Ve snaze držet krok se zákony o emisích a palivové účinnosti se palivový systém používaný v moderních autech v průběhu let hodně změnil. Subaru Justy z roku 1990 bylo poslední auto prodávané ve Spojených státech, které mělo karburátor; následující modelový rok měl Justy vstřikování paliva. Ale vstřikování paliva existuje již od 50. let a elektronické vstřikování paliva bylo široce používáno u evropských automobilů od roku 1980. Nyní mají všechna auta prodávaná ve Spojených státech systémy vstřikování paliva.
V tomto článku se dozvíme, jak se palivo dostává do válce motoru a co znamenají pojmy jako „vícestranné vstřikování paliva“ a „vstřikování paliva tělesem škrticí klapky“.
Obsah
Po většinu existence spalovacího motoru byl karburátor zařízením, které dodávalo palivo do motoru. Na mnoha dalších strojích, jako jsou sekačky na trávu a motorové pily, stále je. Ale jak se automobil vyvíjel, karburátor se stále více komplikoval a snažil se zvládnout všechny provozní požadavky. Například pro zvládnutí některých z těchto úkolů měly karburátory pět různých okruhů:
Aby byly splněny přísnější požadavky na emise, byly zavedeny katalyzátory. Aby byl katalyzátor účinný, byla nutná velmi pečlivá kontrola poměru vzduchu a paliva. Kyslíkové senzory sledují množství kyslíku ve výfukových plynech a řídicí jednotka motoru (ECU) používá tyto informace k úpravě poměru vzduchu a paliva v reálném čase. Toto se nazývá řízení s uzavřenou smyčkou -- nebylo možné dosáhnout tohoto řízení pomocí karburátorů. Před nástupem systémů vstřikování paliva existovalo krátké období elektricky ovládaných karburátorů, ale tyto elektrické karburátory byly ještě složitější než ty čistě mechanické.
Nejprve byly karburátory nahrazeny systémy vstřikování paliva v tělese škrticí klapky (známé také jako jeden bod nebo centrální vstřikování paliva systémy), které začlenily elektricky ovládané ventily vstřikovačů paliva do tělesa škrticí klapky. Jednalo se téměř o šroubovou náhradu karburátoru, takže výrobci automobilů nemuseli provádět žádné drastické změny v konstrukci svých motorů.
Postupně, jak byly navrhovány nové motory, bylo vstřikování paliva tělesem škrticí klapky nahrazeno vícecestným vstřikováním paliva (také známý jako port , vícebodové nebo sekvenční vstřikování paliva). Tyto systémy mají pro každý válec vstřikovač paliva, obvykle umístěný tak, že stříká přímo u sacího ventilu. Tyto systémy poskytují přesnější dávkování paliva a rychlejší odezvu.
Plynový pedál ve vašem autě je spojen s škrticí klapkou -- toto je ventil, který reguluje množství vzduchu vstupujícího do motoru. Plynový pedál je tedy skutečně vzduchový pedál.
Když sešlápnete plynový pedál, škrticí klapka se více otevře a vpustí více vzduchu. Řídicí jednotka motoru (ECU, počítač, který řídí všechny elektronické součástky vašeho motoru) „vidí“ škrticí klapku otevřenou a zvyšuje množství paliva v očekávání, že do motoru vnikne více vzduchu. Je důležité zvýšit množství paliva, jakmile se otevře škrticí klapka; jinak může při prvním sešlápnutí plynového pedálu dojít k zaváhání, protože vzduch se dostane do válců bez dostatečného množství paliva.
Senzory monitorují množství vzduchu vstupujícího do motoru a také množství kyslíku ve výfukových plynech. ECU používá tyto informace k doladění dodávky paliva tak, aby poměr vzduchu a paliva byl tak akorát.
Vstřikovač paliva není nic jiného než elektronicky řízený ventil. Je zásobován palivem pod tlakem palivovým čerpadlem ve vašem autě a je schopen se otevřít a zavřít mnohokrát za sekundu.
Uvnitř vstřikovače paliva
Když je vstřikovač pod napětím, elektromagnet pohne plunžrem, který otevře ventil, a umožní tak natlakovanému palivu vystříknout ven skrz malou trysku. Tryska je určena k atomizaci palivo -- vytvořit co nejjemnější mlhu, aby mohla snadno hořet.
Spuštění vstřikovače paliva
Množství paliva dodávaného do motoru je určeno dobou, po kterou zůstává vstřikovač paliva otevřený. Říká se tomu šířka pulzu a je řízena ECU.
Palivové vstřikovače namontované v sacím potrubí motoru
Vstřikovače jsou namontovány v sacím potrubí tak, aby rozstřikovaly palivo přímo na sací ventily. Potrubí zvané palivová kolejnice dodává stlačené palivo do všech vstřikovačů.
Na tomto obrázku můžete vidět tři vstřikovače. Rozdělovač paliva je potrubí vlevo.
Aby bylo zajištěno správné množství paliva, je řídicí jednotka motoru vybavena celou řadou senzorů. Pojďme se na některé z nich podívat.
Aby bylo zajištěno správné množství paliva pro každý provozní stav, musí řídicí jednotka motoru (ECU) monitorovat obrovské množství vstupních senzorů. Zde je jen několik:
Existují dva hlavní typy ovládání víceportů systémy:Vstřikovače paliva se mohou otevřít všechny současně nebo se každý z nich může otevřít těsně před otevřením sacího ventilu jeho válce (toto se nazývá sekvenční víceportové vstřikování paliva ).
Výhoda sekvenčního vstřikování paliva spočívá v tom, že pokud řidič provede náhlou změnu, systém může reagovat rychleji, protože od okamžiku provedení změny musí čekat pouze na otevření dalšího sacího ventilu, místo na další kompletní otáčky motoru.
Algoritmy, které řídí motor, jsou poměrně složité. Software musí vozu umožnit splnit emisní požadavky na 100 000 mil, splnit požadavky EPA na spotřebu paliva a chránit motory před zneužitím. A také je třeba splnit desítky dalších požadavků.
Řídicí jednotka motoru používá vzorec a velké množství vyhledávacích tabulek pro určení šířky impulsu pro dané provozní podmínky. Rovnice bude sérií mnoha faktorů, které se navzájem vynásobí. Mnoho z těchto faktorů bude pocházet z vyhledávacích tabulek. Projdeme si zjednodušený výpočet šířky pulzu vstřikovače paliva . V tomto příkladu bude mít naše rovnice pouze tři faktory, zatímco skutečný řídicí systém jich může mít sto nebo více.
Aby bylo možné vypočítat šířku pulzu, ECU nejprve vyhledá základní šířku pulzu ve vyhledávací tabulce. Šířka základního impulsu je funkcí rychlosti motoru (RPM) a načtení (který lze vypočítat z absolutního tlaku v potrubí). Řekněme, že otáčky motoru jsou 2 000 ot./min a zatížení je 4. Číslo najdeme na průsečíku 2 000 a 4, což je 8 milisekund.
V dalších příkladech A a B jsou parametry, které pocházejí ze senzorů. Řekněme, že A je teplota chladicí kapaliny a B je hladina kyslíku. Pokud se teplota chladicí kapaliny rovná 100 a hladina kyslíku rovná 3, vyhledávací tabulky nám říkají, že faktor A =0,8 a faktor B =1,0.
Takže, protože víme, že šířka základního pulsu je funkcí zatížení a otáček a že šířka pulzu =(základní šířka pulzu) x (faktor A) x (faktor B) , celková šířka pulzu 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 bodem, ve kterém je (podle konstruktérů motoru) příliš mnoho kyslíku ve výfuku; a podle toho ECU snižuje spotřebu paliva.
Skutečné řídicí systémy mohou mít více než 100 parametrů, z nichž každý má svou vlastní vyhledávací tabulku. Některé parametry se dokonce v průběhu času mění, aby se kompenzovaly změny ve výkonu součástí motoru, jako je katalyzátor. A v závislosti na otáčkách motoru může ECU provádět tyto výpočty více než stokrát za sekundu.
Čipy výkonu
To nás vede k diskusi o výkonových čipech. Nyní, když trochu rozumíme tomu, jak fungují řídicí algoritmy v ECU, můžeme porozumět tomu, co dělají výrobci výkonných čipů, aby z motoru dostali více výkonu.
Výkonové čipy jsou vyráběny společnostmi na trhu s náhradními díly a používají se ke zvýšení výkonu motoru. V ECU je čip, který drží všechny vyhledávací tabulky; výkonový čip tento čip nahrazuje. Tabulky v čipu výkonu budou obsahovat hodnoty, které vedou k vyšším hodnotám paliva za určitých jízdních podmínek. Mohou například dodávat více paliva při plném plynu při všech otáčkách motoru. Mohou také změnit časování jiskry (také pro to existují vyhledávací tabulky). Vzhledem k tomu, že výrobci výkonných čipů se nezabývají takovými problémy, jako je spolehlivost, kilometrový proběh a kontrola emisí jako výrobci automobilů, používají agresivnější nastavení v palivových mapách svých výkonových čipů.
Další informace o systémech vstřikování paliva a dalších tématech týkajících se automobilů naleznete v odkazech na další stránce.
Související články HowStuffWorks
