Il sistema di iniezione del carburante viene utilizzato per dosare l'alimentazione di carburante al motore a combustione interna in un momento rigorosamente definito. Potenza, efficienza e dipendono dalle caratteristiche di questo sistema. I sistemi di iniezione possono avere diversi design e versioni, che ne caratterizzano l'efficienza e la portata.

Breve storia dell'aspetto

Il sistema di iniezione del carburante iniziò ad essere introdotto attivamente negli anni '70, come reazione all'aumento del livello di emissioni inquinanti nell'atmosfera. È stato preso in prestito dall'industria aeronautica ed era un'alternativa ecologica a un motore a carburatore. Quest'ultimo era dotato di un sistema di alimentazione del carburante meccanico, in cui il carburante entrava nella camera di combustione a causa della differenza di pressione.

Il primo sistema di iniezione era quasi completamente meccanico ed era caratterizzato da una bassa efficienza. La ragione di ciò era il livello insufficiente di progresso tecnologico, che non poteva rivelare appieno il suo potenziale. La situazione è cambiata alla fine degli anni '90 con lo sviluppo dei sistemi elettronici di controllo del motore. La centralina elettronica iniziò a controllare la quantità di carburante iniettato nei cilindri e la percentuale dei componenti della miscela aria-carburante.

Tipi di sistemi di iniezione per motori a benzina

Esistono diversi tipi principali di sistemi di iniezione del carburante, che differiscono nel modo in cui si forma la miscela aria-carburante.

Iniezione singola o iniezione centrale

Schema di funzionamento del sistema monoiniezione

Lo schema di iniezione centrale prevede la presenza di uno, che si trova nel collettore di aspirazione. Tali sistemi di iniezione possono essere trovati solo su autovetture più vecchie. Si compone dei seguenti elementi:

• Regolatore di pressione: fornisce una pressione di esercizio costante di 0,1 MPa e previene la comparsa di sacche d'aria all'interno.
• Ugello di iniezione: esegue una fornitura pulsata di benzina al collettore di aspirazione del motore.
• — regola il volume dell'aria fornita. Può essere azionato meccanicamente o elettricamente.
• Unità di controllo - è costituita da un microprocessore e da un'unità di memoria che contiene i dati di riferimento delle caratteristiche di iniezione del carburante.
• Sensori per posizione albero motore, posizione farfalla, temperatura, ecc.

I sistemi di iniezione benzina con un solo ugello funzionano secondo il seguente schema:

• Il motore è in funzione.
• I sensori leggono e trasmettono informazioni sullo stato del sistema all'unità di controllo.
• I dati ricevuti vengono confrontati con la caratteristica di riferimento e, sulla base di queste informazioni, l'unità di controllo calcola l'istante e la durata dell'apertura dell'ugello.
• Un segnale viene inviato alla bobina elettromagnetica per aprire l'ugello, che porta alla fornitura di carburante al collettore di aspirazione, dove si miscela con l'aria.
• Ai cilindri viene fornita una miscela di carburante e aria.

Iniezione multiporta (MPI)

Un sistema di iniezione multiporta è costituito da elementi simili, ma in questo design sono presenti ugelli separati per ciascun cilindro, che possono essere aperti contemporaneamente, in coppia o uno alla volta. La miscelazione di aria e benzina avviene anche nel collettore di aspirazione, ma, a differenza della monoiniezione, il carburante viene fornito solo ai condotti di aspirazione dei cilindri corrispondenti.

Schema di funzionamento del sistema ad iniezione distribuita

Il controllo è effettuato dall'elettronica (KE-Jetronic, L-Jetronic). Si tratta di sistemi di iniezione del carburante Bosch universali ampiamente utilizzati.

Il principio di funzionamento dell'iniezione distribuita:

• L'aria viene fornita al motore.
• Con l'aiuto di una serie di sensori, vengono determinati il ​​\u200b\u200bvolume d'aria, la sua temperatura, la velocità di rotazione dell'albero motore, nonché i parametri della posizione dell'acceleratore.
• Sulla base dei dati ricevuti, l'unità di controllo elettronica determina la quantità di carburante ottimale per la quantità di aria in ingresso.
• Viene dato un segnale e gli ugelli corrispondenti vengono aperti per il periodo di tempo richiesto.

Iniezione diretta di carburante (GDI)

Il sistema prevede l'alimentazione di benzina tramite ugelli separati direttamente alle camere di combustione di ciascun cilindro ad alta pressione, dove viene contemporaneamente fornita aria. Questo sistema di iniezione fornisce la concentrazione più accurata della miscela aria-carburante, indipendentemente dalla modalità di funzionamento del motore. Allo stesso tempo, la miscela brucia quasi completamente, riducendo così la quantità di emissioni nocive nell'atmosfera.

Schema del sistema di iniezione diretta

Un tale sistema di iniezione è complesso e sensibile alla qualità del carburante, il che lo rende costoso da fabbricare e da far funzionare. Poiché gli iniettori operano in condizioni più aggressive, per il corretto funzionamento di tale sistema è necessario garantire un'elevata pressione del carburante, che deve essere di almeno 5 MPa.

Strutturalmente, il sistema di iniezione diretta comprende:

• Pompa del carburante ad alta pressione.
• Controllo della pressione del carburante.
• Rail carburante.
• Valvola di sicurezza (installata sulla rotaia del carburante per proteggere gli elementi del sistema dall'aumento della pressione oltre il livello consentito).
• Sensore di alta pressione.
• Ugelli.

Un sistema di iniezione elettronica di questo tipo di Bosch ha ricevuto il nome MED-Motronic. Il principio del suo funzionamento dipende dal tipo di formazione della miscela:

• Stratificato: implementato a regimi del motore bassi e medi. L'aria viene immessa nella camera di combustione ad alta velocità. Il carburante viene iniettato verso e, mescolandosi con l'aria lungo il percorso, si accende.
• Stechiometrico. Quando si preme il pedale dell'acceleratore, l'acceleratore si apre e il carburante viene iniettato contemporaneamente all'alimentazione dell'aria, dopodiché la miscela si accende e brucia completamente.
• Omogeneo. Nei cilindri viene provocato un intenso movimento d'aria, mentre la benzina viene iniettata sulla corsa di aspirazione.

In un motore a benzina, questa è la direzione più promettente nell'evoluzione dei sistemi di iniezione. È stato implementato per la prima volta nel 1996 sulle autovetture Mitsubishi Galant e oggi la maggior parte delle più grandi case automobilistiche lo installa sulle proprie auto.

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In questo articolo, puoi facilmente trovare risposte a domande abbastanza comuni:

• Che cos'è un sistema di iniezione e come funziona?
• I principali tipi di schemi di iniezione;
• Che cos'è l'iniezione di carburante e che effetto ha sulle prestazioni del motore?

Che cos'è un sistema di iniezione del carburante e come funziona?

Le auto moderne sono dotate di vari sistemi per la fornitura di benzina. Il sistema di iniezione del carburante, o come viene anche chiamato iniettore, fornisce la fornitura di una miscela di benzina. Sui motori moderni, il sistema di iniezione ha completamente sostituito lo schema di alimentazione del carburatore. Nonostante ciò, tra gli automobilisti fino ad oggi non esiste un'opinione univoca su quale sia il migliore, perché ognuno di essi ha i suoi vantaggi e svantaggi. Prima di comprendere il principio di funzionamento e i tipi di sistemi di iniezione del carburante, è necessario comprenderne gli elementi. Pertanto, il sistema di iniezione del carburante è costituito dai seguenti elementi principali:

• Valvola a farfalla;
• Ricevitore;
• Quattro ugelli;
• Canale.

Consideriamo ora il principio di funzionamento del sistema di alimentazione del carburante al motore. L'alimentazione dell'aria è regolata da una valvola a farfalla e, prima di essere divisa in quattro flussi, si accumula nel ricevitore. Il ricevitore è necessario per il corretto calcolo della portata massica dell'aria, poiché viene eseguita la misurazione della portata massica totale o della pressione nel ricevitore. Il ricevitore deve essere di dimensioni sufficienti per escludere la possibilità di mancanza d'aria dei cilindri durante un elevato consumo d'aria, nonché per attenuare la pulsazione all'avvio. Quattro ugelli si trovano nel canale in prossimità delle valvole di aspirazione.

Il sistema di iniezione del carburante viene utilizzato sia sui motori a benzina che diesel. Inoltre, la progettazione e il funzionamento della fornitura di benzina di motori diesel e benzina presentano differenze significative. Sui motori a benzina, mediante l'alimentazione del carburante, si forma una miscela aria-carburante omogenea, che viene accesa forzatamente da scintille. Nei motori diesel, la miscela di carburante viene fornita ad alta pressione, la dose della miscela di carburante viene miscelata con aria calda e si accende quasi immediatamente. La pressione determina la dimensione della porzione della miscela di carburante iniettata, e quindi la potenza del motore. Pertanto, la potenza del motore è direttamente proporzionale alla pressione. Cioè, maggiore è la pressione di alimentazione del carburante, maggiore è la potenza del motore. Lo schema della miscela di carburante è parte integrante del veicolo. Il principale "corpo" funzionante di assolutamente ogni schema di iniezione è l'ugello.

Sistema di iniezione del carburante su motori a benzina

A seconda del metodo di formazione della miscela aria-carburante, tali sistemi di iniezione centrale si distinguono, tipo diretto e distribuito. Il sistema di iniezione distribuito e centrale è uno schema di pre-iniezione. Cioè, l'iniezione in essi avviene senza raggiungere la camera di combustione, che si trova nel collettore di aspirazione.

L'iniezione centrale (o monoiniezione) avviene mediante un unico ugello, installato nel collettore di aspirazione. Ad oggi un sistema di questo tipo non viene prodotto, ma si trova ancora sulle autovetture. Questo tipo è abbastanza semplice e affidabile, ma ha un aumento dei costi del carburante e basse prestazioni ambientali.

L'iniezione di carburante distributiva è la fornitura di una miscela di carburante al collettore di aspirazione attraverso un iniettore di carburante separato per ciascun cilindro. Nel collettore di aspirazione si forma una miscela aria-carburante. È lo schema di iniezione del carburante più comune sui motori a benzina. Il primo e principale vantaggio del tipo distribuito è l'economia. Inoltre, grazie a una combustione più completa del carburante in un ciclo, le auto con questo tipo di iniezione danneggiano meno l'ambiente con emissioni nocive. Con un dosaggio accurato della miscela di carburante, il rischio di malfunzionamenti imprevisti durante il funzionamento in modalità estreme si riduce quasi a zero. Lo svantaggio di questo tipo di sistema di iniezione è il design piuttosto complesso e completamente dipendente dall'elettronica. A causa dell'elevato numero di componenti, riparazioni e diagnostica di questo tipo sono possibili solo nelle condizioni di un centro di assistenza automobilistica.

Uno dei tipi più promettenti di alimentazione del carburante è un sistema di iniezione diretta del carburante. La miscela viene immessa direttamente nella camera di combustione di tutti i cilindri. Lo schema di alimentazione consente di creare la composizione ottimale della miscela aria-carburante durante il funzionamento di tutte le modalità operative del motore, aumentare il livello di compressione, il risparmio di carburante, aumentare la potenza e anche ridurre le emissioni nocive. Lo svantaggio di questo tipo di iniezione risiede nel design complesso, nonché negli elevati requisiti operativi. Al fine di ridurre il livello di emissioni di particolato nell'atmosfera insieme ai gas di scarico, viene utilizzata l'iniezione combinata, che combina lo schema di alimentazione diretta e distribuita di benzina su un unico motore a combustione interna.

L'iniezione di carburante in un motore può essere controllata elettronicamente o meccanicamente. Il migliore è il controllo elettronico, che consente un notevole risparmio nella miscela combustibile, nonché la riduzione delle emissioni nocive. L'iniezione della miscela di carburante nello schema può essere pulsata o continua. Il più promettente ed economico è l'iniezione pulsata di una miscela combustibile, che utilizza tutti i tipi moderni. In un motore, questo circuito è solitamente combinato con l'accensione per formare un circuito combinato carburante/accensione. Il coordinamento del funzionamento degli schemi di alimentazione del carburante è assicurato dal circuito di controllo del motore.

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Uno dei sistemi di lavoro più importanti di quasi tutte le auto è il sistema di iniezione del carburante, perché è grazie ad esso che viene determinata la quantità di carburante necessaria al motore in un determinato momento. Oggi considereremo il principio di funzionamento di questo sistema utilizzando l'esempio di alcuni dei suoi tipi e faremo anche conoscenza con i sensori e gli attuatori esistenti.

1. Caratteristiche del sistema di iniezione del carburante

Sui motori prodotti oggi, il sistema a carburatore non è stato utilizzato per molto tempo, che si è rivelato completamente sostituito da un nuovo e migliorato sistema di iniezione del carburante. È consuetudine chiamare iniezione di carburante un sistema per la fornitura dosata di fluido combustibile ai cilindri di un motore di un veicolo. Può essere installato sia su motori a benzina che diesel, tuttavia è chiaro che il design e il principio di funzionamento saranno diversi. Se utilizzato su motori a benzina, quando viene iniettato, appare una miscela aria-carburante omogenea, che è costretta ad accendersi sotto l'influenza di una scintilla della candela.

Per quanto riguarda il tipo di motore diesel, qui il carburante viene iniettato ad altissima pressione e la porzione richiesta del carburante viene miscelata con aria calda e si accende quasi immediatamente. La dimensione della porzione di carburante iniettata, e allo stesso tempo la potenza totale del motore, è determinata dalla pressione di iniezione. Pertanto, maggiore è la pressione, maggiore diventa la potenza dell'unità di potenza.

Oggi esiste una quantità abbastanza significativa di diversità di specie di questo sistema e le principali tipologie includono: un sistema con iniezione diretta, con monoiniezione, sistemi meccanici e distribuiti.

Il principio di funzionamento del sistema di iniezione diretta (diretta) del carburante è che il liquido del carburante, mediante ugelli, viene fornito direttamente ai cilindri del motore (ad esempio, come un motore diesel). Per la prima volta tale schema fu utilizzato nell'aviazione militare durante la seconda guerra mondiale e su alcune vetture del dopoguerra (la prima fu la Goliath GP700). Tuttavia, il sistema di iniezione diretta di quel tempo non ottenne la dovuta popolarità, a causa delle costose pompe del carburante ad alta pressione necessarie per il funzionamento e della testata originale.

Di conseguenza, gli ingegneri non sono riusciti a ottenere dal sistema precisione e affidabilità di funzionamento. Solo all'inizio degli anni '90 del XX secolo, a causa dell'inasprimento delle norme ambientali, l'interesse per l'iniezione diretta è tornato ad aumentare. Tra le prime aziende a lanciare la produzione di tali motori c'erano Mitsubishi, Mercedes-Benz, Peugeot-Citroën, Volkswagen, BMW.

In generale, l'iniezione diretta potrebbe essere definita l'apice dell'evoluzione dei sistemi di alimentazione, se non per una cosa ... Tali motori sono molto esigenti in termini di qualità del carburante e, quando si utilizzano miscele magre, emettono anche fortemente ossido di azoto, che deve essere affrontato complicando il design del motore.

L'iniezione a punto singolo (chiamata anche "mono-iniezione" o "iniezione centrale") - è un sistema che iniziò ad essere utilizzato negli anni '80 del XX secolo come alternativa al carburatore, soprattutto perché i principi del loro funzionamento sono molto simile: i flussi d'aria vengono miscelati con il liquido del carburante durante il collettore di aspirazione, ma l'ugello è venuto a sostituire il complesso e sensibile alle impostazioni del carburatore. Naturalmente, nella fase iniziale di sviluppo del sistema, non c'era alcuna elettronica e dispositivi meccanici controllavano la fornitura di benzina. Tuttavia, nonostante alcune carenze, l'uso dell'iniezione ha comunque fornito al motore potenze molto più elevate e un'efficienza del carburante significativamente maggiore.

E tutto grazie allo stesso ugello, che ha permesso di dosare il liquido combustibile in modo molto più accurato, spruzzandolo in piccole particelle. Come risultato della miscelazione con l'aria, si è ottenuta una miscela omogenea e quando sono cambiate le condizioni di guida dell'auto e la modalità di funzionamento del motore, la sua composizione è cambiata quasi istantaneamente. Certo, non era senza i suoi lati negativi. Ad esempio, poiché, nella maggior parte dei casi, l'ugello era installato nel corpo dell'ex carburatore e sensori ingombranti rendevano difficile la "respirazione del motore", il flusso d'aria che entrava nel cilindro incontrava una forte resistenza. Dal punto di vista teorico, un tale inconveniente potrebbe essere facilmente eliminato, ma con l'attuale cattiva distribuzione della miscela di carburante, allora nessuno potrebbe fare nulla. Questo è probabilmente il motivo per cui, ai nostri tempi, l'iniezione a punto singolo è così rara.

Il sistema di iniezione meccanica apparve alla fine degli anni '30, quando iniziò ad essere utilizzato nei sistemi di alimentazione del carburante degli aerei.È stato presentato sotto forma di un sistema di iniezione di benzina di origine diesel, utilizzando pompe del carburante ad alta pressione e ugelli chiusi per ogni singolo cilindro. Quando hanno provato a installarli su un'auto, si è scoperto che non potevano resistere alla concorrenza dei meccanismi del carburatore, e ciò era dovuto alla notevole complessità e all'alto costo della struttura.

Nel 1949, per la prima volta, un sistema di iniezione a bassa pressione fu installato su un'auto MERSEDES, superando immediatamente in termini di prestazioni un sistema di alimentazione a carburatore. Questo fatto ha dato slancio all'ulteriore sviluppo dell'idea dell'iniezione di benzina per auto dotate di motore a combustione interna. Dal punto di vista della politica dei prezzi e dell'affidabilità operativa, il maggior successo in questo senso è stato il sistema meccanico "K-Jetronic" di BOSCH. La sua produzione in serie fu lanciata nel lontano 1951 e, quasi subito, si diffuse in quasi tutti i marchi delle case automobilistiche europee.

La versione multipunto (distribuita) del sistema di iniezione del carburante differisce dalle precedenti in presenza di un singolo ugello, che è stato installato nel tubo di aspirazione di ogni singolo cilindro. Il suo compito è fornire carburante direttamente alla valvola di aspirazione, il che significa preparare la miscela di carburante appena prima che entri nella camera di combustione. Naturalmente, in tali condizioni, avrà una composizione uniforme e approssimativamente la stessa qualità in ciascuno dei cilindri. Di conseguenza, la potenza del motore, la sua efficienza del carburante sono notevolmente aumentate e anche il livello di tossicità dei gas di scarico è ridotto.

Sulla strada per lo sviluppo di un sistema di iniezione distribuita del carburante, a volte sono state incontrate alcune difficoltà, tuttavia, ha continuato a migliorare. Nella fase iniziale era controllato anche meccanicamente, come la versione precedente, tuttavia, il rapido sviluppo dell'elettronica non solo lo ha reso più efficiente, ma gli ha anche dato la possibilità di coordinarsi con il resto dei componenti del design del motore. Si è scoperto così che un motore moderno è in grado di segnalare un malfunzionamento al conducente, se necessario, passare autonomamente alla modalità operativa di emergenza o, con il supporto di sistemi di sicurezza, correggere singoli errori di controllo. Ma tutto questo, il sistema esegue con l'ausilio di determinati sensori, progettati per registrare i minimi cambiamenti nell'attività dell'una o dell'altra parte di esso. Consideriamo i principali.

2. Sensori del sistema di iniezione del carburante

I sensori del sistema di iniezione del carburante sono progettati per acquisire e trasmettere informazioni dagli attuatori alla centralina del motore e viceversa. Questi includono i seguenti dispositivi:

Il suo elemento sensibile è posizionato nel flusso del gas di scarico (scarico) e quando la temperatura operativa raggiunge i 360 gradi Celsius, il sensore inizia a generare il proprio EMF, che è direttamente proporzionale alla quantità di ossigeno nei gas di scarico. Da un punto di vista pratico, quando il circuito di retroazione è chiuso, il segnale del sensore di ossigeno è una tensione che cambia rapidamente tra 50 e 900 millivolt. La possibilità di variare la tensione è causata da un costante cambiamento nella composizione della miscela in prossimità del punto stechiometrico, e il sensore stesso non è adatto a generare una tensione alternata.

A seconda dell'alimentazione, si distinguono due tipi di sensori: con alimentazione pulsata e costante all'elemento riscaldante. Nella versione ad impulsi, la sonda lambda è riscaldata da una centralina elettronica. Se non viene riscaldato, avrà un'elevata resistenza interna, che non gli consentirà di generare la propria EMF, il che significa che l'unità di controllo "vedrà" solo la tensione di riferimento stabile indicata. Durante il riscaldamento del sensore, la sua resistenza interna diminuisce e inizia il processo di generazione della propria tensione, che diventa immediatamente nota alla ECU. Per l'unità di controllo, questo è un segnale di disponibilità all'uso per regolare la composizione della miscela.

Utilizzato per ottenere una stima della quantità di aria che entra nel motore di un'auto. Fa parte del sistema di controllo elettronico del motore. Questo dispositivo può essere utilizzato insieme ad altri sensori, come un sensore di temperatura dell'aria e un sensore di pressione atmosferica, che ne correggono le letture.

Il sensore del flusso d'aria è costituito da due filamenti di platino riscaldati dalla corrente elettrica. Un filo fa passare l'aria attraverso se stesso (raffreddandosi in questo modo) e il secondo è un elemento di controllo. Con l'aiuto del primo filo di platino viene calcolata la quantità di aria che è entrata nel motore.

Sulla base delle informazioni ricevute dal sensore del flusso d'aria, l'ECU calcola la quantità di carburante necessaria per mantenere il rapporto stechiometrico tra aria e carburante nelle modalità di funzionamento del motore indicate. Inoltre, l'unità elettronica utilizza le informazioni ricevute per determinare il punto di regime del motore. Ad oggi, esistono diversi tipi di sensori responsabili del flusso di massa d'aria: ad esempio, a ultrasuoni, a palette (meccanici), a filo caldo, ecc.

Sensore di temperatura del liquido di raffreddamento (DTOZH). Ha la forma di un termistore, cioè un resistore, in cui la resistenza elettrica può variare a seconda degli indicatori di temperatura. Il termistore si trova all'interno del sensore ed esprime un coefficiente di resistenza negativo degli indicatori di temperatura (con il riscaldamento la forza di resistenza diminuisce).

Di conseguenza, ad alta temperatura del liquido di raffreddamento, si osserva una bassa resistenza del sensore (circa 70 ohm a 130 gradi Celsius) ea bassa temperatura è alta (circa 100800 ohm a -40 gradi Celsius). Come la maggior parte degli altri sensori, questo dispositivo non garantisce risultati accurati, il che significa che è possibile parlare solo della dipendenza della resistenza del sensore di temperatura del liquido di raffreddamento dagli indicatori di temperatura. In generale, sebbene il dispositivo descritto praticamente non si rompa, a volte è seriamente "sbagliato".

. È montato sul tubo dell'acceleratore e collegato all'asse dell'ammortizzatore stesso. Si presenta sotto forma di un potenziometro con tre estremità: una è alimentata con alimentazione positiva (5V) e l'altra è collegata a terra. Il terzo pin (dal dispositivo di scorrimento) invia il segnale di uscita al controller. Quando si gira l'acceleratore quando si preme il pedale, la tensione di uscita del sensore cambia. Se l'acceleratore è nello stato chiuso, quindi, di conseguenza, è inferiore a 0,7 V e quando la serranda inizia ad aprirsi, la tensione aumenta e nella posizione completamente aperta dovrebbe essere superiore a 4 V. Seguendo la tensione di uscita del sensore, il controller, a seconda dell'angolo di apertura della valvola a farfalla, esegue la correzione del carburante.

Dato che il controller stesso determina la tensione minima del dispositivo e la assume come valore zero, questo meccanismo non ha bisogno di essere regolato. Secondo alcuni automobilisti, il sensore di posizione dell'acceleratore (se di produzione nazionale) è l'elemento più inaffidabile del sistema, che richiede una sostituzione periodica (spesso dopo 20 chilometri). Andrebbe tutto bene, ma non è così facile effettuare una sostituzione, soprattutto senza avere con sé uno strumento di alta qualità. Si tratta di fissaggio: è improbabile che la vite inferiore venga svitata con un cacciavite convenzionale e, in tal caso, è piuttosto difficile farlo.

Inoltre, durante il serraggio in fabbrica, le viti vengono "piantate" su un sigillante, che "sigilla" così tanto che il tappo spesso si rompe quando viene svitato. In questo caso si consiglia di rimuovere completamente l'intero gruppo acceleratore e, nel peggiore dei casi, sarà necessario estrarlo con la forza, ma solo se si è completamente sicuri che non sia funzionante.

. Serve a trasmettere un segnale al controller sulla velocità e la posizione dell'albero motore. Tale segnale è una serie di ripetuti impulsi di tensione elettrica generati dal sensore durante la rotazione dell'albero motore. Sulla base dei dati ricevuti, il controller può controllare gli iniettori e il sistema di accensione. Il sensore di posizione albero motore è montato sul coperchio pompa olio, ad una distanza di un millimetro (+0,4mm) dalla puleggia albero motore (ha 58 denti disposti a cerchio).

Per consentire la generazione di un “impulso di sincronismo” mancano due denti della puleggia, che sono infatti 56. Quando ruota, i denti del disco modificano il campo magnetico del sensore, creando così un impulso voltaggio. In base alla natura del segnale a impulsi proveniente dal sensore, il controller può determinare la posizione e la velocità dell'albero motore, che consente di calcolare il momento di funzionamento del modulo di accensione e degli iniettori.

Il sensore di posizione dell'albero motore è il più importante di tutti quelli qui elencati e, in caso di malfunzionamento del meccanismo, il motore dell'auto non funzionerà. Sensore di velocità. Il principio di funzionamento di questo dispositivo si basa sull'effetto Hall. L'essenza del suo lavoro è trasferire impulsi di tensione al controller, con una frequenza direttamente proporzionale alla velocità di rotazione delle ruote motrici del veicolo. In base ai connettori del blocco del cablaggio, tutti i sensori di velocità possono presentare alcune differenze. Quindi, ad esempio, nei sistemi Bosch viene utilizzato un connettore di forma quadrata e un connettore rotondo corrisponde al 4 gennaio e ai sistemi GM.

Sulla base dei segnali del sensore di velocità in uscita, il sistema di controllo può determinare le soglie di interruzione del carburante, nonché impostare i limiti elettronici di velocità del veicolo (disponibili nei nuovi sistemi).

Sensore di posizione dell'albero a camme(o come lo chiamo anche io "sensore di fase") è un dispositivo progettato per determinare l'angolo dell'albero a camme e trasmettere le relative informazioni alla centralina elettronica del veicolo. Successivamente, sulla base dei dati ricevuti, il controller può controllare il sistema di accensione e l'alimentazione di carburante a ogni singolo cilindro, cosa che, di fatto, fa.

Sensore di battito utilizzato per cercare scosse di detonazione in un motore a combustione interna. Dal punto di vista costruttivo si tratta di una piastra piezoceramica racchiusa in un alloggiamento, posto sul monoblocco. Al giorno d'oggi, ci sono due tipi di sensori di detonazione: banda larga risonante e più moderna. Nei modelli risonanti, il filtraggio primario dello spettro del segnale viene effettuato all'interno del dispositivo stesso e dipende direttamente dal suo design. Pertanto, su diversi tipi di motore, vengono utilizzati diversi modelli di sensori di detonazione, che differiscono l'uno dall'altro per frequenza di risonanza. La vista a banda larga dei sensori ha una caratteristica piatta nell'intervallo del rumore di detonazione e il segnale è filtrato dall'unità di controllo elettronica. Oggi, i sensori di detonazione risonanti non sono più installati sui modelli di auto di serie.

Sensore di pressione assoluta. Fornisce il monitoraggio dei cambiamenti nella pressione barometrica che si verificano a seguito di cambiamenti nella pressione barometrica e/o cambiamenti di altitudine. La pressione barometrica può essere misurata con l'accensione inserita, prima che il motore si avvii. Con l'ausilio della centralina elettronica è possibile "aggiornare" i dati di pressione barometrica a motore acceso, quando, a regime motore basso, la farfalla è quasi tutta aperta.

Inoltre, utilizzando un sensore di pressione assoluta, è possibile misurare la variazione di pressione nel tubo di aspirazione. Le variazioni di pressione sono causate da variazioni dei carichi del motore e della velocità dell'albero motore. Il sensore di pressione assoluta li trasforma in un segnale di uscita avente una certa tensione. Quando l'acceleratore è in posizione chiusa, il segnale di uscita della pressione assoluta è a tensione relativamente bassa, mentre l'acceleratore completamente aperto è ad alta tensione. La comparsa di un'elevata tensione di uscita è spiegata dalla corrispondenza tra la pressione atmosferica e la pressione all'interno del tubo di aspirazione a tutto gas. La pressione interna del tubo viene calcolata dalla centralina elettronica in base al segnale del sensore. Se si scopre che è alto, è necessaria una maggiore fornitura di fluido combustibile e, se la pressione è bassa, viceversa, ridotta.

(ECU). Sebbene non si tratti di un sensore, ma dato che è direttamente correlato al funzionamento dei dispositivi descritti, abbiamo ritenuto necessario includerlo in questo elenco. L'ECU è il "think tank" del sistema di iniezione del carburante, che elabora costantemente i dati informativi ricevuti dai vari sensori e, sulla base di questi, controlla i circuiti di uscita (sistemi di accensione elettronica, iniettori, regolatore del minimo, vari relè). La centralina è dotata di un sistema diagnostico integrato in grado di riconoscere i malfunzionamenti del sistema e, tramite la spia “CHECK ENGINE”, avvisare il guidatore. Inoltre, memorizza nella sua memoria i codici diagnostici che indicano specifiche aree di guasto, facilitando notevolmente l'esecuzione delle riparazioni.

L'ECU contiene tre tipi di memoria: memoria di sola lettura programmabile (RAM e PROM), memoria ad accesso casuale (RAM o RAM) e memoria programmabile elettricamente (EPROM o EEPROM). La RAM viene utilizzata dal microprocessore dell'unità per la memorizzazione temporanea dei risultati delle misurazioni, dei calcoli e dei dati intermedi. Questo tipo di memoria dipende dalla fornitura di energia, il che significa che richiede un'alimentazione costante e stabile per memorizzare le informazioni. In caso di interruzione di corrente, tutti i codici diagnostici di errore e le informazioni di calcolo memorizzate nella RAM vengono immediatamente cancellati.

La EPROM memorizza il programma operativo generale, che contiene la sequenza dei comandi necessari e varie informazioni di calibrazione. A differenza della versione precedente, questo tipo di memoria non è volatile. La EPROM viene utilizzata per memorizzare temporaneamente i codici password dell'immobilizzatore (sistema antifurto del veicolo). Dopo che il controller ha ricevuto questi codici dall'unità di controllo dell'immobilizzatore (se presente), vengono confrontati con quelli già memorizzati nella EEPROM, quindi viene presa la decisione di consentire o vietare l'avvio del motore.

3. Attuatori del sistema di iniezione

Gli attuatori del sistema di iniezione del carburante sono presentati sotto forma di un ugello, una pompa di benzina, un modulo di accensione, un regolatore del minimo, una ventola di raffreddamento, un segnale di consumo di carburante e un adsorbitore. Consideriamo ciascuno di essi in modo più dettagliato. Ugello. Funge da elettrovalvola con portata normalizzata. Viene utilizzato per iniettare una certa quantità di carburante calcolata per una specifica modalità di funzionamento.

Pompa benzina. Viene utilizzato per trasferire il carburante al rail del carburante, la cui pressione è mantenuta da un regolatore di pressione meccanico del vuoto. In alcune varianti di sistema può essere combinato con una pompa di benzina.

modulo di accensioneè un dispositivo elettronico progettato per controllare il processo di accensione. È costituito da due canali indipendenti per l'accensione della miscela nei cilindri del motore. Nelle versioni più recenti e modificate del dispositivo, i suoi elementi a bassa tensione sono definiti nel computer e, per ottenere un'alta tensione, viene utilizzata una bobina di accensione remota a due canali o quelle bobine che si trovano direttamente sulla candela si.

Regolatore del minimo. Il suo compito è mantenere la velocità impostata in modalità idle. Il regolatore si presenta sotto forma di un motore passo-passo che controlla il canale di bypass dell'aria nel corpo farfallato. Ciò fornisce al motore il flusso d'aria di cui ha bisogno per funzionare, specialmente quando l'acceleratore è chiuso. La ventola del sistema di raffreddamento, come suggerisce il nome, non consente il surriscaldamento delle parti. Controllato dall'ECU, che risponde ai segnali del sensore di temperatura del liquido di raffreddamento. Di norma, la differenza tra le posizioni acceso e spento è di 4-5°C.

Segnale di consumo di carburante- entra nel computer di bordo nel rapporto di 16.000 impulsi per 1 litro calcolato di carburante consumato. Naturalmente si tratta solo di dati approssimativi, perché calcolati in base al tempo totale impiegato per l'apertura degli ugelli. Inoltre, viene preso in considerazione un certo coefficiente empirico, necessario per compensare l'ipotesi nella misurazione dell'errore. Le imprecisioni nei calcoli sono causate dal funzionamento degli iniettori nella sezione non lineare della gamma, dall'uscita del carburante non sincrona e da altri fattori.

Adsorbitore. Esiste come elemento di un circuito chiuso durante il ricircolo dei vapori di benzina. Le norme Euro-2 escludono la possibilità di contatto tra la ventilazione del serbatoio del gas e l'atmosfera e i vapori di benzina devono essere adsorbiti e inviati alla postcombustione durante lo spurgo.

Le prestazioni di qualsiasi veicolo, prima di tutto, sono assicurate dal corretto funzionamento del suo "cuore": il motore. A sua volta, parte integrante dell'attività stabile di questo "organo" è il lavoro ben coordinato del sistema di iniezione, con l'aiuto del quale viene fornito il carburante necessario per il funzionamento. Oggi, grazie a numerosi vantaggi, ha completamente sostituito il sistema a carburatore. Il principale aspetto positivo del suo utilizzo è la presenza di "elettronica intelligente" che fornisce un dosaggio accurato della miscela aria-carburante, che aumenta la potenza del veicolo e aumenta notevolmente l'efficienza del carburante. Inoltre, il sistema di iniezione elettronica contribuisce in misura molto maggiore al rispetto di rigide norme ambientali, il cui rispetto, negli ultimi anni, sta diventando sempre più importante. Considerato quanto sopra, la scelta dell'argomento di questo articolo è più che appropriata, quindi esaminiamo più in dettaglio il principio di funzionamento di questo sistema.

1. Principio di funzionamento dell'iniezione elettronica del carburante

Un sistema di alimentazione del carburante elettronico (o versione più nota del nome "iniettore") può essere installato su auto con motori sia a benzina che a benzina, tuttavia il design del meccanismo in ciascuno di questi casi presenterà differenze significative. Tutti i sistemi di alimentazione possono essere suddivisi secondo i seguenti criteri di classificazione:

- in base al metodo di alimentazione del carburante, si distinguono l'alimentazione intermittente e continua;

Distributori, ugelli, regolatori di pressione, pompe a pistoni si distinguono per la tipologia dei sistemi di dosaggio;

Per il metodo di controllo della quantità di miscela combustibile fornita - meccanica, pneumatica ed elettronica;

I parametri principali per regolare la composizione della miscela sono il vuoto nel sistema di aspirazione, all'angolo dell'acceleratore e il flusso d'aria.

Il sistema di iniezione del carburante dei moderni motori a benzina è controllato elettronicamente o meccanicamente. Naturalmente, un sistema elettronico è un'opzione più avanzata, poiché può fornire un risparmio di carburante molto migliore, emissioni ridotte di sostanze tossiche nocive, maggiore potenza del motore, migliore dinamica generale del veicolo e avviamento a freddo facilitato.

Il primo sistema completamente elettronico era un prodotto rilasciato da una società americana Bendix nel 1950. 17 anni dopo, un dispositivo simile è stato creato da Bosch, dopodiché è stato installato su uno dei modelli Volkswagen. Fu questo evento che segnò l'inizio della distribuzione di massa del sistema di iniezione elettronica del carburante (EFI - Electronic Fuel Injection), non solo sulle auto sportive, ma anche sui veicoli di lusso.

Un sistema completamente elettronico utilizza per il suo lavoro (iniettori di carburante), tutte le cui attività sono basate sull'azione elettromagnetica. In determinati punti del ciclo del motore si aprono e rimangono in questa posizione per tutto il tempo necessario ad erogare una determinata quantità di carburante. Cioè, il tempo dello stato aperto è direttamente proporzionale alla quantità richiesta di benzina.

Tra i sistemi di iniezione del carburante completamente elettronici, si distinguono i seguenti due tipi, che differiscono principalmente solo per il modo in cui viene misurato il flusso d'aria: sistema con misurazione indiretta della pressione dell'aria e con misurazione diretta del flusso d'aria. Tali sistemi, per determinare il livello di vuoto nel collettore, utilizzano l'apposito sensore (MAP - manifold absolute pressure). I suoi segnali vengono inviati al modulo di controllo elettronico (unità), dove, tenendo conto di segnali simili provenienti da altri sensori, vengono elaborati e reindirizzati all'ugello elettromagnetico (iniettore), che lo fa aprire al momento giusto per l'ingresso dell'aria .

Un buon rappresentante di un sistema con un sensore di pressione è il sistema Bosch D Jetronic(lettera "D" - pressione). Il funzionamento del sistema di iniezione a controllo elettronico si basa su alcune caratteristiche. Ora ne descriveremo alcuni, caratteristici del tipo standard di tale sistema (EFI). Per cominciare, può essere suddiviso in tre sottosistemi: il primo è responsabile dell'alimentazione del carburante, il secondo è l'aspirazione dell'aria e il terzo è un sistema di controllo elettronico.

Le parti strutturali del sistema di alimentazione del carburante sono un serbatoio del carburante, una pompa del carburante, una linea di alimentazione del carburante (guida dal distributore del carburante), un iniettore del carburante, un regolatore di pressione del carburante e una linea di ritorno del carburante. Il principio di funzionamento del sistema è il seguente: utilizzando una pompa elettrica del carburante (situata all'interno o accanto al serbatoio del carburante), la benzina esce dal serbatoio e viene immessa nell'ugello e tutte le impurità vengono filtrate utilizzando un potente filtro incorporato filtro del carburante. Quella parte del carburante che non è stata inviata attraverso l'ugello al tubo di aspirazione viene restituita al serbatoio attraverso l'attuatore del carburante di ritorno. Il mantenimento di una pressione costante del carburante è fornito da uno speciale regolatore responsabile della stabilità di questo processo.

Il sistema di aspirazione dell'aria è costituito da una valvola a farfalla, un collettore di aspirazione, un filtro dell'aria, una valvola di aspirazione e una camera di aspirazione dell'aria. Il suo principio di funzionamento è il seguente: con la valvola a farfalla aperta, l'aria scorre attraverso il pulitore, quindi attraverso il misuratore di flusso d'aria (sono dotati di sistemi di tipo L), la valvola a farfalla e un tubo di ingresso ben regolato, dopodiché entrano nella valvola di aspirazione. La funzione di dirigere l'aria al motore richiede un attuatore. Quando la valvola a farfalla si apre, una quantità molto maggiore di aria entra nei cilindri del motore.

Alcuni propulsori utilizzano due modi diversi per misurare la quantità di flusso d'aria in entrata. Quindi, ad esempio, quando si utilizza il sistema EFI (tipo D), il flusso d'aria viene misurato monitorando la pressione nel collettore di aspirazione, cioè indirettamente, mentre un sistema simile, ma già di tipo L, lo fa direttamente utilizzando uno speciale dispositivo: un misuratore di flusso d'aria.

Il sistema di controllo elettronico include i seguenti tipi di sensori: motore, centralina elettronica (ECU), gruppo iniettori carburante e relativo cablaggio. Con l'aiuto di questo blocco, monitorando i sensori dell'unità di potenza, viene determinata l'esatta quantità di carburante fornita all'ugello. Al fine di fornire al motore aria/carburante nelle proporzioni opportune, la centralina avvia il funzionamento degli iniettori per un determinato periodo di tempo, detto “ampiezza dell'impulso di iniezione” o “durata dell'iniezione”. Se descriviamo la modalità di funzionamento principale del sistema di iniezione elettronica del carburante, tenendo conto dei sottosistemi già citati, avrà la seguente forma.

Entrando nell'unità di potenza attraverso il sistema di aspirazione dell'aria, i flussi d'aria vengono misurati utilizzando un flussometro. Quando l'aria entra nel cilindro, si mescola con il carburante, che non è l'ultimo ruolo svolto dal funzionamento degli iniettori di carburante (situati dietro ciascuna valvola di aspirazione del collettore di aspirazione). Queste parti sono una sorta di elettrovalvole controllate da un'unità elettronica (ECU). Invia determinati impulsi all'iniettore attivando e disattivando il suo circuito di massa. Quando è acceso, si apre e spruzza il carburante sul retro della parete della valvola di aspirazione. Quando entra nell'aria esterna si mescola con essa ed evapora per effetto della bassa pressione del collettore di aspirazione.

I segnali inviati dalla ECU assicurano che l'alimentazione di carburante sia sufficiente per raggiungere il rapporto aria/carburante ideale (14,7:1), noto anche come stechiometria. È l'ECU, in base al volume d'aria misurato e alla velocità del motore, che determina il volume di iniezione principale. A seconda delle condizioni operative del motore, questa cifra può variare. L'unità di controllo monitora valori variabili come la velocità del motore, la temperatura dell'antigelo (liquido di raffreddamento), il contenuto di ossigeno nei gas di scarico e l'angolo dell'acceleratore, in base ai quali effettua una correzione dell'iniezione che determina il volume finale del carburante iniettato.

Naturalmente, il sistema elettronico di misurazione del carburante è superiore ai motori a benzina con carburatore, quindi non c'è nulla di sorprendente nella sua ampia popolarità. I sistemi di iniezione benzina, a causa della presenza di un numero enorme di elementi elettronici e mobili di precisione, sono meccanismi più complessi, pertanto richiedono un alto livello di responsabilità nell'approccio alla questione della manutenzione.

L'esistenza del sistema di iniezione consente di distribuire più accuratamente il carburante sui cilindri del motore. Ciò è diventato possibile grazie all'assenza di ulteriore resistenza al flusso d'aria, creata all'ingresso dal carburatore e dai diffusori. Di conseguenza, un aumento del rapporto di riempimento dei cilindri influisce direttamente sull'aumento del livello di potenza del motore. Diamo ora un'occhiata più da vicino a tutti gli aspetti positivi dell'utilizzo di un sistema di iniezione elettronica del carburante.

2. Pro e contro dell'iniezione elettronica

I punti positivi includono:

Possibilità di una distribuzione più uniforme della miscela aria-carburante. Ogni cilindro ha il proprio iniettore che eroga il carburante direttamente alla valvola di aspirazione, eliminando la necessità di alimentare attraverso il collettore di aspirazione. Questo aiuta a migliorare la sua distribuzione tra i cilindri.

Controllo ad alta precisione delle proporzioni di aria e carburante, indipendentemente dalle condizioni operative del motore. Con l'aiuto di un sistema elettronico standard, la proporzione esatta di carburante e aria viene fornita al motore, il che migliora notevolmente la guidabilità del veicolo, l'efficienza del carburante e il controllo delle emissioni. Prestazioni dell'acceleratore migliorate. Fornendo carburante direttamente sul retro della valvola di aspirazione, è possibile ottimizzare il collettore di aspirazione, aumentando così il flusso d'aria attraverso la valvola di aspirazione. A causa di tali azioni, la coppia e l'efficienza di lavoro dell'acceleratore sono migliorate.

Maggiore efficienza del carburante e migliore controllo delle emissioni. Nei motori dotati di un sistema EFI, la ricchezza della miscela di carburante all'avviamento a freddo e con l'acceleratore completamente aperto può essere ridotta, poiché la miscelazione del carburante non è un'azione problematica. A causa di ciò, diventa possibile risparmiare carburante e migliorare il controllo dei gas di scarico.

Miglioramento delle prestazioni di un motore freddo (compreso l'avviamento). La capacità di iniettare il carburante direttamente alla valvola di aspirazione, in combinazione con una formula spray migliorata, aumenta di conseguenza le capacità di avviamento e funzionamento di un motore freddo. Semplificazione della meccanica e riduzione della sensibilità alla regolazione. Quando si avvia a freddo o si dosa il carburante, il sistema EFI è indipendente dal controllo della ricchezza. E poiché, dal punto di vista meccanico, è semplice, i requisiti per la sua manutenzione sono ridotti.

Tuttavia, nessun meccanismo può avere qualità esclusivamente positive, quindi, rispetto agli stessi motori a carburatore, i motori con sistema di iniezione elettronica del carburante presentano alcuni svantaggi. I principali includono: costo elevato; impossibilità quasi completa di azioni di riparazione; requisiti elevati per la composizione del carburante; forte dipendenza dalle fonti di alimentazione e necessità di tensione costante (una versione più moderna controllata dall'elettronica). Inoltre, in caso di guasto, non sarà possibile fare a meno di attrezzature specializzate e personale altamente qualificato, il che si traduce in una manutenzione troppo costosa.

3. Diagnosi delle cause dei malfunzionamenti del sistema di iniezione elettronica del carburante

Il verificarsi di malfunzionamenti nel sistema di iniezione non è un evento così raro. Questo problema è particolarmente rilevante per i proprietari di modelli di auto più vecchi, che hanno dovuto affrontare più volte sia il solito intasamento degli ugelli sia problemi più seri in termini di elettronica. Le cause dei malfunzionamenti che spesso si verificano in questo sistema possono essere moltissime, ma le più comuni tra queste sono le seguenti:

- difetti ("matrimonio") di elementi strutturali;

Limitare la vita utile delle parti;

Violazione sistematica delle regole per la guida di un'auto (uso di carburante di bassa qualità, inquinamento del sistema, ecc.);

Impatti negativi esterni sugli elementi strutturali (ingresso di umidità, danni meccanici, ossidazione dei contatti, ecc.)

Il modo più affidabile per determinarli è la diagnostica del computer. Questo tipo di procedura diagnostica si basa sulla registrazione automatica delle deviazioni dei parametri di sistema dai valori normativi impostati (modalità di autodiagnosi). Gli errori rilevati (incoerenze) rimangono nella memoria della centralina elettronica sotto forma di cosiddetti "codici di errore". Per eseguire questo metodo di ricerca, un dispositivo speciale (un personal computer con un programma e un cavo o uno scanner) è collegato al connettore diagnostico dell'unità, il cui compito è leggere tutti i codici di errore disponibili. Tuttavia, tieni presente che oltre alle attrezzature speciali, l'accuratezza dei risultati della diagnostica del computer eseguita dipenderà dalle conoscenze e dalle capacità della persona che l'ha eseguita. Pertanto, la procedura dovrebbe essere considerata attendibile solo da dipendenti qualificati di centri di assistenza speciali.

Entra nel controllo computerizzato dei componenti elettronici del sistema di iniezione t:

- diagnostica della pressione del carburante;

Controllo di tutti i meccanismi e componenti del sistema di accensione (modulo, cavi ad alta tensione, candele);

Controllo della tenuta del collettore di aspirazione;

La composizione della miscela di carburante; valutazione della tossicità dei gas di scarico sulle scale di CH e CO);

Diagnostica dei segnali di ciascun sensore (viene utilizzato il metodo degli oscillogrammi di riferimento);

Prova di compressione cilindrica; controllo dei segni di posizione della cinghia di distribuzione e molte altre funzioni che dipendono dal modello della macchina e dalle capacità dello strumento diagnostico stesso.

L'esecuzione di questa procedura è necessaria se si desidera sapere se ci sono malfunzionamenti nel sistema elettronico di alimentazione (iniezione) e, in caso affermativo, quali. L'unità elettronica EFI (computer) "ricorda" tutti i malfunzionamenti solo mentre il sistema è collegato alla batteria, se il terminale è scollegato, tutte le informazioni scompariranno. Sarà così, esattamente fino al momento in cui il guidatore riaccende il quadro e il computer ricontrolla il funzionamento dell'intero sistema.

Su alcuni veicoli dotati di sistema di iniezione elettronica del carburante (EFI), è presente una scatola sotto il cofano, sul cui coperchio è possibile vedere la scritta "DIAGNOSI". Ad esso è ancora collegato un fascio piuttosto spesso di fili diversi. Se la scatola è aperta, la marcatura del terminale sarà visibile dall'interno del coperchio. Prendi qualsiasi filo e usalo per cortocircuitare i cavi. "E1" e "TE1", quindi mettiti al volante, accendi il contatto e osserva la reazione della spia "CHECK" (mostra il motore). Nota! Il condizionatore d'aria deve essere spento.

Non appena si gira la chiave nel blocchetto di accensione, la spia indicata lampeggerà. Se "lampeggia" 11 volte (o più), dopo un uguale periodo di tempo, significa che non ci sono informazioni nella memoria del computer di bordo e puoi aspettare un po 'con un viaggio per una diagnosi completa di il sistema (in particolare l'iniezione elettronica). Se i lampi sono almeno in qualche modo diversi, dovresti contattare gli specialisti.

Questo metodo di minidiagnostica "domestica" non è disponibile per tutti i proprietari di veicoli (principalmente solo auto straniere), ma coloro che hanno un tale connettore sono fortunati in questo senso.

Materiale dall'Enciclopedia della rivista "Behind the wheel"

Schema del motore Volkswagen FSI con iniezione diretta di benzina

I primi sistemi di iniezione della benzina direttamente nei cilindri del motore sono apparsi nella prima metà del XX secolo. e utilizzato sui motori degli aerei. I tentativi di utilizzare l'iniezione diretta nei motori delle auto a benzina furono interrotti negli anni '40 del ventesimo secolo, perché tali motori si rivelarono costosi, antieconomici e fumavano pesantemente alle modalità ad alta potenza. L'iniezione di benzina direttamente nei cilindri è associata a determinate difficoltà. Gli iniettori a iniezione diretta di benzina funzionano in condizioni più difficili rispetto a quelli installati nel collettore di aspirazione. La testa del blocco, in cui devono essere installati tali ugelli, è più complessa e costosa. Il tempo dedicato al processo di carburazione con iniezione diretta è notevolmente ridotto, il che significa che per una buona carburazione è necessario fornire benzina ad alta pressione.
Gli specialisti Mitsubishi sono riusciti a far fronte a tutte queste difficoltà, che per la prima volta hanno utilizzato un sistema di iniezione diretta di benzina sui motori delle automobili. La prima auto Mitsubishi Galant prodotta in serie con motore 1.8 GDI (iniezione diretta di benzina) apparve nel 1996.
I vantaggi di un sistema di iniezione diretta sono principalmente miglioramenti del risparmio di carburante, ma anche alcuni guadagni di potenza. Il primo è dovuto alla capacità di un motore ad iniezione diretta di funzionare con miscele molto magre. L'aumento della potenza è dovuto principalmente al fatto che l'organizzazione del processo di alimentazione del carburante ai cilindri del motore consente di aumentare il rapporto di compressione a 12,5 (nei motori a benzina convenzionali, raramente è possibile impostare il rapporto di compressione sopra 10 a causa alla detonazione).

L'iniettore del motore GDI può funzionare in due modalità, fornendo uno spruzzo potente (a) o compatto (b) di benzina atomizzata

Nel motore GDI, la pompa del carburante fornisce una pressione di 5 MPa. Un ugello elettromagnetico installato nella testata inietta la benzina direttamente nel cilindro del motore e può funzionare in due modalità. A seconda del segnale elettrico fornito, può iniettare carburante sia con un potente cannello conico che con un getto compatto.

Il pistone di un motore a iniezione diretta di benzina ha una forma particolare (processo di combustione sopra il pistone)

Il fondo del pistone ha una forma speciale a forma di incavo sferico. Questa forma consente di far ruotare l'aria in ingresso, dirigere il carburante iniettato alla candela, installata al centro della camera di combustione. Il tubo di ingresso non si trova lateralmente, ma verticalmente dall'alto. Non ha curve strette e quindi l'aria entra ad alta velocità.

Nel funzionamento di un motore con sistema di iniezione diretta si possono distinguere tre diverse modalità:
1) modalità di funzionamento su miscele super povere;
2) modalità di funzionamento su miscela stechiometrica;
3) la modalità delle forti accelerazioni da basse velocità;
La prima modalità viene utilizzata quando l'auto si muove senza brusche accelerazioni a una velocità di circa 100–120 km/h. Questa modalità utilizza una miscela combustibile molto magra con un rapporto aria in eccesso superiore a 2,7. In condizioni normali, una tale miscela non può essere accesa da una scintilla, quindi l'iniettore inietta il carburante in una fiamma compatta alla fine della corsa di compressione (come in un motore diesel). Un incavo sferico nel pistone dirige il getto di carburante verso gli elettrodi della candela, dove l'elevata concentrazione di vapori di benzina consente l'accensione della miscela.
La seconda modalità viene utilizzata quando l'auto si muove ad alta velocità e durante forti accelerazioni quando è necessaria una potenza elevata. Questa modalità di movimento richiede una composizione stechiometrica della miscela. Una miscela di questa composizione è altamente infiammabile, ma il motore GDI ha un rapporto di compressione maggiore e, per evitare la detonazione, l'ugello inietta carburante con una potente torcia. Il carburante finemente atomizzato riempie il cilindro ed evapora per raffreddare le superfici del cilindro, riducendo la possibilità di colpi.
La terza modalità è necessaria per ottenere una coppia elevata quando si preme con decisione il pedale dell'acceleratore quando il motore gira a bassi regimi. Questa modalità di funzionamento del motore è diversa in quanto l'ugello spara due volte durante un ciclo. Durante la fase di aspirazione viene iniettata nel cilindro una miscela poverissima (α=4.1) che viene raffreddata con un potente cannello. Al termine della corsa di compressione, l'iniettore inietta nuovamente carburante, ma con fiamma compatta. In questo caso la miscela nel cilindro si arricchisce e non si verifica la detonazione.
Rispetto a un motore a iniezione di benzina convenzionale, un motore GDI è circa il 10% più economico ed emette il 20% in meno di anidride carbonica nell'atmosfera. L'aumento della potenza del motore arriva fino al 10%. Tuttavia, come ha dimostrato il funzionamento di veicoli con motori di questo tipo, sono molto sensibili al contenuto di zolfo nella benzina. Il processo originale di iniezione diretta di benzina è stato sviluppato da Orbital. In questo processo, la benzina viene iniettata nei cilindri del motore, premiscelata con aria mediante un apposito ugello. L'ugello orbitale è costituito da due getti, carburante e aria.

Funzionamento dell'ugello orbitale

L'aria viene fornita ai getti d'aria in forma compressa da uno speciale compressore a una pressione di 0,65 MPa. La pressione del carburante è di 0,8 MPa. Prima si accende il getto di carburante, quindi il getto d'aria al momento giusto, quindi la miscela aria-carburante sotto forma di aerosol viene iniettata nel cilindro con una potente torcia.
Un iniettore, situato nella testata del cilindro accanto alla candela, inietta un getto aria-carburante direttamente sugli elettrodi della candela, che garantisce una buona accensione della candela.

Caratteristiche di design del motore a iniezione diretta Audi 2.0 FSI