Μαθήματα:
- Έμμεση και άμεση έγχυση
- Έλεγχος πίεσης καυσίμου με έμμεσο ψεκασμό
- Στρατηγική έγχυσης Έγχυση πολλαπλών σημείων
- Ηλεκτρομαγνητικός εγχυτήρας (MPI)
- Piezo injector (DI)
- Στρατηγικές ένεσης άμεση ένεση
- Διπλή έγχυση
- Μέτρηση χαρακτηριστικών τάσης και ρεύματος σε εγχυτήρα πολλαπλών σημείων
- Χρονισμός ψεκασμού σε σχέση με τη θέση του στροφαλοφόρου άξονα
- Περιορισμός ρεύματος ECU
- Προσδιορισμός της απαιτούμενης ποσότητας καυσίμου
- τραπέζι VE
- Τραπέζι AFR
Έμμεση και άμεση ένεση:
Οι τύποι συστημάτων έγχυσης ενός βενζινοκινητήρα χωρίζονται σε έμμεσο ψεκασμό για τη βαλβίδα γκαζιού, έμμεσο ψεκασμό ανά κύλινδρο και άμεσο ψεκασμό υψηλής πίεσης. Οι παράγραφοι αυτής της σελίδας εξηγούν αυτά τα διαφορετικά συστήματα έγχυσης.
Έμμεση ένεση:
Μπροστά από τη βαλβίδα του γκαζιού υπάρχει μπεκ. Το καύσιμο ψεκάζεται ενάντια στη βαλβίδα γκαζιού, όπου αναμιγνύεται με τον αέρα που ρέει στο παρελθόν. Το σημαντικότερο μειονέκτημα είναι ότι δεν υπάρχει ακριβής δόση καυσίμου ανά κύλινδρο. ο ένας κύλινδρος παίρνει πάντα λίγο περισσότερο ή λιγότερο από τον άλλο. Το σύστημα επομένως δεν είναι ρυθμιζόμενο και επομένως δεν χρησιμοποιείται πλέον όσον αφορά τις περιβαλλοντικές απαιτήσεις. Αυτό το σύστημα ονομάζεται επίσης κεντρική έγχυση (Monopoint).
Έμμεση ένεση:
Κάθε κύλινδρος έχει το δικό του μπεκ. Το μπεκ ψεκάζει καύσιμο στη βαλβίδα εισαγωγής. Ο αέρας που ρέει στο παρελθόν διασφαλίζει επίσης την ανάμειξη σε αυτό το σύστημα πριν το μείγμα αέρα-καυσίμου εισέλθει στον θάλαμο καύσης. Το πλεονέκτημα έναντι του έμμεσου ψεκασμού είναι ότι η ποσότητα του καυσίμου μπορεί να ελεγχθεί με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια. Αυτό το σύστημα ονομάζεται επίσης MPI (MultiPoint Injection) ή PFI (Port Fuel Injection).
Άμεση ένεση:
Τα μπεκ για DI (Direct Injection) ή DISI (Direct Injection Spark Ignition) βρίσκονται δίπλα στο μπουζί, στο πάνω μέρος του θαλάμου καύσης. Το καύσιμο εγχέεται μέσω αυτού του μπεκ ψεκασμού σε υψηλή πίεση περίπου 200 bar κατά τη διάρκεια της διαδρομής εισαγωγής. Τα κυριότερα πλεονεκτήματα αυτού του συστήματος είναι ότι η ποσότητα του καυσίμου μπορεί να ρυθμιστεί με ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια, ότι οι ψεκασμοί μπορούν να γίνουν πολλές φορές κατά τη διάρκεια της διαδρομής εισαγωγής και ότι το μείγμα αέρα-καυσίμου είναι πιο ψυχρό. Αυτό δίνει τη δυνατότητα στους κατασκευαστές να αυξήσουν τον λόγο συμπίεσης του κινητήρα. Ο εγχυτήρας μπορεί να σχεδιαστεί ως πιεζοηλεκτρικός ή μαγνητικός εγχυτήρας.
Το DI απαιτεί υψηλότερες πιέσεις έγχυσης από το MPI / PFI, επειδή η έγχυση πραγματοποιείται κατά τη διάρκεια της διαδρομής συμπίεσης. το καύσιμο πρέπει να είναι επαρκώς ψεκασμένο ενώ ο αέρας στον κύλινδρο συμπιέζεται. Γι' αυτό το DI διαθέτει ξεχωριστή αντλία υψηλής πίεσης. Η αντλία υψηλής πίεσης δημιουργεί πίεση καυσίμου στη συλλογή καυσίμου. Τα μπεκ είναι συνδεδεμένα σε αυτή τη συλλογή καυσίμου με σωλήνες. Μόλις η διαχείριση κινητήρα στείλει σήμα στο μπεκ, θα ανοίξει και θα κλείσει την επιθυμητή ώρα.
Τα πλεονεκτήματα του DI σε σύγκριση με το PFI περιλαμβάνουν:
- Πιο ακριβής ένεση.
- Δυνατότητα πολλαπλών ενέσεων.
- Ο χρόνος ένεσης μπορεί να ρυθμιστεί.
- Είναι δυνατή η υψηλότερη αποτελεσματική πίεση πάνω από το έμβολο (επιτρέποντας έτσι τη μείωση του μεγέθους με υψηλότερο λόγο συμπίεσης).
- Χαμηλότερη κατανάλωση καυσίμου, χαμηλότερες εκπομπές CO2.
Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν:
- Υψηλότερο κόστος συστήματος λόγω αντλίας καυσίμου υψηλής πίεσης, προηγμένων μπεκ, πιο περίπλοκης κυλινδροκεφαλής.
- Αυξήθηκαν οι εκπομπές αιθάλης (εκπομπές PM).
- Ο άμεσος ψεκασμός στον θάλαμο καύσης παρέχει ψύξη αντί της θερμότητας που απαιτείται για την εξάτμιση του καυσίμου.
Ένας κινητήρας διπλού ψεκασμού χρησιμοποιεί τα πλεονεκτήματα και των δύο συστημάτων. Η άμεση και η έμμεση έγχυση μπορούν να αλλάξουν ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας. Η λειτουργία και η εφαρμογή της διπλής έγχυσης περιγράφεται στην ομώνυμη παράγραφο αυτής της σελίδας.
Έλεγχος πίεσης καυσίμου με έμμεσο ψεκασμό:
Η σταθερή πίεση καυσίμου είναι απαραίτητη προϋπόθεση για τον ακριβή έλεγχο του ψεκασμού καυσίμου. Η πίεση καυσίμου (πίεση σιδηροτροχιάς) βρίσκεται στο πάνω μέρος του μπεκ και η πίεση της πολλαπλής εισαγωγής βρίσκεται στο κάτω μέρος. Η πίεση στην πολλαπλή εισαγωγής ποικίλλει ανάλογα με το φορτίο του κινητήρα και, χωρίς ρυθμιστή πίεσης, θα επηρεάσει τη διαφορά πίεσης καυσίμου και επομένως την ποσότητα ψεκασμού. Για το λόγο αυτό χρησιμοποιούμε ρυθμιστή πίεσης καυσίμου. Σε αυτή την ενότητα θα εμβαθύνουμε στη λειτουργία και τον σκοπό αυτού του ελεγκτή.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει τα εξαρτήματα ενός βενζινοκινητήρα έμμεσου ψεκασμού με έγχυση πολλαπλών σημείων. Εξετάζουμε τη ροή καυσίμου από την αντλία στη δεξαμενή προς το μπεκ.
Όταν η ECU ελέγχει το ρελέ αντλίας καυσίμου, η αντλία λειτουργεί. Η αντλία αναρροφά το καύσιμο από το χαμηλότερο δυνατό μέρος της δεξαμενής καυσίμου και αναγκάζει τη ροή του καυσίμου προς το φίλτρο καυσίμου. Τα σωματίδια βρωμιάς στο καύσιμο παραμένουν στο υλικό του φίλτρου. Το φιλτραρισμένο καύσιμο φθάνει στη συνέχεια στη συλλογή καυσίμων. Στις περισσότερες περιπτώσεις η στοά καυσίμου είναι τοποθετημένη απευθείας στην είσοδο του μπεκ ψεκασμού.
Υπάρχει σταθερή πίεση στη συλλογή καυσίμου: μόνο όταν το μπεκ ελέγχεται ηλεκτρικά από την ECU (δείτε το μπλε καλώδιο) ανοίγει το μπεκ και το καύσιμο εγχέεται στην πολλαπλή εισαγωγής στην ανοιχτή βαλβίδα εισαγωγής. Η ποσότητα του καυσίμου που ψεκάζεται εξαρτάται από:
- ο χρόνος έγχυσης (που καθορίζεται από την ECU επιμηκύνοντας ή μειώνοντας το σήμα της έγχυσης).
- την πίεση καυσίμου (με χρόνο ψεκασμού 2 χιλιοστών του δευτερολέπτου, το μπεκ ψεκασμού θα κάνει περισσότερο από ό,τι έχει υπολογίσει η ECU εάν η πίεση καυσίμου είναι πολύ υψηλή).
Η πίεση καυσίμου στη συλλογή καυσίμου (ονομάζεται επίσης πίεση σιδηροτροχιάς) ρυθμίζεται με βάση το φορτίο του κινητήρα. Θα το συζητήσουμε λεπτομερέστερα στην επόμενη ενότητα.
Χωρίς τη χρήση ρυθμιστή πίεσης, προκύπτουν οι ακόλουθες καταστάσεις:
- Στο ρελαντί, το υψηλότερο κενό (δηλαδή χαμηλή πίεση αέρα) στην πολλαπλή εισαγωγής θα παρήγαγε ανεπιθύμητα υψηλότερη πίεση καυσίμου.
- Κατά την επιτάχυνση, υπάρχει λιγότερο ή και σχεδόν καθόλου κενό (πλήρες φορτίο) και η πίεση του καυσίμου θα πέσει, ενώ είναι επιθυμητή υψηλότερη πίεση καυσίμου.
Ο ρυθμιστής πίεσης καυσίμου αυξάνει ή μειώνει την πίεση βενζίνης στη συλλογή καυσίμου με βάση την πίεση αέρα στην πολλαπλή εισαγωγής. Μπορούμε να θεωρήσουμε τον ρυθμιστή πίεσης καυσίμου ως μια δυναμική βαλβίδα, η οποία επιτρέπει ένα άνοιγμα μεταξύ της γραμμής τροφοδοσίας από την αντλία καυσίμου και της γραμμής επιστροφής.
Στα δεξιά βλέπουμε ένα διάγραμμα πίεσης καυσίμου όπου η σχετική διαφορά πίεσης σε όλες τις συνθήκες (ρελαντί, μερικό φορτίο και πλήρες φορτίο) είναι 4 bar χάρη στον ρυθμιστή πίεσης.
Η παρακάτω εξήγηση αναφέρεται στις εικόνες που δείχνουν τον ρυθμιστή πίεσης σε κατάσταση χωρίς και με κενό. Στα δεξιά υπάρχει ένας ρυθμιστής πίεσης καυσίμου της Bosch, ο οποίος χρησιμοποιείται από αρκετούς κατασκευαστές αυτοκινήτων.
Χωρίς κενό (αριστερά):
Ο ρυθμιστής πίεσης είναι κλειστός σε κατάσταση ηρεμίας: το ελατήριο πιέζει το διάφραγμα κλειστό, εμποδίζοντας το παρεχόμενο καύσιμο να φτάσει στη γραμμή επιστροφής.
Με κενό (μέση):
Όταν η πίεση πάνω από το διάφραγμα μειώνεται, η πίεση του καυσίμου στην πλευρά τροφοδοσίας σπρώχνει το διάφραγμα προς τα πάνω ενάντια στη δύναμη του ελατηρίου. Δημιουργείται ένα άνοιγμα μέσω του οποίου το παρεχόμενο καύσιμο αποστραγγίζεται μέσω της γραμμής επιστροφής στη δεξαμενή καυσίμου.
Στρατηγική έγχυσης Έγχυση πολλαπλών σημείων:
Με την (έμμεση) έγχυση πολλαπλών σημείων, χρησιμοποιούνται τρεις διαφορετικές μέθοδοι έγχυσης:
- Ταυτόχρονη: η έγχυση πραγματοποιείται ταυτόχρονα σε όλους τους κυλίνδρους.
- Ομάδα: η ένεση πραγματοποιείται ανά ομάδα. υπάρχει διάκριση ανάμεσα σε μία ή περισσότερες ομάδες.
- Διαδοχική: κάθε εγχυτήρας ελέγχεται χωριστά και επομένως έχει τη δική του ροπή έγχυσης.
Το σύστημα διαχείρισης κινητήρα στο παρακάτω σχήμα απεικονίζει έναν ομαδικό ψεκασμό. Τα μπεκ των κυλίνδρων 1 και 2 έχουν κοινή τροφοδοσία (κόκκινο) και συνδέονται και τα δύο στη γείωση ταυτόχρονα (πράσινο). Τα μπεκ των κυλίνδρων 3 και 4 είναι τα ίδια, αλλά ελέγχονται χωριστά από τους κυλίνδρους 1 και 2.
Ηλεκτρομαγνητικός εγχυτήρας (MPI):
Ο ηλεκτρομαγνητικός εγχυτήρας χρησιμοποιείται σε πολλούς βενζινοκινητήρες που δεν χρησιμοποιούν (άμεσο) ψεκασμό υψηλής πίεσης με ξεχωριστή αντλία υψηλής πίεσης. Το καύσιμο βρίσκεται υπό σταθερή πίεση 1 bar στην είσοδο του μπεκ. Η πίεση καυσίμου παρέχεται από την αντλία καυσίμου στο ρεζερβουάρ. Με την έγχυση πολλαπλών σημείων (αυτό περιγράφεται παρακάτω στη σελίδα), κάθε κύλινδρος έχει το δικό του μπεκ ψεκασμού. Αυτό το μπεκ είναι τοποθετημένο στην πολλαπλή εισαγωγής και ψεκάζει καύσιμο με πίεση έως και 6 bar πριν ανοίξει η βαλβίδα. Το καύσιμο έχει τότε αρκετό χρόνο, όταν αρχίζει να ανοίγει η βαλβίδα εισαγωγής, για να αναμιχθεί με όλο το οξυγόνο (που υποδεικνύεται στην εικόνα ως το σκούρο μπλε βέλος) που ρέει στον κύλινδρο.
Η μονάδα ελέγχου κινητήρα εξετάζει τη θέση του στροφαλοφόρου άξονα για να ρυθμίσει το χρονισμό του ψεκασμού και του χρονισμού ανάφλεξης. Με βάση διάφορους παράγοντες (θερμοκρασία κινητήρα και περιβάλλοντος, φορτίο, ταχύτητα κ.λπ., θα δώσει ένα σήμα στο μπεκ την κατάλληλη στιγμή για να ανοίξει. Το βύσμα αυτού του μπεκ περιέχει δύο καλώδια. Το ένα καλώδιο έχει σταθερό συν περίπου 14 βολτ. Το άλλο καλώδιο συνδέεται με τη γείωση μέσω της ECU για να επιτρέψει στο ρεύμα να ρέει μέσω του πηνίου του μπεκ. Όταν το πηνίο είναι επαρκώς φορτισμένο, η βελόνα του μπεκ ανοίγει ενάντια στη δύναμη του ελατηρίου. Όταν ο έλεγχος σταματήσει, ένα ελατήριο συμπιέζει τη βελόνα του μπεκ πίσω Όταν σταματήσει ο έλεγχος, το πηνίο είναι ακόμα ηλεκτρικά φορτισμένο. Η ενέργεια στο πηνίο σχηματίζει μια κορυφή επαγωγής, η οποία μπορεί να παρατηρηθεί στον παλμογράφο. Η τάση επαγωγής είναι για λίγο περίπου 60 volt.
Αυτά τα μπεκ τροφοδοτούνται με καύσιμο από τη ράγα καυσίμου (ονομάζεται επίσης γκαλερί καυσίμου). Η αντλία υπερπλήρωσης στο ρεζερβουάρ καυσίμου παρέχει την πίεση στη ράγα καυσίμου. Η πίεση καυσίμου στη ράγα είναι σταθερή (περίπου 4 bar). Επειδή η πίεση είναι τόσο χαμηλή, οι εγχυτήρες συνδέονται με ένα κλιπ ασφάλισης και έναν δακτύλιο Ο για σφράγιση. Ειδικά σε παλαιότερα αυτοκίνητα όπου το σύστημα είναι αποσυναρμολογημένο, είναι συνετό να αντικαταστήσετε τους δακτυλίους O πριν την εγκατάσταση.
Το περίβλημα ενός μπεκ είναι συνήθως κατασκευασμένο από πλαστικό. Στο πάνω μέρος του περιβλήματος βρίσκουμε τη σύνδεση βύσματος, η οποία συνδέεται εσωτερικά με το πηνίο. Υπάρχει ένας δακτύλιος από καουτσούκ στο επάνω μέρος του οποίου ολισθαίνει η γκαλερί καυσίμων. Στο κάτω μέρος υπάρχουν δακτύλιοι στεγανοποίησης ή δακτύλιοι από Teflon. Ένας δακτύλιος O χρησιμοποιείται κυρίως σε μπεκ MPI με έγχυση χαμηλής πίεσης, ενώ δακτύλιοι τεφλόν μπορούν να βρεθούν σε κινητήρες με έγχυση υψηλής πίεσης, όπως ένας κινητήρας FSI.
Το πηνίο τυλίγεται γύρω από τον πυρήνα του εγχυτήρα. Στη συνημμένη εικόνα το πηνίο επισημαίνεται με κόκκινο χρώμα. Στο κέντρο του εγχυτήρα, επίσης εσωτερικό του πηνίου, υπάρχει ένα έμβολο. Αυτό το έμβολο έχει μηχανική σύζευξη με τη βελόνα. Πάνω από το έμβολο υπάρχει ένα ελατήριο που συγκρατεί το έμβολο και έτσι τη βελόνα στην έδρα του, κλείνοντας το άνοιγμα της έγχυσης.
Σε κατάσταση ηρεμίας, η τάση και στους δύο ακροδέκτες του πηνίου είναι περίπου 14 βολτ σε σχέση με τη γείωση. Για την πλήρωση του μπεκ, η ECU του κινητήρα τροφοδοτεί τη μία πλευρά του πηνίου με γείωση, ενώ η άλλη πλευρά λαμβάνει θετική τάση. Σε εκείνο το σημείο, το ρεύμα αρχίζει να ρέει μέσα από το πηνίο, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται ένα μαγνητικό πεδίο. Αυτό το μαγνητικό πεδίο τραβά το έμβολο και συνεπώς τη βελόνα της έγχυσης προς τα πάνω.
Όταν πρέπει να σταματήσει η έγχυση, η ECU αποσυνδέει τη γείωση, προκαλώντας την εξαφάνιση του μαγνητικού πεδίου. Το ελατήριο σπρώχνει το έμβολο πίσω προς τα κάτω, με αποτέλεσμα η βελόνα να διακόψει την παροχή καυσίμου στον θάλαμο καύσης.
Ο εγχυτήρας έχει συνήθως πολλαπλά ανοίγματα. Αυτά τα ανοίγματα είναι πολύ μικρά, έτσι ώστε το καύσιμο να εγχέεται από το μπεκ στον θάλαμο καύσης ως ομίχλη. Όσο πιο λεπτή είναι η ομίχλη, τόσο πιο εύκολα εξατμίζεται.
Piezo injector (DI):
Τα πιεζοηλεκτρικά μπεκ μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο σε κινητήρες βενζίνης όσο και σε πετρελαιοκινητήρες. Η BMW ήταν η πρώτη μάρκα που χρησιμοποίησε την πιεζοτεχνική τεχνολογία σε βενζινοκινητήρες, αλλά σταμάτησε να το κάνει με τους νεότερους κινητήρες.
Ένας πιεζοηλεκτρικός εγχυτήρας είναι μέρος της έγχυσης υψηλής πίεσης. Μια ξεχωριστή αντλία υψηλής πίεσης παρέχει πίεση στη ράγα καυσίμου. Αυτή η ράγα καυσίμου διανέμει το καύσιμο σε όλα τα μπεκ (βλ. εικόνα). Λόγω των πολύ υψηλών πιέσεων χρησιμοποιούνται σωλήνες αλουμινίου με στυπιοθλίπτες. Οι στυπιοθλίπτες (που βιδώνονται στον σωλήνα και στα μπεκ) πρέπει πάντα να σφίγγονται με τη σωστή δύναμη. Αυτό αναφέρεται στο εγχειρίδιο επισκευής του σχετικού κινητήρα.
Το πιεζοστοιχείο στον εγχυτήρα έχει την ιδιότητα να αλλάζει σε μήκος όταν συνδέεται με αυτό θετική ή αρνητική τάση. Αυτό χρησιμοποιείται με τον εγχυτήρα. Μόλις η μονάδα ελέγχου κινητήρα τροφοδοτήσει μια τάση ελέγχου περίπου 100 έως 150 Volt, το πιεζοστοιχείο διαστέλλεται κατά περίπου 0,03 mm. Αυτή η αλλαγή στο μήκος είναι αρκετή για να δημιουργήσει μια σύνδεση μεταξύ του θαλάμου υψηλής και χαμηλής πίεσης. Η ένεση ξεκινά αμέσως. Το πιεζοστοιχείο μπορεί να ενεργοποιηθεί και να απενεργοποιηθεί μέσα σε ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου. Μαζί με την πολύ υψηλή πίεση ψεκασμού έως και 2000 bar, αυτό παρέχει πολύ γρήγορους και ακριβείς εγχύσεις. Αυτές οι ταχύτητες επιτρέπουν επίσης να πραγματοποιούνται πολλαπλές εγχύσεις η μία μετά την άλλη.
Οι πολλαπλές εγχύσεις κατά τη διάρκεια της διαδρομής εισαγωγής έχουν το πλεονέκτημα ότι η ανάμειξη αέρα-καυσίμου είναι βέλτιστη. Η υψηλή πίεση κάνει τα σταγονίδια του καυσίμου να ψεκάζονται εξαιρετικά λεπτή, έτσι ώστε να αναμιγνύονται ακόμα καλύτερα με τον αέρα. Μπορούν να γίνουν έως και 8 ενέσεις κατά τη διάρκεια του εγκεφαλικού επεισοδίου πρόσληψης. Αυτό έχει θετικές συνέπειες για την κατανάλωση καυσίμου, την ισχύ και τις εκπομπές καυσαερίων.
Στρατηγικές ένεσης άμεση ένεση:
Η στρατηγική έγχυσης της άμεσης έγχυσης έχει διαφορετικές παραλλαγές: καθοδηγούμενη από τοίχο, καθοδηγούμενη με αέρα και καθοδήγηση με πίδακα (δείτε τις παρακάτω εικόνες). Σε αυτές τις περιπτώσεις υπάρχει μια διαδικασία καύσης σε στρώσεις. Αυτό δεν ισχύει σε όλες τις συνθήκες λειτουργίας.
- Οδηγούμενος τοίχος: Το έμβολο οδηγεί το νέφος καυσίμου στο μπουζί. Η απόσταση μεταξύ μπουζί και μπεκ είναι μεγάλη. Εφαρμόζεται σε κινητήρες GDI και HPI.
- Καθοδηγούμενος αέρας: Η κίνηση του αέρα φέρνει το σύννεφο καυσίμου στο μπουζί. Η απόσταση μεταξύ μπουζί και μπεκ είναι μεγάλη. Εφαρμόζεται σε κινητήρες FSI και JTS.
- Καθοδήγηση με πίδακα: Το μπουζί βρίσκεται στην άκρη του νέφους καυσίμου. Η απόσταση μεταξύ του μπεκ ψεκασμού και του μπουζί είναι μικρή. Εφαρμόζεται σε κινητήρες BMW.
Όπως αναφέρθηκε ήδη, οι βενζινοκινητήρες άμεσου ψεκασμού δεν έχουν στρωματική καύση σε όλες τις συνθήκες λειτουργίας. Οι κινητήρες με άμεσο ψεκασμό καθοδηγούμενου πίδακα μπορούν να λειτουργούν σε φάσεις με μερικό φορτίο. Μια πολυεπίπεδη διαδικασία καύσης σημαίνει ότι υπάρχουν διάφορα στρώματα αέρα στο χώρο καύσης. Κοντά στο μπουζί, η τιμή λάμδα είναι 1. Πιο μακριά, η τιμή λάμδα γίνεται υψηλότερη (πιο αδύνατη, άρα περισσότερος αέρας). Αυτός ο αέρας παρέχει ένα μονωτικό στρώμα αέρα. Σε μια πολυεπίπεδη διαδικασία ο χρόνος έγχυσης είναι μεταγενέστερος από ότι στην ομοιογενή διαδικασία. Με τη βοήθεια ενός πολυεπίπεδου ψεκασμού, η βαλβίδα του γκαζιού μπορεί να ανοίξει πλήρως, ώστε να πνίγει λιγότερο τον αέρα. Επειδή ο αναρροφούμενος αέρας αποσβένεται, συναντά λιγότερη αντίσταση και επομένως μπορεί να αναρροφηθεί πιο εύκολα. Επειδή η τιμή λάμδα στο χώρο καύσης με έγχυση σε στρώσεις είναι μικρότερη από 1 λόγω του μονωτικού στρώματος αέρα, αυτό δεν προκαλεί κανένα πρόβλημα με την καύση. Κατά τη διαδικασία στρώσης, η κατανάλωση καυσίμου μειώνεται.
Με ένα ομοιογενές μείγμα, η τιμή λάμδα είναι παντού 1. Αυτό σημαίνει ότι σε έναν βενζινοκινητήρα η αναλογία αέρα και καυσίμου είναι 14,7:1 (14,7 κιλά αέρα με 1 κιλό καύσιμο). Κάθε κινητήρας μπορεί να λειτουργεί ομοιογενώς. Εάν γίνει εμπλουτισμός, η τιμή λάμδα θα μειωθεί και εάν το μείγμα γίνει πιο άπαχο, η τιμή λάμδα θα αυξηθεί:
<1 = Πλούσιος
>1 = Κακή
Ένας κινητήρας θα κυμαίνεται πάντα μεταξύ πλούσιου και αδύνατος για να διατηρεί τη σωστή λειτουργία του καταλυτικού μετατροπέα. ο αισθητήρας λάμδα στέλνει τα δεδομένα στο σύστημα διαχείρισης κινητήρα.
Σε πλήρες φορτίο ο κινητήρας λειτουργεί πάντα ομοιογενώς. Αυτό δίνει μεγαλύτερη ροπή από ό,τι με μια πολυεπίπεδη διαδικασία. Εάν ο κινητήρας λειτουργεί ομοιογενώς, το καύσιμο ψεκάζεται νωρίς. Ο κινητήρας λειτουργεί επίσης ομοιογενώς όταν οδηγείτε από στάση. Υπάρχει τότε μεγαλύτερη ροπή εκκίνησης από ό,τι αν ο κινητήρας λειτουργούσε με πολυεπίπεδο τρόπο.
Η χαρακτηριστική καμπύλη παρακάτω δείχνει τις καταστάσεις λειτουργίας σε διαφορετικές ταχύτητες σε σύγκριση με το πίεση καύσης, με και χωρίς χρήση EGR.
Διπλή ένεση:
Ο όμιλος VAG χρησιμοποιεί βενζινοκινητήρες διπλού ψεκασμού για να πληροί τα τρέχοντα πρότυπα εκπομπών ρύπων. Στους κινητήρες διπλού ψεκασμού, υπάρχουν δύο συστήματα ψεκασμού καυσίμου: ένα σύστημα χαμηλής πίεσης και ένα σύστημα υψηλής πίεσης.
- Το σύστημα χαμηλής πίεσης περιέχει μπεκ MPI που χρησιμοποιούνται εδώ και δεκαετίες. Οι εγχυτήρες MPI τοποθετούνται στην πολλαπλή εισαγωγής και εγχέονται στη βαλβίδα εισαγωγής με πίεση 4 έως 5 bar.
- Το σύστημα υψηλής πίεσης περιέχει μπεκ υψηλής πίεσης που εγχύονται απευθείας στον θάλαμο καύσης με πίεση έγχυσης το πολύ 150 έως 200 bar.
Το σύστημα διαχείρισης κινητήρα καθορίζει ποιος εγχυτήρας ελέγχεται.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει μια διατομή της κυλινδροκεφαλής με τα δύο συστήματα καυσίμου.
Ο ψεκασμός MPI προσφέρει καλύτερη ανάμειξη αέρα και καυσίμου. Οι άμεσοι μπεκ χρησιμοποιούνται σε ταχύτητα ρελαντί και πλήρες φορτίο. Με την άμεση έγχυση, επιτυγχάνεται καλύτερη ψύξη, γεγονός που καθιστά δυνατή την υψηλότερη αναλογία συμπίεσης. Ωστόσο, η ανάμειξη αέρα και καυσίμου δεν είναι η βέλτιστη. Αυτό προκαλεί περισσότερες εκπομπές αιθάλης. Για το λόγο αυτό, οι κινητήρες με άμεσο ψεκασμό είναι σήμερα εξοπλισμένοι με φίλτρο σωματιδίων. Αυτό δεν είναι πρόβλημα με τη διπλή έγχυση. Το "variable thumble system", με συντομογραφία VTS, είναι μια έκδοση μιας μεταβλητής πολλαπλής εισαγωγής που παρέχει καλύτερη ροή αέρα. Το "thumble" είναι μια ροή αέρα που δημιουργείται σε δίνη καθώς εισέρχεται στον κύλινδρο. Ο στροβιλισμός αέρα είναι απαραίτητος για τη σωστή ανάμιξη του καυσίμου από τον εγχυτήρα MPI με τον αέρα.
Ο διπλός ψεκασμός σε συνδυασμό με το VTS εξασφαλίζει καλύτερες εκπομπές καυσαερίων. Ένα επιπλέον πλεονέκτημα είναι ότι η βαλβίδα εισαγωγής καθαρίζεται από τον εγχυτήρα MPI. Οι κινητήρες με άμεσο ψεκασμό συχνά υποφέρουν από βρώμικο σωλήνα εισαγωγής (πολλαπλή εισαγωγής και βαλβίδες εισαγωγής), που προκαλεί προβλήματα όπως περιορισμένη παροχή αέρα. Στο ακραίο σενάριο, η εισαγωγή φράζει τόσο πολύ που η βαλβίδα εισαγωγής δεν μπορεί πλέον να κλείσει σωστά στην κυλινδροκεφαλή και τελικά καίγεται επειδή δεν μπορεί να διαχέει τη θερμότητα επαρκώς.
Είναι γνωστό ότι οι ίδιοι κινητήρες στις Ηνωμένες Πολιτείες διαθέτουν μόνο άμεσο ψεκασμό για τους κινητήρες VAG με διπλό ψεκασμό. Η πολλαπλή εισαγωγής είναι καλυμμένη. Αυτό οφείλεται στο ότι, τη στιγμή που γράφονται αυτές οι γραμμές, οι περιβαλλοντικές απαιτήσεις είναι αυστηρότερες στην Ευρώπη από ό,τι στις ΗΠΑ και ο κατασκευαστής δεν παρέχει κινητήρες για αγορές όπου τα πρότυπα εκπομπών είναι λιγότερο αυστηρά με τόσο ακριβά συστήματα για λόγους κόστους.
Μέτρηση των χαρακτηριστικών τάσης και ρεύματος σε εγχυτήρα πολλαπλών σημείων:
Ο παλμογράφος μπορεί να μετρήσει μόνο την τάση. Τα καλώδια μέτρησης μπορούν να συνδεθούν παράλληλα στα ηλεκτρικά εξαρτήματα. Δεν είναι δυνατή η μέτρηση του ρεύματος σε σειρά. Το ρεύμα μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας έναν επαγωγικό σφιγκτήρα ρεύματος. Οι αισθητήρες Hall στον σφιγκτήρα ρεύματος μετρούν το μαγνητικό πεδίο και το μετατρέπουν σε τάση. Η τάση μπορεί να μετρηθεί με τον παλμογράφο. Σε αυτή την περίπτωση υπάρχει συντελεστής μετατροπής 10 mv ανά αμπέρ. Για κάθε 0,010 volt που εκπέμπει ο σφιγκτήρας ρεύματος, αυτό μπορεί να μετατραπεί σε 1 A.
Η παρακάτω εικόνα εύρους δείχνει το προφίλ τάσης και ρεύματος ενός ηλεκτρομαγνητικού εγχυτήρα.
- Κόκκινο: κλίση τάσης.
- Κίτρινο: ροή ρεύματος.
Σε κατάσταση ηρεμίας η τάση είναι 14 βολτ. Τώρα δεν υπάρχει διαφορά τάσης στο βύσμα, επομένως δεν ρέει ρεύμα. Η ECU συνδέει ένα καλώδιο στη γείωση για τον έλεγχο του μπεκ. Η διαφορά τάσης κάνει το ρεύμα να ρέει μέσω του πηνίου του μπεκ.
Η κίτρινη γραμμή υποδεικνύει τη ροή ρεύματος: τη στιγμή που η τάση πέσει στα 0 βολτ, αρχίζει η συσσώρευση ρεύματος. Η φόρτωση του πηνίου απαιτεί χρόνο. Το ρεύμα δεν αυξάνεται περισσότερο από περίπου 0,9 A. Στα μισά της συσσώρευσης ρεύματος βλέπουμε μια κάμψη στη γραμμή: αυτή είναι η στιγμή που έχει συσσωρευτεί επαρκής μαγνητισμός για να σηκώσει τη βελόνα από τη θέση της. Ο εγχυτήρας αρχίζει να κάνει την ένεση.
Η ECU διακόπτει τη σύνδεση γείωσης για να σταματήσει τον έλεγχο. Η υπολειπόμενη ενέργεια στο πηνίο παρέχει μια τάση επαγωγής περίπου 60 βολτ. Ο εγχυτήρας σταματά την ένεση επειδή το ελατήριο σπρώχνει τη βελόνα πίσω στην έδρα του. Αυτό φαίνεται στην εικόνα εμβέλειας από το χτύπημα στο σήμα τάσης.
Εάν ο κινητήρας λειτουργεί ακανόνιστα και παρουσιαστεί αστοχία του κυλίνδρου, αυτό μπορεί να οφείλεται σε διάφορες αιτίες:
- Χωρίς ή ανεπαρκή σπινθήρα λόγω ελαττωματικού μπουζί, καλωδίου μπουζί ή πηνίου ανάφλεξης.
- Περιορισμός παροχής καυσίμου λόγω βουλωμένου φίλτρου καυσίμου, ελαττωματικού ρυθμιστή πίεσης, προβλήματος με την αντλία καυσίμου ή το μπεκ.
- Απώλεια συμπίεσης λόγω προβλήματος με τους δακτυλίους του εμβόλου, ελαττωματικές φλάντζες κεφαλής ή στεγανοποιήσεις βαλβίδων.
Κατά τη διάρκεια μιας διάγνωσης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα εμβόλιο για να ελεγχθεί εάν οι εγχυτήρες εξακολουθούν να λειτουργούν σωστά. Στην αρχή αυτής της ενότητας, εμφανίστηκαν μετρήσεις όπου δεν υπήρχε δυσλειτουργία. Οι μπλε γραμμές δείχνουν ως παράδειγμα πώς θα ήταν το προφίλ τάσης και ρεύματος ενός ελαττωματικού μπεκ.
Σε περίπτωση που ο έλεγχος του μπεκ είναι σωστός, αλλά δεν είναι ορατές στροφές στην εικόνα τάσης και ρεύματος, μπορεί να εξαχθεί το συμπέρασμα ότι η βελόνα του μπεκ δεν κινείται. Επειδή το μπεκ ενός κυλίνδρου δεν λειτουργεί σωστά και τα άλλα μπεκ λειτουργούν σωστά, οι εικόνες διαφορετικών μπεκ μπορούν εύκολα να συγκριθούν μεταξύ τους.
Εάν χτυπήσετε απαλά τον εγχυτήρα, η βελόνα του μπεκ μπορεί να χαλαρώσει. Σε αυτήν την περίπτωση, ο κινητήρας θα λειτουργήσει αμέσως πιο αθόρυβα και οι τσακίσεις θα είναι ξανά ορατές στις εικόνες εύρους. Ωστόσο, αυτό δεν εγγυάται μια μόνιμη λύση. υπάρχει μεγάλη πιθανότητα το πρόβλημα να επανέλθει σε σύντομο χρονικό διάστημα. Είναι απαραίτητη η αντικατάσταση του σχετικού μπεκ.
Η βελόνα στον εγχυτήρα ανοίγει μόνο αφού το πηνίο έχει φορτιστεί επαρκώς. Ως αποτέλεσμα, το μπεκ ψεκασμού δεν ψεκάζει αμέσως καύσιμο όταν η ECU αρχίσει να το ελέγχει. Μετά την ολοκλήρωση της ενεργοποίησης, το ελατήριο πιέζει τη βελόνα του μπεκ στην έδρα του. Αυτό απαιτεί επίσης χρόνο. Ο χρόνος ελέγχου συνήθως δεν είναι ίσος με τον χρόνο της ένεσης. Η παρακάτω εικόνα δείχνει την καμπύλη τάσης και ρεύματος του ίδιου μπεκ ψεκασμού όπως παραπάνω, αλλά με αυξημένη ταχύτητα.
- Έναρξη ελέγχου: η ECU αλλάζει το καλώδιο ελέγχου στη γείωση. Ρεύμα ρέει μέσω του πηνίου του μπεκ για να το ανοίξει. Η στροφή στο μοτίβο ροής υποδεικνύει τη στιγμή που ανοίγει η βελόνα του μπεκ. Το ρεύμα τότε αυξάνεται λίγο και επομένως παραμένει σταθερό. Η βελόνα του εγχυτήρα παραμένει ανοιχτή.
- Τέλος ελέγχου: όπως έχει ήδη περιγραφεί, αναγνωρίζουμε τη στιγμή που η βελόνα του μπεκ κλείνει από το χτύπημα στην εικόνα τάσης.
Ο έλεγχος διαρκεί 4 ms, αλλά ο πραγματικός χρόνος έγχυσης είναι 3 ms. Ονομάζουμε τη διαφορά μεταξύ αυτών «καθυστέρηση», που μεταφράζεται στα ολλανδικά ως «καθυστέρηση». Επομένως, η ECU ελέγχει τον εγχυτήρα για 4 ms για να του επιτρέψει να κάνει έγχυση για 3 ms.
Χρόνος έγχυσης σε σχέση με τη θέση του στροφαλοφόρου άξονα:
Η στιγμή της έγχυσης μπορεί να προβληθεί χρησιμοποιώντας έναν παλμογράφο. Το κανάλι Α (κόκκινο) βρίσκεται στο καλώδιο γείωσης του μπεκ και το κανάλι Β (κίτρινο) στο καλώδιο του μπεκ αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου άξονα συνδεδεμένος. Ενώ ο κινητήρας λειτουργεί, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτήν την εικόνα εύρους για να προσδιορίσουμε το χρόνο έγχυσης και τον χρόνο ψεκασμού.
Η εικόνα του εύρους λήφθηκε κατά την ταχύτητα του ρελαντί. Η κόκκινη εικόνα τάσης δείχνει το άνοιγμα και το κλείσιμο του μπεκ ψεκασμού (δείτε την ενότητα: Μέτρηση χαρακτηριστικών τάσης και ρεύματος σε μπεκ πολλαπλών σημείων). Τη χρονική στιγμή -2,860 ms ξεκινά ο έλεγχος. η τάση από 12 βολτ πέφτει στα 0 βολτ. Αυτό είναι το σημείο στο οποίο γειώνεται το πηνίο του μπεκ και ρέει ρεύμα. Ο έλεγχος του μπεκ μπεκ τελειώνει όταν η κόκκινη γραμμή ανεβαίνει ξανά. Λόγω της ενέργειας που συσσωρεύεται στο πηνίο, εμφανίζεται μια τάση επαγωγής μεγαλύτερη από 60 βολτ. Στη συνέχεια η τάση πέφτει σταδιακά στα 12 βολτ. εδώ το μπεκ ξανά απενεργοποιείται.
Η κόκκινη εναλλασσόμενη τάση προέρχεται από την επαγωγική αισθητήρας θέσης στροφαλοφόρου άξονα. Κάθε φορά που τα δόντια του παλμικού τροχού στρίβουν πέρα από τον αισθητήρα στροφαλοφόρου άξονα, δημιουργείται μια ημιτονοειδής εναλλασσόμενη τάση. Ο τροχός ώθησης περιέχει 60 δόντια, 2 από τα οποία έχουν αλεσθεί. Τα δύο γειωμένα δόντια αποτελούν το σημείο αναφοράς στο οποίο το σύστημα διαχείρισης κινητήρα αναγνωρίζει ότι τα έμβολα των κυλίνδρων 1 και 4 βρίσκονται μεταξύ 90⁰ και 120⁰ πριν από το TDC (ανώτατο νεκρό σημείο). Αφού αναγνωριστεί το δόντι που λείπει, το σύστημα διαχείρισης κινητήρα έχει χρόνο (πιθανώς σε συνδυασμό με το αισθητήρας εκκεντροφόρου) για να προσδιορίσετε τη σωστή στιγμή έγχυσης και ανάφλεξης και να ενεργοποιήσετε το μπεκ ψεκασμού και το πηνίο ανάφλεξης πριν το έμβολο βρεθεί στο TDC.
Η εικόνα εύρους δείχνει την ώρα έναρξης της ένεσης. η έγχυση ξεκινά με τον τέταρτο παλμό από τον αισθητήρα στροφαλοφόρου άξονα. Υποθέτοντας ότι υπάρχουν 60 - 2 δόντια, μετά από κάθε 6⁰ περιστροφή του στροφαλοφόρου άξονα (360⁰ για 1 περιστροφή / 60 δόντια) η έγχυση γίνεται 24 μοίρες μετά το σημείο αναφοράς. Το δόντι που λείπει είναι 90⁰ πριν από το TDC, οπότε η ένεση ξεκινά (90⁰ – 24⁰) = 66⁰ πριν από το TDC.
Με αυξημένη ταχύτητα 2000 rpm, οι παλμοί του επαγωγικού αισθητήρα στροφαλοφόρου είναι πιο κοντά μεταξύ τους. Η συχνότητα αυτού του σήματος μεταφράζεται σε ταχύτητα από το σύστημα διαχείρισης κινητήρα. Ανάλογα με την ταχύτητα, το φορτίο (μετρούμενο με το Αισθητήρας MAP) και το θερμοκρασία του αέρα εισαγωγής και του ψυκτικού υγρού, προσδιορίζεται ο απαιτούμενος χρόνος έγχυσης. Ο χρόνος έγχυσης πραγματοποιείται νωρίτερα και ο εγχυτήρας βρίσκεται στο έδαφος για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα: ο εγχυτήρας κάνει έγχυση όλο και περισσότερο.
Από την έναρξη της ενεργοποίησης έως το σημείο ενεργοποίησης (βέλος στο επίπεδο της απενεργοποίησης του μπεκ), ο χρόνος ενεργοποίησης είναι περίπου 5,2 ms. Ο χρόνος που ενεργοποιείται ο εγχυτήρας δεν είναι ίσος με την πραγματική έγχυση (δείτε την προηγούμενη παράγραφο).
Στην ακόλουθη εικόνα εμβέλειας, το επαγωγικό σήμα στροφαλοφόρου άξονα εμφανίζεται με κόκκινο και το σήμα του εγχυτήρα εμφανίζεται με κίτρινο. Όταν αυξάνεται η ταχύτητα σε περίπου 3000 rpm, φαίνονται δύο χειριστήρια μπεκ. Είναι ξεκάθαρα ορατό ότι ο ψεκασμός καυσίμου του κυλίνδρου 1 πραγματοποιείται με κάθε δεύτερη περιστροφή του στροφαλοφόρου.
Τρέχων περιορισμός στο ECU:
Όπως έδειξαν οι μετρήσεις στην ενότητα «Μέτρηση τάσης και ρεύματος σε εγχυτήρα πολλαπλών σημείων», υπάρχει καθυστέρηση μεταξύ της ενεργοποίησης και του ουσιαστικού ανοίγματος της βελόνας του μπεκ. Σε αυτήν την περίπτωση χρειάζεται 1,5 ms για να ανοίξει.
Η βελόνα του εγχυτήρα θα άνοιγε γρηγορότερα εάν το ρεύμα μέσω του πηνίου αυξανόταν πιο γρήγορα. Το ρεύμα εξαρτάται από την αντίσταση του πηνίου: όσο μικρότερη είναι η αντίσταση, τόσο ταχύτερη είναι η συσσώρευση ρεύματος. Τα μπεκ υψηλής αντίστασης που χρησιμοποιούνται στον κινητήρα των μετρήσεων έχουν αντίσταση 16 Ohm. Σε ενσωματωμένη τάση 14 βολτ, θα ρέει ένα μικρό ρεύμα:
Το ρεύμα είναι αρκετό για να ανοίξει η βελόνα του μπεκ, αλλά όχι πολύ υψηλό, ώστε να γίνει πολύ ζεστό λόγω της πολύ μεγάλης ισχύος:
Επειδή δημιουργείται μόνο χαμηλή ισχύς, δεν είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε έλεγχο ρεύματος. Αυτό θα ήταν απαραίτητο με μπεκ χαμηλής αντίστασης.
- Τα μπεκ χαμηλής αντίστασης έχουν το πλεονέκτημα ότι η συσσώρευση ρεύματος αυξάνεται γρήγορα από την αρχή. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα γρήγορο άνοιγμα της βελόνας του εγχυτήρα, τόσο μικρή καθυστέρηση.
- Τα μπεκ με χαμηλά ohm έχουν αντίσταση περίπου 2,8 ohms. Η χαμηλή αντίσταση προκαλεί τη ροή υψηλού ρεύματος:
Η ισχύς αυξάνεται επίσης απότομα:
Η κατανάλωση ρεύματος είναι σχεδόν επτά φορές υψηλότερη από ό,τι με τα μπεκ υψηλής σύνθετης αντίστασης. Εάν το ρεύμα αυξηθεί πάρα πολύ, αναπτύσσεται θερμότητα στα μπεκ και στο στάδιο εξόδου της συσκευής ελέγχου. Για να περιοριστεί το ρεύμα, η τάση ενεργοποιείται και απενεργοποιείται πολλές φορές σε σύντομο χρονικό διάστημα. Αφού ανοίξει η βελόνα του εγχυτήρα, χρειάζεται λίγη ενέργεια για να παραμείνει ανοιχτή η βελόνα. Το ρεύμα μειώνεται κατά την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση. Αυτή η εξέλιξη φαίνεται στην εικόνα εμβέλειας.
Προσδιορισμός της απαιτούμενης ποσότητας καυσίμου:
Ο κατασκευαστής έχει καθορίσει την απαιτούμενη ποσότητα καυσίμου σε διάφορα χαρακτηριστικά πεδία που είναι αποθηκευμένα στη μνήμη ROM της ECU. Το σύστημα διαχείρισης κινητήρα διαβάζει από αυτά τα γραφήματα πόσο καύσιμο χρειάζεται χωρίς διορθώσεις. Αυτό φυσικά εξαρτάται από τις στροφές, τη θερμοκρασία και το φορτίο του κινητήρα. Οι πιο σημαντικές παράμετροι για τον προσδιορισμό της σωστής ποσότητας καυσίμου επεξηγούνται σε αυτήν την ενότητα ως πίνακας VE και πίνακας AFR.
Πίνακας VE:
Ο πίνακας VE αντιπροσωπεύει την ογκομετρική απόδοση και την αναλογία αέρα/καυσίμου σε κάθε ταχύτητα κινητήρα και πίεση πολλαπλής εισαγωγής. Η ογκομετρική απόδοση είναι η αναλογία μεταξύ της μετρούμενης ποσότητας αέρα που γεμίζει τους κυλίνδρους και της ποσότητας αέρα που θα γέμιζε τον κύλινδρο σε μια στατική κατάσταση, ανάλογα με την ταχύτητα του κινητήρα και την πίεση της πολλαπλής εισαγωγής. Οι τιμές στον πίνακα χρησιμοποιούνται από την ECU για τον προσδιορισμό της τρέχουσας μάζας αέρα και συνεπώς του επιπέδου πλήρωσης. Αυτά τα δεδομένα χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της ποσότητας καυσίμου που πρόκειται να εγχυθεί.
Αυτή η θεωρητική προσέγγιση διαφέρει από την πραγματικότητα. Οι προδιαγραφές του κινητήρα δεν έχουν ληφθεί ακόμη υπόψη εδώ. Εξετάστε το διάγραμμα βαλβίδας (επικάλυψη βαλβίδας ή πιθανώς μεταβλητό χρονισμό βαλβίδας), την αντίσταση του αέρα στο σωλήνα εισαγωγής κ.λπ. Γι' αυτό εφαρμόζεται ένας συντελεστής διόρθωσης που δίνει μια απόκλιση από τη γραμμική σχέση. Ο συντελεστής διόρθωσης φαίνεται στην παραπάνω εικόνα με τη διακεκομμένη γραμμή. Η καμπύλη δείχνει σε ποιο βαθμό η γραμμική σχέση είναι σωστή. Σε πίεση 60 kPa η απόκλιση είναι περίπου 50% από τη γραμμή που δείχνει τη γραμμική σχέση. Ο συντελεστής διόρθωσης μπορεί να διαμορφωθεί σε ποσοστό.
Σε έναν πίνακα VE, κάθε κελί υποδεικνύει το ποσοστό που σχετίζεται με την αρνητική πίεση σε σχέση με την ταχύτητα. Αυτό το ποσοστό θα είναι υψηλότερο στην ταχύτητα με την οποία η ροπή είναι υψηλότερη. Εξάλλου, ο κινητήρας είναι πιο αποδοτικός εκεί γιατί ο κινητήρας γεμίζει τα καλύτερα.
Οι τιμές στους πίνακες VE και AFR παρακάτω σε αυτήν την ενότητα προέρχονται από την καμπύλη ροπής και ισχύος ενός κινητήρα 1.8 20v από ένα VW Golf.
Οι παρακάτω εικόνες δείχνουν τον πίνακα VE ως συμπληρωματικό πίνακα και την τρισδιάστατη αναπαράσταση που δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας την καμπύλη ροπής και ισχύος στο πρόγραμμα "TunerStudio". Αυτό το πρόγραμμα χρησιμοποιείται κυρίως για την παροχή λογισμικού για μια προγραμματιζόμενη ECU όπως το MegaSquirt ή το Speeduino. Για περισσότερες πληροφορίες: δείτε τις σελίδες σχετικά με αυτό Έργο MegaSquirt.
Ο κατακόρυφος άξονας δείχνει το MAP (Πολλαπλή πίεση αέρα) από 15 kPa (πολλή αρνητική πίεση) έως 100 kPa (η πίεση του εξωτερικού αέρα). Το MAP δείχνει το φορτίο του κινητήρα. Ο οριζόντιος άξονας υποδεικνύει τις στροφές κινητήρα μεταξύ του ρελαντί και της μέγιστης ταχύτητας κινητήρα.
Τα κελιά στον πίνακα VE δείχνουν το επίπεδο πλήρωσης του κινητήρα. Με άλλα λόγια; πόσο αποδοτικός είναι ο κινητήρας σε μια συγκεκριμένη ταχύτητα και φορτίο. Ο κινητήρας είναι πιο αποδοτικός στις στροφές όπου η ροπή είναι υψηλότερη (περίπου 4200 σ.α.λ.). τα ποσοστά είναι τα υψηλότερα εδώ. Εδώ «γεμίζει» καλύτερα ο κινητήρας. Η εφαρμογή τεχνικών που αυξάνουν το επίπεδο πλήρωσης, όπως ο μεταβλητός χρονισμός της βαλβίδας, η ρύθμιση πολλαπλής εισαγωγής ή η χρήση στροβίλου, θα ωφελήσουν τα ποσοστά.
Πίνακας AFR:
Η απαιτούμενη σύνθεση αέρα/καυσίμου καταγράφεται σε πίνακα AFR. Το AFR είναι η συντομογραφία του "Air Fuel Ratio". Σε στοιχειομετρική αναλογία ανάμειξης (λάμδα = 1), χρειάζονται 14,7 kg αέρα για να καεί 1 kg βενζίνης. Ένα στοιχειομετρικό μείγμα δεν είναι επιθυμητό σε όλες τις περιπτώσεις.
- Ένα άπαχο μείγμα ωφελεί την κατανάλωση καυσίμου.
- Ένα πλούσιο μείγμα επιτρέπει μεγαλύτερη ισχύ.
Όταν ο κινητήρας πρέπει να αποδώσει περισσότερη ισχύ (P), πραγματοποιείται εμπλουτισμός. Ένα πιο πλούσιο μείγμα προσφέρει επίσης ψύξη. Ο εμπλουτισμός σε λ = 0,8 σημαίνει ότι ισχύει αναλογία ανάμιξης (AFR) 11,76 kg αέρα προς 1 kg βενζίνης. Άρα υπάρχει λιγότερος διαθέσιμος αέρας για την καύση 1 κιλού καυσίμου από ό,τι με ένα στοιχειομετρικό μείγμα. Ένα άπαχο μείγμα, από την άλλη πλευρά, δίνει καλύτερη κατανάλωση καυσίμου (be), αλλά δίνει περισσότερες πιθανότητες να χτυπήσει. Ο εμπλουτισμός ή η εξαθλίωση του μείγματος πρέπει να παραμένει πάντα εντός των ορίων καύσης.
Στο ρελαντί, η ταχύτητα είναι μεταξύ 600 και 900 σ.α.λ. Η βαλβίδα αερίου είναι σχεδόν τελείως κλειστή και η αρνητική πίεση είναι υψηλή: είναι μεταξύ 25 και 40 kPa. Το μείγμα είναι στοιχειομετρικό (14,7:1) σε αυτό το εύρος ταχυτήτων.
Όταν υπάρχει μερικό φορτίο, οι στροφές του κινητήρα θα έχουν αυξηθεί στις 4200 σ.α.λ. Η βαλβίδα γκαζιού ανοίγει περαιτέρω, έτσι η υποπίεση στην πολλαπλή εισαγωγής πέφτει στα 40 – 75 kPa. Καθώς το φορτίο του κινητήρα αυξάνεται, η αρνητική πίεση μειώνεται. λαμβάνει χώρα εμπλουτισμός (AFR του 13:1). Ένα άπαχο μείγμα είναι δυνατό σε χαμηλό φορτίο κινητήρα. Σε πλήρες φορτίο το γκάζι είναι τελείως ανοιχτό. Η αρνητική πίεση πέφτει στα 100 kPa (η πίεση του εξωτερικού αέρα) και λαμβάνει χώρα μέγιστος εμπλουτισμός (12,5:1).
Η τιμή λάμδα δεν επηρεάζει μόνο την κατανάλωση ισχύος και καυσίμου, αλλά και τις εκπομπές καυσαερίων. Ένα πιο πλούσιο μείγμα εξασφαλίζει χαμηλότερη περιεκτικότητα σε NOx, αλλά και υψηλότερες εκπομπές CO και HC. Με ένα πιο λιτό μείγμα, τα σωματίδια του καυσίμου είναι πιο μακριά, έτσι ώστε η καύση να μην είναι πλέον η βέλτιστη. με αποτέλεσμα να αυξάνονται και οι εκπομπές HC.
Όταν χρησιμοποιείτε καταλύτη, είναι επιθυμητό να διασφαλίζεται ότι η έγχυση εναλλάσσεται συνεχώς μεταξύ πλούσιας και άπαχης. Σε ένα πλούσιο μείγμα, το CO σχηματίζεται ως αποτέλεσμα ανεπάρκειας οξυγόνου, με το οποίο ο καταλύτης μειώνει τα NOx. Ένα άπαχο μείγμα περιέχει πλεόνασμα οξυγόνου, το οποίο οξειδώνει CO και HC.
Η μονάδα ελέγχου καθορίζει πόση ποσότητα καυσίμου πρέπει να ψεκαστεί. Αρχικά, διαβάζονται τα βασικά δεδομένα έγχυσης από τα χαρακτηριστικά πεδία. Οι τιμές από τους πίνακες VE και AFR, μεταξύ άλλων, περιλαμβάνονται στον υπολογισμό για την ποσότητα έγχυσης. Λαμβάνονται επίσης υπόψη οι ακόλουθες τιμές που καθορίζονται από τον κατασκευαστή:
- εμπλουτισμός ανάλογα με τη θερμοκρασία του ψυκτικού και του αέρα εισαγωγής.
- βραχυπρόθεσμος εμπλουτισμός επιτάχυνσης κατά το (γρήγορο) άνοιγμα του γκαζιού.
- διόρθωση λόγω διακύμανσης της τάσης του οχήματος.
Εκτός από αυτές τις καθορισμένες τιμές, λαμβάνονται προσεκτικά υπόψη οι τάσεις που στέλνει ο αισθητήρας λάμδα στη μονάδα ελέγχου. Αυτές οι τάσεις εξαρτώνται από την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στα καυσαέρια. Αυτός είναι ένας μεταβλητός παράγοντας που αλλάζει συνεχώς. Η είσοδος αυτών των τάσεων αισθητήρων αναφέρεται ως λεγόμενη "διακοσμητικά καυσίμου" ενσωματώθηκε.
Ο τρόπος με τον οποίο καθορίζονται οι τιμές του πίνακα VE και AFR και των άλλων αναφερόμενων ρυθμίσεων περιγράφεται στις σελίδες του εκτελεσθέντος Έργο MegaSquirt.
