυπο στις εκπομπές, αλλά επιτρέπει εξαιρετικά γρήγορο έλεγχο.
- ρυθμίστε το χρονισμό της βαλβίδας. Αυτό παρέχει μια πρόσθετη επιλογή ελέγχου πάνω από έναν υπάρχοντα έλεγχο στάθμης πλήρωσης.
Ο έλεγχος στάθμης πλήρωσης χρησιμοποιεί μια βαλβίδα παράκαμψης που επιτρέπει την κυκλοφορία του αέρα έξω από τη βαλβίδα αερίου ή τη ρύθμιση της βαλβίδας αερίου.
Βαλβίδα παράκαμψης:
Μια βαλβίδα παράκαμψης ανοίγει ή κλείνει την παροχή αέρα έξω από τη βαλβίδα πεταλούδας έτσι ώστε η ταχύτητα ρελαντί να σταθεροποιείται. Η παρακάτω εικόνα δείχνει μια μερικώς ανοιχτή βαλβίδα γκαζιού στα αριστερά. Στη δεξιά πλευρά, μια ανοιχτή βαλβίδα παράκαμψης επιτρέπει την έλξη αέρα στον αγωγό παράκαμψης από τον κινητήρα. Όταν η βαλβίδα γκαζιού ανοίξει περαιτέρω, η βαλβίδα παράκαμψης θα κλείσει. Εξάλλου, το by-pass είναι απαραίτητο μόνο όταν η βαλβίδα αερίου είναι κλειστή. Το σύστημα διαχείρισης κινητήρα καθορίζει πόσο πρέπει να ανοίξει η βαλβίδα παράκαμψης. Ο αισθητήρας θέσης γκαζιού, που υποδεικνύει τη γωνία ανοίγματος της βαλβίδας γκαζιού, μαζί με τον αισθητήρα θερμοκρασίας αέρα, παρέχει τις απαραίτητες πληροφορίες.
Η παράκαμψη που χρησιμοποιείται συχνά είναι μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα με ελατήριο με διαμορφωμένο πλάτος παλμού. Το σύστημα διαχείρισης κινητήρα τροφοδοτεί το μαγνητικό πηνίο με σήμα PWM. Μεταβάλλοντας τον κύκλο λειτουργίας, η βαλβίδα μπορεί να ανοίξει, να κλείσει ή να τοποθετηθεί σε οποιαδήποτε θέση μεταξύ. Η βαλβίδα παράκαμψης μπορεί επίσης να εξοπλιστεί με βηματικό κινητήρα.
Ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα παράκαμψης διαμορφωμένου πλάτους παλμού:
Το σχήμα δείχνει δύο όψεις μιας ελεγχόμενης βαλβίδας παράκαμψης PWM. Κρίνοντας από τις τρεις ακίδες στη σύνδεση βύσματος, αυτή είναι συχνά μια έκδοση με δύο πηνία. ένα για να ανοίξει τη βαλβίδα και ένα για να κλείσει.
Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει τη μέθοδο ελέγχου των δύο πηνίων. Όταν το "EFI Main Relay" (ρελέ για τον υπολογιστή διαχείρισης κινητήρα) είναι ενεργοποιημένο, ο μικροεπεξεργαστής τροφοδοτείται με ρεύμα. Στην ECU ελέγχονται δύο τρανζίστορ.
Η μέθοδος μεταγωγής επιτρέπει στο κάτω τρανζίστορ να αναστρέφει το σήμα PWM του ανώτερου. Τα σήματα PWM αντικατοπτρίζονται. Αυτό βλέπετε στα ISC1 και ISC2 (οι έξοδοι του ECU). Η ECU μεταβάλλει τον κύκλο λειτουργίας για κάθε πηνίο. Η διαφορά ισχύος μεταξύ των δύο μαγνητικών πεδίων καθορίζει τη θέση της βαλβίδας. Η συχνότητα είναι μεταξύ 100 και 250 Hz.
De έλεγχος κύκλου εργασίας μπορεί να μετρηθεί με τον παλμογράφο. Στην παρακάτω εικόνα, η βαλβίδα είναι μισάνοιχτη (duty cucle 50%). Σε ISC1 και ISC2 οι θετικοί και αρνητικοί παλμοί είναι ίσοι.
Ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα παράκαμψης με διαμορφωμένο πλάτος παλμού ελατηρίου:
Εκτός από τον ενεργοποιητή με δύο πηνία, είναι επίσης συχνά εξοπλισμένος με ένα πηνίο. Σε αυτήν την περίπτωση, υπάρχουν συχνά δύο ακροδέκτες στη σύνδεση βύσματος: για τον έλεγχο PWM και ένα καλώδιο γείωσης. Ένα ελατήριο διασφαλίζει ότι η βαλβίδα είναι κλειστή όταν ηρεμεί. Αυτό κάνει το δεύτερο πηνίο περιττό.
Παράκαμψη εξοπλισμένη με βηματικό κινητήρα:
Εκτός από τις ελεγχόμενες με PWM βαλβίδες παράκαμψης, υπάρχουν επίσης βαλβίδες που ρυθμίζονται μέσω ενός βηματικού κινητήρα. Η ECU ελέγχει τα πηνία. Κάντε κλικ εδώ για να μεταβείτε στη σελίδα βηματικού κινητήρα.
Σώμα γκαζιού με ενεργοποιητή:
Τα σύγχρονα συστήματα διαχείρισης κινητήρα χρησιμοποιούν έναν έλεγχο θέσης γκαζιού για τη σταθεροποίηση της ταχύτητας στο ρελαντί. Δεν χρειάζεται πλέον να χρησιμοποιείται ξεχωριστή βαλβίδα παράκαμψης. Όλα τα εξαρτήματα για τον έλεγχο θέσης γκαζιού βρίσκονται στο περίβλημα. Δύο ποτενσιόμετρα καταγράψτε τη θέση της βαλβίδας πεταλούδας για ολόκληρη τη γωνιακή περιστροφή (στο μέσο της εικόνας). Μαζί με τον διακόπτη ρελαντί, που καταγράφει το ρελαντί (αριστερά), τα σήματα αποστέλλονται στην ECU. Ο κινητήρας DC ή DC στη βαλβίδα πεταλούδας ελέγχεται μέσω ενός σήματος PWM για τη ρύθμιση της θέσης της βαλβίδας πεταλούδας. Και εδώ, είναι πιθανό ένας βηματικός κινητήρας να περιστρέφει τη βαλβίδα γκαζιού.
Το εσωτερικό του σώματος του γκαζιού έχει τροποποιηθεί έτσι ώστε το διάκενο αέρα να αυξάνεται γραμμικά με τη γωνιακή κίνηση της βαλβίδας γκαζιού. Αυτό ακούγεται πολύ ακριβές. Επομένως, είναι σημαντικό η θέση του γκαζιού να ρυθμιστεί στις βασικές ρυθμίσεις με τον διαγνωστικό εξοπλισμό μετά την αντικατάσταση ή τον καθαρισμό της βαλβίδας γκαζιού.
Έλεγχος βαλβίδας πεταλούδας για μεγαλύτερους κινητήρες:
Σε μεγάλους κινητήρες, όπως ο κινητήρας V12 της BMW (που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα), η παροχή αέρα μέσω μιας βαλβίδας γκαζιού είναι πολύ μικρή. Σε πλήρες φορτίο, ο κινητήρας απαιτεί τόσο πολύ αέρα που η διάμετρος μιας βαλβίδας γκαζιού θα ήταν πολύ μικρή. Ως εκ τούτου, έχουν τοποθετηθεί δύο σώματα γκαζιού. Ένα για κάθε σειρά κυλίνδρων. Αυτή η έκδοση διαθέτει δύο περιβλήματα φίλτρου αέρα, δύο μετρητές μάζας αέρα και δύο σωλήνες αναρρόφησης.
Αισθητήρας θέσης γκαζιού:
Μέσα σε ένα σώμα γκαζιού υπάρχει ένα αισθητήρας θέσης γκαζιού που μεταδίδει τη θέση της βαλβίδας γκαζιού στην ECU του συστήματος διαχείρισης κινητήρα. Η θέση της βαλβίδας πεταλούδας καθορίζει την ποσότητα του αέρα που αναρροφάται και επομένως και την ποσότητα του καυσίμου που θα ψεκαστεί. Ανάλογα με τη θέση του γκαζιού, η ECU μπορεί να προσαρμόσει τον έλεγχο στροφών ρελαντί στις συνθήκες λειτουργίας: με κρύο κινητήρα ή με ενεργοποιημένο κλιματισμό, η ταχύτητα ρελαντί πρέπει να αυξηθεί ελαφρώς, επομένως η βαλβίδα γκαζιού πρέπει να ανοίξει λίγο περισσότερο. Δείτε την ενότητα: έλεγχος αδράνειας.
Στο παρακάτω διάγραμμα βλέπουμε μια ECU και ένα ποτενσιόμετρο τα οποία συνδέονται μεταξύ τους με τρία καλώδια. Το ποτενσιόμετρο έχει μηχανική σύνδεση με τη βαλβίδα πεταλούδας. Η περιστροφή της βαλβίδας γκαζιού θα προκαλέσει μετατόπιση του δρομέα.
- Στον ακροδέκτη 3 το ποτενσιόμετρο λαμβάνει μια τάση τροφοδοσίας 5 βολτ.
- Το ποτενσιόμετρο είναι συνδεδεμένο στη γείωση στον ακροδέκτη 1.
- Το σήμα από το ποτενσιόμετρο αποστέλλεται στην ECU μέσω του ακροδέκτη 2: ο υαλοκαθαριστήρας (το βέλος) είναι συνδεδεμένος σε αυτό το καλώδιο.
Η θέση του δρομέα στην πίστα άνθρακα του ποτενσιόμετρο καθορίζει την τάση εξόδου. Όταν ο δρομέας είναι τοποθετημένος πολύ προς τα αριστερά, η τάση εξόδου είναι υψηλή: το ρεύμα πρέπει να διανύσει μόνο μια μικρή απόσταση κατά μήκος της αντίστασης, επομένως απορροφάται λιγότερη τάση. Όσο περισσότερο κινείται ο δρομέας προς τα δεξιά, τόσο χαμηλότερη θα είναι η τάση του σήματος. Στη σελίδα: ποτενσιόμετρο η λειτουργία συζητείται λεπτομερέστερα.
Με ένα πολύμετρο μπορείτε να μετρήσετε την τάση τροφοδοσίας έναντι της γείωσης. Αυτή πρέπει να είναι σταθεροποιημένη τάση 5,0 βολτ. Είναι καλύτερο να μετράτε την τάση του σήματος με έναν παλμογράφο: ενδέχεται να προκύψουν διαταραχές στο σήμα AM που δεν είναι ορατές με μέτρηση πολύμετρου. Τα δύο παρακάτω σχέδια δείχνουν ένα σωστό σήμα (ομαλές γραμμές) και ένα σήμα με παρεμβολή, όπου το σήμα δείχνει μια περίεργη πτώση τάσης μέσα σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα.
Στην αγγλική, αλλά μερικές φορές και στην ολλανδική λογοτεχνία, βλέπουμε συχνά να χρησιμοποιείται η συντομογραφία «TPS». Αυτό σημαίνει: "Αισθητήρας θέσης γκαζιού", που είναι μετάφραση του ολλανδικού "αισθητήρα θέσης γκαζιού".
Ηλεκτρονικό πεντάλ γκαζιού (γκάζι με καλώδιο):
Σήμερα οι βαλβίδες γκαζιού ελέγχονται ηλεκτρονικά: δεν βρίσκουμε πλέον (μηχανικό) καλώδιο μεταξύ του πεντάλ γκαζιού και της βαλβίδας γκαζιού. Η θέση του πεντάλ γκαζιού καταγράφεται από δύο αισθητήρες θέσης και αποστέλλεται στην ECU του συστήματος διαχείρισης κινητήρα. Η ECU ελέγχει την αληθοφάνεια των σημάτων συγκρίνοντάς τα μεταξύ τους και ελέγχει τον ενεργοποιητή γκαζιού (μοτέρ ρύθμισης) ώστε η βαλβίδα να πάρει μια προκαθορισμένη θέση. Αυτό το ονομάζουμε «γκάζι με καλώδιο», στα ολλανδικά: έλεγχος γκαζιού μέσω καλωδίωσης.
Οι αισθητήρες θέσης του πεντάλ γκαζιού είναι τοποθετημένοι στο περίβλημα ή στο επάνω μέρος του πεντάλ γκαζιού. Τα σήματα από αυτούς τους αισθητήρες πρέπει να είναι εξαιρετικά ακριβή και αξιόπιστα: δεν θέλουμε καμία παρέμβαση στο σήμα να οδηγήσει σε ακούσια επιτάχυνση ή στάσιμο του κινητήρα σε καμία περίπτωση. Για να διασφαλιστεί η αξιοπιστία, οι κατασκευαστές ταιριάζουν δύο αισθητήρες θέσης Προσθήκη:
- Οι κατασκευαστές μπορούν να επιλέξουν να μεταδώσουν τα σήματα και από τους δύο αισθητήρες σε διαφορετικά επίπεδα τάσης. Όταν η τάση σήματος του αισθητήρα 1 αυξάνεται από 1,2 σε 1,6 βολτ, η τάση σήματος του αισθητήρα 2 θα αυξηθεί επίσης κατά 400 mV, αλλά από 2,2 σε 2,6 βολτ.
- Μια άλλη επιλογή είναι ο αντικατοπτρισμός δύο πανομοιότυπων σημάτων: Η παρακάτω εικόνα εύρους δείχνει αυτήν τη στρατηγική. Όταν πατάτε το πεντάλ γκαζιού, το σήμα στο κανάλι Α (μπλε) αυξάνεται από 800 mV σε 2,9 βολτ και το σήμα στο κανάλι Β (κόκκινο) μειώνεται από 4,3 σε 2,2 βολτ. Η πρόοδος του σήματος του πλάτους (Σήμα AM) είναι ακριβώς το ίδιο, αλλά σε κατοπτρική εικόνα.
Όταν ένα από τα δύο σήματα παρουσιάζει δυσλειτουργία: το σήμα πέφτει για λίγο στη γείωση ή εμφανίζει θόρυβο, παρατηρείται διαφορά και στα δύο σήματα. Στη συνέχεια, η ECU μπορεί να αποφασίσει να μεταβεί σε χαλαρή λειτουργία: η θέση του πεντάλ γκαζιού δεν είναι πλέον αξιόπιστη. Στη λειτουργία έκτακτης ανάγκης, είναι διαθέσιμη περιορισμένη ισχύς, η οποία επιτρέπει σε κάποιον να οδηγεί με μειωμένη ταχύτητα σε ένα ασφαλές μέρος κατά μήκος του δρόμου ή πιθανώς στο γκαράζ.
Το γκάζι ελέγχεται από α Ηλεκτροκινητήρας συνεχούς ρεύματος άνοιξε και έκλεισε. Ο κινητήρας ρύθμισης γκαζιού ελέγχεται από α H-γέφυρα ελεγχόμενη. Ο ενεργοποιητής, όπως και το πεντάλ γκαζιού, είναι εξοπλισμένος με δύο ποτενσιόμετρα. Οι δύο παρακάτω εικόνες δείχνουν τον κινητήρα ελέγχου γκαζιού (3) με δύο επιλογές των διπλών ποτενσιόμετρων:
- Ποτενσιόμετρα με υαλοκαθαριστήρες στραμμένους προς τα πάνω: και τα δύο σήματα είναι πανομοιότυπα, αλλά σε διαφορετικό επίπεδο τάσης.
- Ποτενσιόμετρα με τους δρομείς ο ένας απέναντι από τον άλλο: τα σήματα είναι κατοπτρικές εικόνες. Εάν το ένα σήμα γίνει υψηλό όταν ανοίξει η βαλβίδα γκαζιού, το άλλο σήμα μειώνεται.
Στη σελίδα H-γέφυρα περιγράφονται οι μέθοδοι ελέγχου του ηλεκτροκινητήρα. Στη σελίδα Ποτενσιόμετρο Η λειτουργία και η μέτρηση του αισθητήρα θέσης συζητείται λεπτομερώς.
