foto1_fuel_injector_typical.jpg (20.69K)
Αριθμός downloads: 2
Στο μεγαλύτερο έως τώρα διάστημα της ζωής του κινητήρα εσωτερικής καύσες το καρμπυρατέρ ήταν ο μηχανισμός τροφοδοσίας καυσίμου στον κινητήρα. Στους κινητήρες αυτοκινήτων και μοτοσυκλετών το καρμπυρατέρ άρχισε σταδιακά να γίνετε όλο και πιό πολύπλοκο για να μπορέσει να διαχειριστεί τις αυξημένες απαιτήσεις των κινητήρων αυτών. Για να μπορέσει το καρμπυρατέρ να ανταπεξέλθει διέθετε τουλάχιστον 5 διαφορετικά «κυκλώματα» λειτουργίας:
• Κύριο κύκλωμα. Υπεύθυνο για την λειτουργία του κινητήρα κατά την διάρκεια μιας διαδρομής.
• Κύκλωμα ρελαντί. Υπέυθυνο για την λειτουργία του κινητήρα κατά την λειτουργία του κινητήρα στο ρελαντί.
• Αντλία επιταχύνσεως. Υπέυθυνη για την επίδοση επιπλέον καυσίμου κατά την διάρκεια της επιτάχυνσης και για να αποφεύγεται η υστέρηση στην απότομη ζήτηση ισχύος.
• Κύκλωμα εμπλουτισμού καυσίμου. Υπέυθυνο για την επιπλέον παροχή καυσίμου όταν το φορτίο της μηχανής είναι συνεχώς αυξημένο. Π.χ. υπερβολική φόρτωση ή έλξη άλλου οχήματος.
• Στραγγαλιστήρας ή Choke. Μηχανισμός που στραγγαλίζει την παροχή αέρα προς τον κινητήρα για την εκκίνηση σε χαμηλές θερμοκρασίες συνήθως.
Με σκοπό την ποσοτική και ποιοτική βελτίωση των εκπεμπόμενων ρύπων εισήχθησαν οι καταλυτικοί μετατροπείς. Για την σωστή λειτουργία των οποίων είναι απαραίτητος ο μικρομετρικός έλεγχος της αναλογίας καυσίμου/αέρα. Ένας αισθητήρας οξυγόνου παρακολουθεί την ποσότητα του οξυγόνου στην έξοδο των καυσαερίων και μεταφέρει την πληροφορία στην μονάδα ελέγχου κινητήρα (Engine Control Unit – ECU). Η ECU χρησιμοποιεί αυτή την πληροφορία για να ρυθμίσει τον λόγο καυσίμου/αέρα σε πραγματικό χρόνο. Αυτή η λειτουργία καλείτε έλεγχος κλειστού βρόγχου και είναι κάτι το οποίο δεν είναι εφικτό με το κλασσικό καρμπυρατέρ.
Αρχικά τα καρμπυρατέρ αντικαταστάθηκαν από τους εκχυτήρες μονού σημείου (throttle body ή single point ή central fuel injection) οι οποίοι ήταν ενσωματομένοι στην πολλαπλή εισαγωγής όπως περίπου και το καρμπυρατέρ και για αυτό τον λόγο δεν ήταν αναγκαίες μεγάλες αλλαγές στον κινητήρα.
Με την εξέλιξη των κινητήρων οι εκχυτήρες μονού σημείου αντικαταστάθηκαν από τους εκχυτήρες πολλαπλών σημείων (multi port ή port ή multi point ή sequential fuel injection). Αυτά τα συστήματα τροφοδοσίας έχουν ένα εχγυτήρα για κάθε κύλινδρο σε σημείο τέτοιο ώστε να ψεκάζει το σπρέϋ καυσίμου απʼ ευθείας στο χώρο της/των βαλβίδας/ων εισαγωγής.
Ο ρυθμιστής γκαζιού στο όχημά μας είναι συνδεδεμένος με την βαλβίδα ελέγχου ροής αέρα. Η βαλβίδα αυτή ελέγχει την παροχή αέρα στον κινητήρα. Άρα όταν «ανοίγουμε» το γκάζι στην ουσία «ανοίγουμε» τον αέρα.
foto_2_fuel_injection_throttle.jpg (19.14K)
Αριθμός downloads: 1
Όταν ανοίγουμε το γκάζι η βαλβίδα αέρα ανοίγει περισότερο επιτρέποντας την διέλευση περισσότερου αέρα. Η ECU «βλέπει» την αλλαγή αυτή και αυξάνει την παροχή καυσίμου έτσι ώστε να διατηρηθεί ο λόγος καυσίμου/αέρα στο βέλτιστο. Το σημαντικό είναι να αυξάνει η παροχή καυσίμου ενώσο αυξάνει και η παροχή αέρα. Αλλιώς θα υπάρχει ένας στιγμιαίος «δισταγμός» του κινητήρα καθώς αρχικά θα φτάσει μίγμα ελαφρώς φτωχό.
Άλλος αισθητήρας παρακολουθεί την μάζα του εισερχόμενου αέρα, όπως του οξυγόνου στην έξοδο των καυσαερίων. Η ECU χρησιμοποιεί αυτές τις πληροφορίες για να ρυθμίσει μικρομετρικά την παροχή καυσίμου έτσι ώστε η αναλογία του μίγματος να είναι πάντα σταθερή στο 14,5/1
Ο εγχυτήρας καυσίμου δεν είναι τίποτα άλλο από μία ηλεκτρονικά ελεγχόμενη βαλβίδα. Το καυσιμο φτάνει με υψηλή πίεση από την αντλία υψηλής πιέσεως και είναι ικανός να ανοιγοκλείνει πολλές φορές το δευτερόλεπτο.
foto_3_fuel_injection_diagram.gif (15.13K)
Αριθμός downloads: 3
Όταν ο εγχυτήρας ενεργοποιείτε ένας ηλεκτρομανγήτης κινεί ένα εμβολάκι το οποίο ανοίγει την βαλβίδα επιτρέποντας στο υπό πίεση καύσιμο να εξέλθει μέσο μίας πολύ μικρής οπής (nozzle). Η οπή αυτή είναι σχεδιασμένη με τέτοιο τρόπο ώστε να μετατρέπει το καύσιμο σε ατμό σταγονιδίων έτσι ώστε να γίνεται το δυνατόν ομοιογενές το μίγμαν με αποτέλεσμα καλύτερη καύση.
foto_4_fuel_injection_firing.jpg (23K)
Αριθμός downloads: 1
Η ποσότητα του καυσίμου που παρέχεται στον κινητήρα καθορίζεται από τον χρόνο που παραμένει ανοιχτός ο εγχυτήρας. Αυτός ο χρόνος καλείτε πλάτος παλμού και ελέγχεται από την ECU.
foto_5_fuel_injection_location2.jpg (47.49K)
Αριθμός downloads: 1
Οι εγχυτήρες είναι προσαρμοσμένοι στην πολλαπλή εισαγωγής με τρόπο τέτοιο ώστε το καύσιμο να ψεκάζετε απυεθείας πάνω στις βαλβίδες εισαγωγής και όχι όπως παλεότερα στην αρχή των αυλών εισαγωγής. Μία σωλήνα που ονομάζεται fuel rail παρέχει το υπό πίεση καυσιμο σε όλους τους εγχυτήρες.
foto_6_fuel_injection_location.jpg (14.93K)
Αριθμός downloads: 1
Για την σωστή παροχή καυσίμου η ECU είναι εφοδιασμένη με αισθητήρες όπως αυτοί παρακάτω. Υπόψιν ότι αυτοί δεν είναι οι μόνοι αλλά υπάρχουν και επιπλέον που δεν περιγράφονται εδω.
• Αισθητήρας μάζας αέρα. Μετράει την ποσότητα αέρα που εισέρχεται στον κινητήρα.
• Αισθητήρας οξυγόνου. Μετράει την ποσότητα οξυγόνου στην εξαγωγή καυσαερίων για την επίβλεψη του πόσο φτωχό ή πλούσιο είναι το μίγμα.
• Αισθητήρας θέσης γκαζιού. Επιβλέπει την θέση της πεταλούσας αέρα και τις αλλαγές της έτσι ώστε να μπορεί η ECU να ανταποκρίνεται στις γρήγορες αλλαγές, αυξ΄ʼανοντας ή μειώνοντας την παροχή καυσίμου.
• Αισθητήρας θερμοκρασίας ψυκτικού. Επιτρέπει στην ECU να γνωρίζει πότε έχει φτάσει στην σωστή θερμοκρασία λειτουργίας.
• Αισθητήρας τάσης. Επιβλέπει την ηλεκτρική τάση έτσι ώστε να μπορεί να αυξήσει τις στροφές του κινητήρα όταν είναι στο ρελαντί με υψηλό ηλεκτρικό φορτίο.
• Αισθητήρας απόλυτης πίεσης εισαγωγής. Επιβλέπει την πίεση του αέρα στην πολλαπλή εισαγωγής. Η ποσότητα του αέρα που εισέρχεται στον κινητήρα είναι μία καλή ένδειξη της παραγώμενης ισχύος. Έτσι όσος περισσότερος αέρας εισέρχεται στον κινητήρα τόσο μικρότερη η πίεση στην πολλαπλή. Έτσι αυτή η ένδειξη χρησιμοποιείτε για τον υπολογισμό της ισχύος που παράγεται.
• Αισθητήρας ταχύτητας κινητήρα (RPM). Επιβλέπει την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα που είναι ένα από τα στοιχεία για τον υπολογισμό του πλάτους παλμού.
Στα σύγχρονα συστήματα ψεκασμού (πολλαπλών σημείων) υπάρχουν δύο τρόποι λειτουργίας. Είτε όλοι οι εγχυτήρες ανοίγουν ταυτόχρονα είτε ανοίγουν σειριακά λίγο πριν ανοίξει η αντίστοιχη βαλβίδα εισαγωγής.
Το πλεονέκτημα του δεύτερου συστήματος είναι ότι όταν ο οδηγός κάνει μία απότομη αλλαγή η απόκριση του κινητήρα είναι πολύ πιο άμεση επειδή από την στιγμή που γίνετε η αλλαγή πρέπει να περιμένει μόνο μέχρι την επόμενη βαλβίδα εισαγωγής να ανοίξει αντί να περιμένει για έναν ολόκληρο κύκλο της μηχανής.
Ο αλγόριθμος που ελέγχει την μηχανή είναι αρκετά πολύπλοκος. Το λογισμικό αυτό πρέπει να επιτρέπει στον κινητήρα να έχει ικανοποιειτικές εκπομπές ρύπον για περίπου 150.000 χλμ, να «πιάνει» τις απαιτήσεις οικονομικής λειτουργίας και να προστατεύει τον κινητήρα από κακή χρήση. Αυτές είναι οι βασικές παράμετροι που λαμβάνονται υπόψιν και εκτός αυτών υπάρχουν και άλλοι που έχουν να κάνουν με τις κατασκευαστικές λεπτομέριες και όρια του κάθε κινητήρα ξεχωριστά.
Η ECU χρησιμοποιεί ένα μεγάλο αριθμό από προετοιμασνένους πίνακες για να καθορίσει το πλάτος παλμού για τις στιγμιαίες οδηγικές απαιτήσεις. Η εξίσωση είναι μια σειρά από παραμέτρους οι οποίες πολαπλασιάζονται μεταξύ τους. Ένα απλό παράδειγμα για τον υπολογισμό του πλάτους παλμού δίνεται παρακάτω με μόνο τρεις παραμέτρους ενώ συνήθως υπάρχουν περίπου 100 και πλέον παράμετροι που ελέγχονται πολλές φορές το δεπτερόλεπτο.
Πλάτος παλμού = (Βασικό πλάτος παλμού)Χ(Παράμετρος Α)Χ(Παράμετρος Β)
Για τον υπολογισμό του πλάτους παλμού (σε millisecond) η ECU πρώτα ελέγχει το βασικό πλάτος παλμού στον σχετικό πίνακα. Ο βασικός παλμός είναι ένα αποτέλεσμα της σχέσης στροφών κινητήρα και φορτίου κινητήρα. Για το παράδειγμά μας ας πούμε ότι οι στροφές είναι 2000 και το φορτίο 4. Βλέπουμε ότι το νούμερο που αντιστοιχεί σε αυτά τα δεδομένα είναι το 8.
Φορτίο Κινητήρα
Στροφές 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
Στη συνέχεια λαμβάνουμε τις τιμές των δύο παραμέτρων πχ. Θερμοκρασία ψυκτικού και ποσότητα οξυγόνου. Αν η θερμοκρασία είναι 100 C και το επίπεδο οξυγόνου στο 3 τότε έχουμε 0,8 για την Παράμετρο Α και 1 για την Παράμετρο Β.
Α Παράμετρος Α Β Παράμετρος Β
0 1,2 0 1
25 1,1 1 1
50 1 2 1
75 0,9 3 1
100 0,8 4 0,75
Έτσι αφού ξέρουμε το βασικό πλάτος παλμού και την τιμή των δύο παραμέτρων το τελικό πλάτος παλμού θα είναι
8 Χ 0,8 Χ 1 = 6,4 millisecond
Από αυτό το παράδειγμα γίνεται κατανοητό πως το σύστημα ελέγχου κάνει τις διωρθώσεις του. Από τον πίνακα της Παραμέτρου Β βλέπουμε ότι το οξυγόνο είναι παραπάνω από αυτό που θα έπρεπε οπότε η ECU αποφασίζει την μείωση της παροχής καυσίμου.
Όπως είοπαμε και παραπάνω σε πραγματικές συνθήκες ελέγχονται πάνω από 100 παράμετροι κατά την λειτουργία του κινητήρα. Επίσης πολλοί αλγόριθμοι λαμβάνουν υπόψιν και την παλαιότητα του κινητήρα για να επιφέρουν εντός της εξίσωσης την φυσιολογική φθορά των μηχανικών μερών. Μια απλή αριθμητική πράξη μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι όλες αυτές οι λειτουργίες επιβλέπονται από την ECU μέχρι και 250 φορές το δεπτερόλεπτο αναλόγως με την ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα.
Έχοντας υπόψιν τα παραπάνω μπορούμε να καταλάβουμε πως «δουλέυουν» τα κιτ βελτίωσης των επιδώσεων ενός κινητήρα, τα γνωστά performance chip. Αυτά κατασκευάζονται από διάφορες εταιρίες οι οποίες αλλάζουν τα δεδομένα των πινάκων που είδαμε παραπάνω. Οι νέοι αυτοί πίνακες περιέχουν τιμές τέτοιες ώστε να επιτρέπουν κυρίως την ροή μεγαλύτερης ποσότητας καυσίμου υπό δεδομέμες οδηγικές συνθήκες ή τον χρονισμό των μπουζί ή κάποια άλλη λειτουργική συνθήκη η οποία αποτέλεσμα έχει την αύξηση της ισχύος και της ροπής του κινητήρα. Συνήθως δεν λαμβάνουν υπόψιν τις διάφορες νομιμες διατάξεις για τις εκπομπές ρύπων και την αξιοπιστία ενός κινητήρα σε βάθος χρόνου.
Τα τελευταία χρόνια η σημαντικότερη εξέλιξη στους κινητήρες είναι ο κινητήρας άμεσου ψεκασμού. Εδώ το καυσιμο αντί να ψεκάζεται στον χώρο της πολλαπλής εισαγωγής ψεκάζεται άμεσα στον θάλαμο καυσης. Το μεγαλύτερο πρόβλημα είναι ότι οι οπές των εγχυτήρων είναι πολύ μικρές και οι επικαθίσεις από τα κατάλοιπα της καυσης τείνουν να τις βουλώσουν. Αλλά αυή είναι μία άλλη κουβέντα
Το μήνυμα τροποποιήθηκε από τον capo998: 15 May 2007 - 17:56

Σύνδεση
Εγγραφή
Βοήθεια

Ducati SS 1000DS (992cc)
Aprilia Caponord (998cc)

Πολλαπλή παράθεση
Shoei XR 1000








