Pomyśl o elektronicznym wtrysku paliwa (EFI) jako o cyfrowym następcy gaźnika. Skomputeryzowany „mózg” kontroluje mieszankę wewnątrz silnika. Jeśli zostanie to wykonane nieprawidłowo, możesz marnować paliwo i uszkodzić silnik. Jeśli zrobisz to poprawnie, wszystko będzie działać jak w zegarku.
Gaźniki dominują od dziesięcioleci. Potem przyszedł czas na elektroniczny układ wtrysku paliwa. Stało się opcjonalne pod koniec lat pięćdziesiątych, a wyposażenie standardowe w latach dziewięćdziesiątych. Obecnie, jeśli Twój samochód nie ma EFI…
Mapa paliwowa jest sercem tego systemu. Informuje komputer dokładnie, ile paliwa należy wtrysnąć, na podstawie warunków w czasie rzeczywistym. Każda decyzja podejmowana jest w oparciu o trzy cele:
- Wydajność: Maksymalizuje prędkość i przyspieszenie.
- Oszczędność: Wykorzystaj w pełni każdy kilometr na pełnym baku.
- Przyjazny dla środowiska: Utrzymanie czystości spalin.
Zrozumienie, jak działa to mapowanie, jest pierwszym krokiem do zdiagnozowania problemów lub wprowadzenia korekt w celu osiągnięcia lepszych wyników. Następnym krokiem jest zrozumienie sprzętu, który to umożliwia.
Sprzęt znajdujący się za kartą
Karty inteligentne nie mogą zostać zrealizowane bez inteligentnego sprzętu. Systemy EFI opierają się na sieci czujników i siłowników komunikujących się z jednostką sterującą silnika (ECU).
Czujniki to Twoje oczy i uszy. Monitorują przepływ powietrza, temperaturę silnika, położenie przepustnicy i poziom tlenu w spalinach. Informacje te są przesyłane do ECU.
Siłowniki to mięśnie. Najważniejszym z nich jest dysza. Wtryskuje paliwo bezpośrednio do kolektora dolotowego lub cylindra. ECU kontroluje czas, w którym wtryskiwacz pozostaje otwarty. Ten czas trwania nazywany jest szerokością impulsu.
Inne elementy obejmują pompę paliwa, która zwiększa ciśnienie w przewodzie paliwowym, oraz przepustnicę, która reguluje przepływ powietrza dolotowego. Każda część musi działać zsynchronizowana. Jeśli jeden z czujników ulegnie awarii, mapa będzie niedokładna. Silnik będzie słabo pracował. Zużycie paliwa wzrośnie. Poziom emisji wzrośnie.
Nie możesz w pełni zrozumieć swojej mapy paliwowej, jeśli nie wiesz, skąd pochodzą dane. Sercem wszystkich układów elektronicznego wtrysku paliwa (EFI) jest ECU (elektroniczna jednostka sterująca). Pomyśl o tym jak o „mózgu” Twojego samochodu. Pobiera surowe dane z czujników rozmieszczonych w komorze silnika i kabinie i przekształca ten „szum” w rozwiązania zapewniające płynną pracę silnika.
Samo ECU to po prostu czarne plastikowe pudełko z wewnętrznymi obwodami. Jednak miejsce jego montażu zależy od producenta. Niektórzy instalują go w komorze silnika obok akumulatora. Inni chowają go obok kolumny kierownicy, pod schowkiem, a nawet pod siedzeniem pasażera. Lokalizacje mogą się różnić. Funkcja – nie.
Ale mózg bez narządów zmysłów jest bezużyteczny. To samo tyczy się ECU. Wymagany jest sygnał wejściowy. Czujników, których awarię może powodować niezamontowany wskaźnik Check Engine, jednak tylko część z nich bierze udział w budowaniu mapy paliwowej. Są to ważne dane wejściowe, które informują ECU, ile paliwa należy wtrysnąć do cylindra.
Czujniki wykrywające mapę
Nie wszystkie czujniki zainstalowane w pojeździe są tutaj wymienione. To tylko czynniki determinujące stosunek powietrza do paliwa.
- Czujnik masowego przepływu powietrza (MAF): Ten czujnik mierzy ilość powietrza wprowadzanego do silnika. Na biegu jałowym? Ponieważ nie ma wystarczającej ilości powietrza, ECU zmniejsza dopływ paliwa. Czy chcesz otworzyć przepustnicę? Powietrze napływa do środka. ECU reaguje wtryskiem większej ilości paliwa w zależności od przepływu powietrza. To jest bezpośredni związek.
- Czujniki tlenu (O2): Te czujniki, zainstalowane w układzie wydechowym, monitorują emisję spalin z silnika. Mówiąc dokładniej, szukają niespalonego tlenu i paliwa. Jeśli mieszanka jest zbyt bogata lub zbyt uboga, ECU dynamicznie dostosowuje dawkę wtrysku, aby poprawić wydajność. Jest to sposób samoleczenia ECU.
- Czujnik położenia przepustnicy (TPS): Informuje komputer, jak mocno i szybko naciskasz pedał gazu. Im mocniej naciśniesz, tym szerzej otworzy się przepustnica. Szerszy amortyzator oznacza więcej powietrza. Więcej powietrza oznacza, że ECU musi dodać więcej paliwa, aby utrzymać docelowy współczynnik przyspieszenia.
- Czujnik ciśnienia bezwzględnego w kolektorze dolotowym (MAP): Ten czujnik mierzy zmiany ciśnienia w kolektorze dolotowym. Zasadniczo informuje ECU, jakie obciążenie jest przykładane do silnika. Będziesz ciągnął przyczepę? Wspinaczka na stromą górę? ECU wykrywa wysokie ciśnienie i rozumie, że musi ciężej pracować. Wysokie ciśnienie zmniejsza poziom podciśnienia i ilość wtryskiwanego paliwa gwałtownie wzrasta.
Niskie ciśnienie oznacza mniejsze obciążenie, więc ECU dostarcza mniej paliwa.
* Czujnik prędkości pojazdu (VSS): Prosty, ale ważny czujnik. Przesyła prędkość pojazdu do ECU. Dane te regulują dostarczanie paliwa w zależności od prędkości, a także sterują prędkościomierzem i tempomatem.
Gdzie jest mapa?
Innymi słowy, sprzęt jest już gotowy. Istnieją czujniki, które dostarczają informacji. Ale gdzie jest sama prawdziwa mapa? To nie jest obiekt fizyczny. Nie znajdę tego w schowku. To kolejny element układanki. Przygotuj papier milimetrowy.
Karta paliwowa
Mapa paliwa to zasadniczo siatka 3D przechowywana w pamięci ECU. To nie jest jeden numer. To złożona macierz punktów danych. Każdy punkt wiąże obciążenie silnika (zwykle określane przez czujnik MAP lub MAF) z prędkością obrotową silnika.
Przy niskich obrotach i przy małych obciążeniach (na biegu jałowym lub podczas jazdy) mapa wymaga bardzo specyficznej ubogiej mieszanki. Celem jest tutaj efektywność. Ale kiedy otwierasz przepustnicę przy wysokich obrotach, mapa się zmienia. Potrzebujesz bogatszej mieszanki. Dlaczego? Ponieważ wymaga więcej paliwa. ECU skanuje tę sieć miliony razy na sekundę.
Nie jest statyczny. Nowoczesne ECU potrafią się dostosować. Oni się uczą. Jeśli czujnik tlenu z czasem zgłosi bogatą mieszankę, ECU może nieznacznie przesunąć mapę, aby to skompensować. Gdy zmienisz nawyki jazdy, ECU w ciągu kilku sekund dostosuje krótkoterminową korektę zużycia paliwa. Mapa to podstawa, ale prawdziwą magią jest sposób, w jaki ECU przetwarza ją w czasie rzeczywistym.
W tym miejscu teoria spotyka się z drogą. Zrozumienie tej siatki pomoże wyjaśnić, dlaczego tuning może przyspieszyć Twój samochód, jak wadliwy czujnik MAF może zmniejszyć zużycie paliwa i dlaczego…
Jednostka sterująca silnika (ECU) nie potrzebuje wskazówek wizualnych do sterowania pojazdem. On po prostu kalkuluje. A co z nami, ludźmi? Wizualizacja może pomóc. Nie potrzebujesz prawdziwego papieru milimetrowego, ale wizualizacja go w głowie sprawia, że logika staje się jaśniejsza. To jest karta paliwowa. To jak algebra w szkole średniej, ale określa, jak samochód oddycha.
Rozważmy prosty układ współrzędnych X-Y. Oś X przebiega poziomo. Pokazuje obroty na minutę (RPM). Jest to prędkość obrotowa wewnętrznych części silnika. To zależy od tego, co robisz. Przetaktowywanie na biegu jałowym. Holowanie ciężkich ładunków.
Oś Y przebiega pionowo. Reprezentuje obciążenie silnika. Jest to energia potrzebna do wykonania zadania. Wysokie obciążenie oznacza duże zapotrzebowanie na energię. Niskie obciążenie oznacza jazdę po autostradzie lub pracę na biegu jałowym.
Następnie narysuj punkty na tym wykresie. Każdy punkt reprezentuje konkretny scenariusz jazdy. Takich kombinacji są setki. W każdym momencie ECU decyduje, co powiedzieć wtryskiwaczom.
Wyobraź sobie, że ciągniesz z dużą prędkością przyczepę siodłową pod górę w Górach Skalistych. Silnik jest pod dużym obciążeniem. Potrzebuje mnóstwo energii. ECU zbiera dane z czujników. Sprawdza prędkość samochodu. Mierzy ciśnienie dolotowe. Kontroluje temperaturę. Na tej wyimaginowanej siatce kreśli konkretny punkt. Komputer jest zaprogramowany tak, aby reagować na dokładnie tę współrzędną. Wysyła sygnał do wtryskiwaczy. Nie jest wymagana żadna interwencja ze strony kierowcy. To po prostu działa.
Gdy ECU przetwarza dane z czujników na podstawie mapy, dostosowuje trzy kluczowe zmienne, aby zapewnić optymalną pracę silnika.
- Zużycie paliwa: Ilość wtryskiwanego paliwa.
- Kąt wyprzedzenia zapłonu: Gdy świeca zapłonowa zapali się.
- Prędkość biegu jałowego: Szybkość obrotów silnika, gdy samochód stoi.
System jest automatyczny. Ale możesz interweniować. Możliwa jest również zmiana ECU. Istnieje możliwość modernizacji czujników. Możesz samodzielnie dostosować mapę. Następnie przyjrzymy się ulepszaniu i rozwiązywaniu problemów z systemem wyświetlania poziomu paliwa.
Wymiana karty paliwowej
Dostrojony do wygrywania wyścigów dragsterów lub oszczędzania paliwa?
Kiedy zaczynasz majstrować przy mapie paliwa, zwykle zaliczasz się do jednej z dwóch grup. Są wyczynowi kierowcy desperacko pragnący wygrać każdy ułamek sekundy na ćwierć mili. Są też oszczędni kierowcy, którzy chętnie poświęcą moc na rzecz mniejszego zużycia paliwa.
Jeśli w sobotnie wieczory gonisz za zwycięstwami na torze wyścigowym, możesz przeprogramować ECU, aby dostarczał więcej paliwa do mieszanki. Tak, wydasz więcej gazu. Tak, prawdopodobnie zobaczysz niespalone węglowodory zatykające układ wydechowy. Jeśli jednak utrzymuje rotację opon i kontrolę czasu, jest to akceptowalna cena.
Zmień skrypt. Jeśli należysz do grupy oszczędnej pod względem zużycia paliwa, szukasz uboższej mieszanki paliwowo-powietrznej. Poświęcasz tutaj surową moc. Silnik zużywa mniej paliwa, co oznacza lepsze mpg. Aby wykonać tę samą pracę, zużywasz mniej zasobów. Rynek wtórny również to rozumie. Na rynku dostępne są regulowane czujniki ciśnienia w kolektorze (MAP), które zostały specjalnie zaprojektowane, aby pomóc tym sterownikom osiągnąć dodatkową wydajność.
Pułapka czujnika
Oto haczyk, którego brakuje większości ludzi. Wewnętrzne dane ECU są tak inteligentne, jak czujniki, które je zasilają. Jeśli jeden z tych czujników jest uszkodzony, „mózgi” systemu są ślepe. Nie potrafi prawidłowo wyregulować wtryskiwaczy, gdyż działa w oparciu o błędne informacje.
Awarie zwykle nie są usterkami zaawansowanych technologii. Często jest to po prostu zabrudzony czujnik. Lub skorodowane połączenie elektryczne. Czasem okablowanie się poluzuje. Czasami sam czujnik po prostu zawodzi i zamiast sygnałów zaczyna wysyłać śmieci.
Co się stanie, jeśli czujnik masowego przepływu powietrza (MAF) ulegnie awarii?
Wróćmy do scenariusza z dużym obciążeniem. Holujesz samochód kempingowy pod strome wzgórze w Górach Skalistych. Silnik pracuje na granicy swoich możliwości. Jeśli Twój czujnik masowego przepływu powietrza (MAF) jest uszkodzony, może poinformować ECU, że do silnika dostaje się bardzo mało powietrza.
Komputer w to wierzy.
Na podstawie tego kłamstwa przesuwa punkt operacyjny na mapie paliwowej. Nie wie, że potrzeba więcej paliwa, aby obsłużyć tak ogromny przepływ powietrza. Nie sygnalizuje otwarcia wtryskiwaczy. Wynik? Silnik umiera z głodu. Wygląda na ospałego. Nie ma energii, aby unieść taki ciężar, ponieważ otrzymuje niewłaściwą mieszankę.
Mapa paliwa w ECU jest w stanie zoptymalizować mieszankę paliwowo-powietrzną w celu uzyskania maksymalnej wydajności i osiągów w każdych warunkach. Ale tylko wtedy, gdy czujniki powiedzą prawdę.
Więcej informacji
Powiązane artykuły z HowStuffWorks
-
Jak działają układy wtrysku paliwa
-
Jak działają układy zapłonowe w samochodach?
-
Jak działają silniki samochodowe?
-
Jak działają katalizatory?
-
Jak działa benzyna?
-
Jak działa gospodarka wodorowa?
Dodatkowe przydatne linki
-
Magazyn samochodowy
-
Autostalk.com
Źródła
-
Magazyn samochodowy. „EFI: przepływ masowy a gęstość prędkości”. (dostęp: 18.12.2008) http://www.carcraft.com/techarticles/electronic_fuel_injection/index.html
-
Cyfrowa technologia paliwowa PowerCard. „Często zadawane pytania”. (dostęp: 18.12.2008) http://www.powercardtuning.com/support/faqs.aspx
-
Smith, Jeff. „Przewodnik po zrozumieniu elektronicznego wtrysku paliwa”. Chevy o wysokich osiągach. (dostęp: 18.12.2008) http://www.chevyhi Performance.com/techarticles/49279_fuel_injection_basics/index.html
-
Robinson, Kelsey i in. „Inżynieria samochodowa: projektowanie mapy paliwowej”. Rutgers University, 2007. (dostęp: 18.12.2008) http://www.osd.rutgers.edu/gs/07papers/auto.pdf
— Thorbjornsen, Tom. „Krótki kurs elektroniki samochodowej.” Amerykański pokaz samochodów. (dostęp: 18.12.2008) http://www.americascarshow.com/Detail.aspx?dct=54&id=3079&mid=1638
