Instalaţia de alimentare cu injecţie de benzină

7.4.        Caracteristica tensiunii înalte.

Trasarea curbelor cu aljutorul CLIP-ului permite vizualizarea anumitor parametrii cum ar fi durata scânteii sau tensiunea de ionizare si plecând de la aceste valori se poate stabili un diagnostic.

7.4.1.    Semnalul circuitului secundar.

7.4.2.    Interpretarea semnalului de aprindere.

Tensiunea de amorsare ( tensiunea de ionizare) :

   Tensiunea medie pentru o aprindere distribuita este între 5 KV si 20 KV.Ea variaza foarte mult în jurul valorii sale medii, iar dispersia intre cilindrii poate fi destul de importanta ( 25% ).

   Ea scade de o maniera mai mult sau mai putin importanta in zona a 4000 rot/min.

Factor	Tensiunea de ionizare
Îmbogatirea	Creste
Distanta între electrozi	Creste

Factori care influenteaza durata scânteii :

Factor	Durata scânteii
Presiune	scade
Distanta între electrozi	scade
Îmbogatire	scade

Pierderea scânteii :

În cazul unei functionari normale, imediat dupa amorsarea arcului electric ca urmare a cresterii presiunii în cilindru în urma arderii amestecului scânteia nu mai poate fi mentinuta.

Nevoile de tensiune înalta pentru a mentine arcul electric cresc, si, practic, putem asimila bujia cu o rezistenta de valoare negativa.

Anumiti factori care contribuie la pierderea scânteii:

      Amestec aer / benzina bogat.

      Consum de ulei.

Controale:  Disp. de diagnostic Osciloscop

       Rezistenta, izolarea. - Linia de comanda. - Alimentarea. - Rezistenta circuitului primar al bobinei. - Rezistenta circuitului secundar al bobinei.       Alimentarea MPA.         Detectarea de impulsuri pe semnalul de comanda,         Defect pe liania de comanda MPA sau a bobonelor.       Test de aprindere ,       Vizualizarea diferitelor semnale cu ajutorul curbelor.

Cu ocazia unui diagnostic asupra prinderii, componete ca:

   bujiile,

   fisele de înalta tensiune,

   sistemul de distributie,

sunt cel mai des vinovate pentru functionarea defectuasa a sistemului..

8.              Injectia electronica de benzina.

8.1.        Principiu de functionare a injectiei electronice.

8.1.1.    Generalitati.

Cantitatea de aer aspirata de motor este functie de deschiderea clapetei de acceleratie si de regimul de rotatie al motorului.Aceste cantitati sunt greu de tinut sub control de aceea cantitatea de benzina va fi aceea care se va ajusta functie de cantitatea de aer.

8.1.2.    Realizare practica.

Calculatorul electronic este cel care calculeaza necesarul de benzina ce trebuie injectata.

Pentru a realiza acest lucru, calculatorul trebuie sa :

       Cunoasca cantitatea de aer admis.El dispune de informatii asupra presiunii sau debitului de aer din colectorul de admisie si asuprea vitezei de rotatie a motorului.

       Închida sau sa deschida « robinetul » de benzina.Ele dispune de fapt de injectoare pe care le va comanda (deschide) timpul necesar trecerii unei anumite cantitati de benzina ( timp de injectie).

Aceasta cantitate de carburant este initial calculata si poate fi ajustata în functie de diferiti parametrii cum ar fi: temperatura aerului si a apei din motor, pozitia exacta a clapetei de acceleratie.

           Majoritatea informatiilor primite de calculator vor servi si la calculul parametrilor de aprindere.

8.1.3.    Diferite sisteme de injectie electronica de benzina.

Diferitele sisteme de injectie electronica pe care le putem întâlni sunt:

Tipul injectiei	Sistem	Comanda  injectiei	Comanda  injectoarelor	Amplasarea injectoarelor
Monopunct*. 1 injector.	Injectie indirecta.	Cvasi-permanenta.	Independenta de ciclul motor	În amontele clapetei de acc..
		Simultana	Toate în acelasi  timp
Multipunct. Numarul injectoarelor egal cu cel al cilindrilor	Injectie indirecta.	Semi-secventiala.	Pe grupe	În  amontele supapelor de admisie
		Secventiala	Individual în faza cu ciclul motor
	Injectie directa.	Secventiala	Individual în faza cu ciclul motor	Cu vârful în camera de ardere

* Acest sistem nu mai corespunde actualelor norme de depoluare a motorului.

Unul dintre primele  sisteme de injectie care a dat rezultate a fost K - Jetronic.

Instalatia functioneaza astfel: pompa electrica aspira  combustibilul din rezervor si îl trimete catre acumulatorul 4, iar apoi în filtru de unde merge în unitatea de cântarire, care este o parte componenta a regulatorului de amestec sub presiune.

Presiunea de combustibil este pastrata constanta în partea de reglare a presiunii din dispozitivul de distribuire, care trimite combustibil catre injectoare.

O componenta importanta a circuitului este debitmetrul de aer, care functioneaza conform principiului corpurilor flotante: platoul circular într-un flux de aer de forma conica pâna când forta de apasare a aerului, care se exercita pe fata platoului, echilibreaza greutatea acestuia. Informatia se duce de aici printr-un sistem de pârghii mecanice care dirijeaza combustibilul la injectoare în functie de aerul înregistrat.

1 - rezervor

2 - pompa electrica

3 - acumulator de combustibil

4 - filtru

5 - regulator de amestec

6 - injector

7 - injector de pornire

8 - comanda aerului aditionat

9 - termocontact temporizat

10 - regulator de amestec.

      

Detalii privind pistonasul de comanda si supapa de reglaj la sistemul K - Jetronic.

b,c - pistonasul de comanda cu supapele de mentinere constanta a diferentei de presiune;

d,c - supapa de reglaj a presiunii de comanda în perioasa de încalzire.

În aceasta pozitie de echilibru, care este functie de cantitatea de aer aspirat, pistonul de comanda plaseaza într-o pozitie determinata regulatorul de carburant 17.

În acelasi timp un rol important îl joaca si termocontactul temporizator.

              1 - conexiune electrica

2 - hexagon de strângere

 3 - element bimetalic

 4 - înfasurare de încalzire

 5 - contact.

Datorita relatiei lineare dintre debitmetru si distribuitorul de carburant si datorita pârghiei de actionare asupra pistonului de comanda, care reuneste cele doua parti într-o singura unitate, se obtine o adaptare precisa si stabila pentru un coeficient de aer λ = 1.

Termocontactul  reprezinta de fapt un circuit electromagnetic, care controleaza durata injectiei în timpul regimurilor de pornire a motorului sau întrerupe functionarea când temperatura e crescuta.

 Tehnica a avansat si nevoia unui sistem mai complex cu informatii mai precise a impus combinarea sistemelor mecanice de injectie cu cele electrice.

  O încercare ce pentru o perioada a fost chiar o solutie la ceea ce se dorea, a fost KE - Jetronic. Construita pe baza schemei K - Jetronic, folosind aceeasi structura de reglare, are înlocuite regulatoarele mecanice de presiune cu altele comandate electric în baza datelor functionale preluate de la senzori, în vederea optimizarii amestecului.

Semnalele sunt preluate de la diversi senzori cum ar fi: potentiometrul pentru stabilire a pozitiei platoului debitmetrului, termocontacte, sonda lambda, sunt prelucrate de un modul electric pentru pregatirea amestecului si vor fi influentate de urmatoarele functii: îmbogatirea amestecului la pornire, la acceleratii, la suprasarcini, domeniul de turatii, reglarea factorului de aer si corectia cu altitudinea.

 

 1 - injector

 2 - injector de pornire

 3 - regulator de amestec

 4 - regulator de presiune

 5 - regulator

 6 - debitmetru

 7 - filtru

 8 - pompa electrica

 9 - acumulator de combustibil

 10 - regulator de aer

 11 - bloc electronic

 12 - senzor al pozitiei  obturatorului

 13 - termocontact  temporizat

 14 - senzor de temperatura

 15 - pompa de presiune  a combustibilului.

 Sistemul L - J etronic aduce îmbunatatiri  la KE - Jetronic, folosind din ce în ce mai mult electronica.

Ceea ce aduce nou acest sistem este înregistrarea unor parametrii prin intermediul unitatii electronice.

În rest sistemul se pastreaza având aceeasi structura ca si la KE - Jetronic.

Sistemul L - Jetronic

1 - Blocul electronic de comanda

2 - Injectoare

3 - Debitmetrul

4 - Traductor de temperatura

5 - Traductor de control injectie

6 - Injector de pornire

7 - Pompa centrala

8 - Filtru

9 - Supapa cu arc

10 - Supapa de aer

11 - Contact

12 - Releu

13 - Distribuitor

14 - Rezervor

15 - Rampa comuna.

 

Aceasta instalatie este cu injectie intermitenta si foloseste ca element principal de reglare un debitmetru de aer cu paleta rotitoare. Este un sistem de injectie comandat electronic, care actioneaza în mod succesiv injectoarele cu actionare electronica.

Pompa centrala 7, aspira combustibil din rezervorul 14 prin filtrul 8, mentinând presiunea combustibilului constanta în rampa comuna 15, cu ajutorul unei supape cu arc 9, care întoarce surplusul de combustibil înapoi în rezervor. Din aceasta rampa comuna sunt alimentate toate injectoarele 2. Supapa 9, este pusa în legatura cu colectorul de admisie  mentinând o suprapresiune constanta (în general 2,5 bar) fata de presiunea din colectorul de admisie. Debitul injectat nu depinde astfel decât de timpul de deschidere al injectorului.

Reglajul debitului de combustibil se efectueaza în functie de debitul de aer aspirat si de turtia motorului. Debitmetrul 3, este de tipul cu clapeta de aer, a carei pozitie unghiulara transmisa la un potentiometru este functie de debitul de aer aspirat. Influenta turatiei se transmite blocului electronic de comanda 1 sub forma de impulsuri prin intermediul distribuitorului 13.

Pentru pornirea la rece s-a prevazut un injector de pornire 6, actionat cât este în functiune demarorul, injectia este controlata de traductorul 5, functie de temperatura lichidului de racire. Traductorul de temperatura 4, poate fi înlocuit si cu un releu de temporizare, al carui timp de actionare scade cu cresterea temperaturii. Marirea debitului de aer la regimurile joase de functionare se obtine cu ajutorul supapei 10, care deschide un canal de ocolire a clapetei de admisie si a carui sectiune de trecere este functie de temperatura. Ca reglaje suplimentare si corectii se aplica o îmbogatire la mersul în gol si la plina sarcina, comanda fiind data de un contact 11, legat cu clapeta de admisie. Releul de protectie 12 împiedica alimentarea pompei de combustibil 7 si a supapei  10 când motorul este oprit, iar aprinderea este cuplata.

MONO - J etronic constituie un sistem de injectie, care utilizeaza un singur injector electromagnetic, situat într-o pozitie centrala în colectorul de admisie, înaintea clapetei de acceleratie, cu pulverizare intermitenta si reglaj prin pozitia clapetei de acceleratie. Sistemul de alimentare cu combustibil consta în: rezervor, pompa electrica, filtru, regulator de presiune, injector. Diferenta dintre presiunea combustibilului si presiunea în colectorul de admisie este tinuta constanta pe injectorul de joasa presiune la o valoare de 0,1Mpa de catre un sistem  de reglare hidraulic.

1 - rezervor de combustibil               6 - injector

2 - pompa de benzina                       7 - regulator de presiune

3 - filtru                                             8 - distribuitorul de aprindere

4 - potentiometrul clapetei                9 - sonda lambda

5 - unitate de comanda                    10 - bujie.

Monotronic este un sistem relativ nou care încearca sa optimizeze pe cât posibil amestecul din camera de ardere. În acest caz dispare ruptorul-distribuitorul, un element mecanic si se introduce o aprindere electronica de înalta calitate.

Pompa de alimentare este o pompa electrica care refuleaza combustibilul la o presiune de 0,25 Mpa. Un circuit electronic de supraveghere împiedica refularea combustibilului, când aprinderea este sub tensiune si motorul s-a oprit de exemplu în cazul unui accident.

Aceasta instalatie s-a dovedit economica si foarte ecologica în acelasi timp. Unitatea electronica de comanda (calculatorul) prelucreaza digital semnalele de intrare si calculeaza durata de injectie si sfârsitul injectarii combustibilului. Ea cuprinde un microprocesor specializat, un program implementat într-o memorie de date, un convertor analog/digital, un multiplexor de intrare amplificatoare de intrare si iesire. Unitatea determina o durata de injectie de baza pornind de la unghiul de deschidere al clapetei de acceleratie si de la turtie. Ea cuprinde o memorie de baza de date cu 15 unghiuri ale clapetei si 15 puncte de turatie. Aceste 225 de puncte de referinta memorate pentru λ = 1, vor corespunde tot atâtor durate de injectie de baza. Microprocesorul are implementat un algoritm adaptiv, care va înregistra o abatere sigura de la valori din baza de date, astfel, tolerantele individuale ale instalatiei de injectie sau ale motorului vor fi compensate.

 
1 -rezervor                                                  22 - disp. de reglare a aerului

2 - pompa de benzina                                23 - senzor de presiune

3 - filtru de benzina                                    24 - senzor inf. calc de poz. PMI

4 - rampa comuna                                     25 - acumulator

5 - supapa de retur                                    26 - contact de pornire

6 - dispozitiv cu supapa unisens               27 - releu de pornire

7 - unitate electronica centrala (ECU)       28 - releu de pornire

8 - bobina de inductie

9 - circuit electric de aprindere

10 - bujie

11 - injector

12 - injector de pornire

13 - dispozitiv de reglare a aerului

14 - clapeta de acceleratie

15 - traductor ce masoara pozitia clapetei de acceleratie

16 - debitmetru

17 - senzor ce controleaza informatia preluata de debitmetru cu cea de intrare

18 - sonda lambda

19 - senzor

20 - senzor de temperatura

21 - regulator de aer.

Sistemul a fost într-o continua perfectionare asadar din 2002, motorele de la Wolksvagen erau echipate cu un nou sistem de injectie mult mai performant, atât din punct de vedere economic cât si ecologic. Noul sistem era numit FSI si ca particularitati foloseste tot mai mult electronica, unitatea de comanda jucând un rol esential în functionarea optima a motorului. În loc de 225 de puncte de referinta FSI - ul foloseste 400 de puncte, iar λ =1, este înlocuit cu 1< λ < 1,1 care compenseaza pierderile de energieprin frecare în mecanismele existente în motor.

  

Constructorii de motoare nu au ramas indiferenti la aparitia acestui nou sistem. Raspusul la aceasta provocare vine numai peste câteva luni din partea firmei Peugeot care echipeaza modelele 207, initial si ulterior 307 cu motoare HPi. Este urmat îndeaproape de Citroen care echipeaza modelele Picasso cu noul motor.

Injectia directa multipla sau Stratified - Charged Gsoline

Mercedes - Benz a anuntat la începutul lunii martie 2008, lansarea unei premiere mondiale în materie de inovatii tehnice: comercializarea primului motor cu injectie multipla de benzina, direct în cilindru. Este vorba de modelul Classe CLS care a inaugurat în toamna anului 2008 un nou motor cu 6 cilindri 350 CGI (Stratified - Charged Gsoline Injection) cu injectie directa si o putere de 292 CP. În ciuda acestor performante Mercedes promite un consum mediu limitat la 9,1 l/100km. Posibilitatea de a controla injectia de benzina în fiecare cilindru face posibila marirea perioadei în care motorul poate functiona cu un amestec sarac în benzina si exces de aer. Oficialii Mercedes sustin ca este posibila atingerea vitezei de 120 km/h cu un amestec sarac, datorita noii tehnolgii. Un astfel de amestec sarac în benzina poate fi aprins datorita inovatiei injectiei multiple care face ca picaturile fine de benzina sa fie concentrate în partea superioara a camerei de combustie, doar în jurul bujiei.

Gestinarea electronica si programele de proiectare asistata de calculator au permis crearea unor modele experimentale care demonstreaza ca o asezare " în sandvis" a amestecului aer- benzina în camera de ardere duce la o eficientizare a arderii. Ideea de baza este sa injectezi o cantitate mai mica de benzina la aceeasi cantitate de aer aspirata în camera de arder. Pentru a obtine arderea amestecului cu o cantitate minima de benzina, este nevoie ca aceasta sa fie injectata si sa ramâna în jurului capului bujiei, unde se va forma arcul electric, declansator al exploziei din cilindru. Pe masura ce se îndeparteaza de capul bujiei, concentratia de benzina trebuie sa fie din ce în ce mai mica, strat dupa strat. Pentru a reusi acest lucru, inginerii au coceput în capul pistonului un "caus" , o cupa în care amestecul formeaza un vârtej controlat.

Conceputa pe calculator, forma cupei permite amestecului aer - benzina sa se roteasca în jurul bujiei. În momentul în care apare scânteia bujiei amestecul se aprinde mai întâi în aceasta cupa, dupa care flacara exploziei se propaga catre restul zonei din cilindru. Strat dupa strat, în ciuda scaderii concentratiei de benzina injectata, explozia câstiga în putere. Stratificarea amestecului si controlul timpilor de injectie necesita gestiunea electronica si injectoare de mare precizie. Peste un anumit regim de turatie si de putere motorul intra într-un regim normal de injectie, cu amestec omogen aer benzina, la fel ca într-un motor cu injectie clasica.

Secretul acestui tip de amestec consta si în varierea deschiderii supapelor, prin alungirea sau scurtarea timpului în care acestea stau deschise, permitând admisia unei cantitati variabile de aer, ceea ce duce la formarea vârtejului din jurul bujiei. De asemenea injectia benzinei se face diferit în diverse faze ale aprinderii. În momentele în care motorul merge la turatii scazute si în regim de putere scazuta, benzina este injectata în cantitate mai mica. Spre exemplu, pâna la viteza de 120 km/h motorul poate functiona cu exces de aer si amestec "saracit".

Economia de combustibil poate atinge 1,5 l% fata de un motor V6 de 3,5l cu injectie conventionala. Tehnologia CGI a putut fi dezvoltata si datorita injectoarelor piezoelectrice care se pot deschide si închide în doar câteva milisecunde. Acestea sunt realizate cu microcristale minerale care genereaza electricitate în momentul în care sunt supuse unor presiuni mari sau invers, se deformeaza atunci când sunt stimulate electric.

Când calculatorul central trimite semnale electrice, cristalele se deformeaza si retrag acul injectorului, pulverizând benzina. De aceea, viteza acestui tip de injector este mult mai mare decât cea unui injector clasic.

De asemenea, presiunea în injector este de 5 ori mai mare spre deosebire de sistemele de injectie clasice. Rapiditatea injectoarelor piezo face ca aceasta sa poata pulsa benzina în cilindru de mai multe ori în doar câteva fractiuni de secunda. Singurul dezavantaj al acestui sistem este faptul ca motorul CGI trebuie sa functioneze cu benzina care are un continut foarte scazut de sulf.

Sinoptica injectiei de benzina.

Sinoptica injectiei presiune / viteza si debit masic / viteza.

Datorita acestui ansamblu de informatii, sistemul de injectie electronic de benzina poate gestiona cu precizie, cu ajutorul comenzilor, urmatoarele

                Injectia benzinei,

                Aprinderea,

                Nivelul de poluare al motorului,

Iar pentru anumite vehicule participa la gestionarea diferitelor sisteme (climatizare, antidemaraj,.).

8.1.4.    Amplasarea componentelor

1 Calculator electronic. 2 Captorul de pozitie/viteza si dantura . 3 Captorul de presiune colector. 4 Rampa si injectoarele de benzina. 5 Corpul clapeta cu potentiometru. 6 Actuator relanti. 7 Bobine aprindere.	8 Captor temperatura aer. 9 Captor temperatura apa. 10 Sonda de oxigen.   11 Pompa electrica si regulator de presiune carburant 12 Senzor de detonatii. 13 Canistra cu carbon activ. 14 E.G.R.