senzorul de presiune aer admisie

91
Senzorul de presiune aer admisie (MAP) – mod de func ț ionare ș i diagnoză (0) La motoarele termice masa aerului admis în motor este utilizată pentru calculul cantității de combustibil ce trebuie injectată. Determinarea masei de aer se poate face în două moduri: prin utilizarea unui debitmetru masic de aer sau prin utilizarea unui senzor de presiune a aerului din admisie. Foto: Senzor de presiune aer admisie Sursa: Denso Senzorul măsoară presiunea absolută a aerului din galeria de admisie. Acest senzor mai este cunoscut și sub denumirea de senzor MAP . Utilizarea unui senzor de presiune aer în locul unui debitmetru este determinată de costul mult mai redus al acestui senzor. Senzorul de presiune aer admisie este poziționat după clapeta de accelera ț ie . În cazul în care motorul este turbo supraalimentat mai există un senzor de presiune aer înainte de clapeta de accelerație (după compresor) care citește preiunea aerului comprimat. Pentru calculul masei de aer din cilindri, utilizând un senzor de presiune aer, calculatorul de injecție utilizează în plus următoarele informații: o cilindreea motorului o densitatea aerului o presiunea absolută a aerului din admisie o turația motorului o randamentul volumetric o temperatura motorului o temperatura aerului din admisie De asemenea, în cazul în care motorul este prevazut cu sistem EGR , calculatorul de injecție, pentru calculul masei de aer proaspăt din cilindri, ține cont și de debitul de gaze arse introduse în motor.

Upload: mioara-daniela-ismanescu

Post on 29-Sep-2015

239 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

informatii

TRANSCRIPT

Senzorul de presiune aer admisie (MAP) mod de funcionare i diagnoz(0) Lamotoarele termicemasa aerului admis n motor este utilizat pentru calculul cantitii de combustibil ce trebuie injectat.Determinarea masei de aerse poate face n dou moduri: prin utilizarea unui debitmetru masic de aer sauprin utilizarea unui senzor de presiune a aerului din admisie.

Foto: Senzor de presiune aer admisieSursa: Denso Senzorul msoar presiunea absolut a aerului din galeria de admisie. Acest senzor mai este cunoscut i sub denumirea de senzorMAP. Utilizarea unui senzor de presiune aer n locul unui debitmetru este determinat de costul mult mai redus al acestui senzor. Senzorul de presiune aer admisie este poziionat dupclapeta de acceleraie. n cazul n care motorul esteturbo supraalimentatmai exist un senzor de presiune aer nainte de clapeta de acceleraie (dup compresor) care citete preiunea aerului comprimat. Pentru calculul masei de aer din cilindri, utiliznd un senzor de presiune aer, calculatorul de injecie utilizeazn plus urmtoarele informaii: cilindreea motorului densitatea aerului presiunea absolut a aerului din admisie turaia motorului randamentul volumetric temperatura motorului temperatura aerului din admisie De asemenea, n cazul n care motorul este prevazut cusistem EGR, calculatorul de injecie, pentru calculul masei de aer proaspt din cilindri, ine cont i de debitul de gaze arse introduse n motor.

Foto: Senzor de presiune aer admisie componenteSursa: Delphi1. capac de protecie2. conector electric3. element sensibil4. sistem electronic de procesare a semnalului5. canal de legtur cu galeria de admisie Elementul sensibil (3), care msoar presiunea aerului din admisie, conine un element piezorezistiv. Acesta genereaz o tensiune electric proporional cu presiunea aerului msurat. Circuitul electronic conine i un sistem de compensare a influenei temperaturii asupra valorii presiunii msurate. Senzorul de presiune aer poate fi utilizat att pe motoarele aspirate ct i pe cele supraalimentate. Domeniul de msur este situat ntre 0.4 i 2.5 bari. Pentru msurarea presiunii, sensorul necesit o tensiune de alimentare, de obicei de 5V.

Foto: Senzor de presiune aer admisie (3 pini)Sursa: Delphipin 1 alimentarea senzorului +5Vpin 2 ieirea senzorului (semnalul de presiune)pin 3 masa senzorului Deoarece la calculul masei de aer, utiliznd informaia de presiune a aerului din admisie, intr i valoarea temperaturii aerului, anumite versiuni au un pin adiional prin care se citete temperatura aerului din admisie. Acest timp de senzor de presiune coninei un termistor de tipulNTCcare-i modific rezistena electric n funcie de temperatura aerului din admisie (la creterea temperaturii rezistena electric scade). Prin modificarea rezistenei se modific tensiunea electric (echivalentul temperaturii) citit de calculatorul de injecie.

Foto: Senzor de presiune i temperatur aer admisie (4 pini)Sursa: Delphipin 1 ieirea senzorului (semnalul de presiune)pin 2 alimentarea senzorului +5Vpin 3 ieirea senzorului (semnalul de temperatur)pin 4 masa senzoruluiCaracteristicile tehnice ale senzorului de presiune aer admisieCod senzorPresiuneaminim absolutTensiuneade ieire minimPresiuneamaxim absolutTensiuneade ieire maxim

-[mbar][mV][mbar][mV]

7.18222.01.00.15261 ( 4%)1.024958 ( 4%)

7.18222.02.00.41349 - 148414427 - 4562

7.18222.03.00.41552.5 - 1687.513982.5 - 4117.5

7.18222.04.00.4688 - 8232.13833 - 3968

7.18222.05.00.41532.5 - 1667.513966.1 - 4101.1

7.18222.06.00.4698.6 - 833.62.13843.6 - 3978.6

7.18222.07.00.41341 - 147614416 - 4551

7.18222.08.00.4698.6 - 833.62.13843.6 - 3978.6

7.18222.09.00.41552.5 - 1687.513982.5 - 4117.5

7.18222.10.00.41372.5 - 1507.514357.5 - 4492.5

7.18222.11.00.41552.5 - 1687.513982.5 - 4117.5

7.18222.12.00.4712.5 - 847.523672.5 - 3807.5

7.18222.13.00.41314.5 - 1449.513882.5 - 4017.5

7.18222.14.00.4612.5 - 747.52.63945.5 - 4080.5

7.18222.15.00.41552.5 - 1687.513982.5 - 4117.5

7.18222.16.00.41530.5 - 1665.513972.5 - 4107.5

7.18222.17.00.41221.3 - 1356.313904.5 - 4039.5

7.18222.18.00.4640.5 - 775.52.63984.5 - 4119.5

7.18222.19.00.41341 - 147614416 - 4551

7.18222.20.00.41228.5 - 1363.513922.5 - 4057.5

7.18222.21.00.41552.5 - 1687.513982.5 - 4117.5

Sursa: Pierburg (senzori utilizai i la motoarele TSI de la Volkswagen)Simptomele motorului n cazul defectrii senzorului de presiune aer Deoarece informaia de presiune aer admisie este utilizat direct la calculul masei de combustibil injectate, un defect al senzorului are impact direct asupra performanelor motorului. Posibilele simptome n cazul unui defect ale senzorului de presiune aer admisie: turaie de ralanti instabil pierdere din puterea motorului oscilaii la accelerarea motorului aprinderea martoruluiMILla bordul automobilului stocarea unui cod de eroare n calculatorul de injecieCodurile de eroare OBDale senzorului de presiune aer admisieCodDescriereLocaie

P0105Circuitul senzorului de presiune absolut a aerului din admisie-

P0106Circuitul senzorului de presiune absolut a aerului din admisie semnal n afara limitelor-

P0107Circuitul senzorului de presiune absolut a aerului din admisie semnal sub limita minim-

P0108Circuitul senzorului de presiune absolut a aerului din admisie semnal peste limita maxim-

P0109Circuitul senzorului de presiune absolut a aerului din admisie semnal intermitent-

Diagnosticarea senzorului de presiune aer admisie n cazul apariiei unui defect de senzor MAP, nainte de a efectua diagnosticarea senzorului i a conexiunilor electrice trebuie efectuate verificri ale sistemului de admisie. n cazul n care exist probleme cu etanarea galerie de admisie, prin ptrunderea de aer fals sau pierderi de presiune (la motoarelor supraalimentate), calculatorul de injecie poate ridica un cod fals de eroare pentru senzorul de presiune. Diagnosticarea presupune utilizarea unui sistem (pomp, pomp de vacuum) care poate creea plaja de presiuni la care lucreaz senzorul. Astfel, se creeaz diferite presiuni de lucru (minim, medie i maxim) i se compar, cu ajutorul caracteristici tensiune-presiune furnizat de productor, presiunea msurat de senzor.Modul de funcionare al motorului diesel cu injecie direct(7) Sistemul de injecie al unui motor cu aprindere prin comprimare (diesel) este alctuit n principal dintr-opomp de injecie,ramp comun,injectori conductele de legtur.

Foto: Sistem de injecie BoschCRS2.2Sursa: Bosch Elementele componente ale sistemului:1. pomp de nalt presiune2. ramp comun3. injectoare Un sistem de injecie este proiectat astfel nct s ndeplineasc mai multe funcii: s dozeze cantitatea de combustibil pe ciclu n funcie de regimul de funcionare al motorului; s creeze o presiune ridicat a combustibilului pentru a face posibil pulverizarea; s asigure pulverizarea li distribuia combustibilul n camera de ardere; s iniieze injecia de combustibil la un moment bine determinat pe ciclu i s asigure o durat a injeciei determinat; s asigure dozarea egal a combustibilului ntre mai muli cilindrii.Scurt istoric al injeciei de motorin pentru automobile1897: Rudolf Diesel construiete primul prototip funcional de motor.1908: Prosper L'Orange mpreun cu Deutz dezvolt o pomp de injecie cu injector1930: Primul automobil echipat cu un motor diesel construit de Cummins1933: Citroen Rosalie primul automobil european prototip cu motor diesel1936: Mercedes-Benz 260D primul automobil de serie cu motor diesel1968: Peugeot introduce primul 204 cu motor diesel montat transversal i traciune pe puntea fa1986: Bosch lanseaz EDC pe modelul BMW 524D1994: Bosch produce sistemele de injecie pomp injector1997: Alfa Romeo 156 - primul automobil cu sistem de injecie cu ramp comun (Common Rail)2007: BMW lanseaz pe modelele de serie sisteme de injecie cu ramp comun cu presiunea de injecie maxim de 2000 bari

Foto: Productorii sistemelor de injecie de combustibil pentru automobile.Sursa: e-automobile.ro La nivel mondial exist patru mari productori de sisteme de injecie pentru automobile. Piaa este mprit deBosch,Continental,Delphi, iDenso. De asemenea automobilele din grupul Fiat echipeaz unele din motoarele sale cu sisteme de injecie produse deMagneti Marelli. Sistemele de injecie pentru motoare diesel se pot clasifica n funcie de o multitudine de criterii. n prezentul articol vom discuta despresisteme de injecie direct i indirect, evoluia i tipul acestora precum i despre modul de funcionare al fiecrei componente.Tipuri de sisteme de injecie (din punct de vedere al injeciei combustibilului)Injecia indirect (cu pre-camer) La motoarele diesel cu injecie indirect combustibilul este injectat ntr-oprecamer supranclzit. Aprinderea combustibilului este iniiat n precamer iar apoi este propagat n cilindru unde are loc arderea propriu-zis a amestecului aer-combustibil. Pre-camera reprezint aproximativ 40% din volumul total al camerei de ardere.

Foto: Sistem de injecie indirect diesel cu pre-camerSursa: Bosch Elementele componente ale sistemului de injecie:1. injector2. bujie incandescent3. pre-camer4. chiulas5. cilindru Pre-camera este atent conceput pentru a asigura amestecarea corespunztoare a combustibilului pulverizat cu aerul comprimat supranclzit. Astfel se reduce viteza de ardere care are ca efect reducerea zgomotului datorat arderii precum i a solicitrilor mecanice asupra pieselor motorului. Cu toate acestea utilizarea unei pre-camere are dezavantajele unor pierderi adiionale de cldur care se traduce ntr-un randament mai mic. n plus pre-camera necesit utilizarea unorbujii incandescentepentru a facilita pornirea. n cazul injeciei indirecte aerul se mic cu vitez ridicat mbuntind astfel omogenizarea amestecului aer-combustibil. Acest avantaj simplific construcia injectorului i permite utilizarea de motoare cu capacitate cilindric mai mic, cu tolerane de construcie mai permisive deci mai puin costisitoare i mai fiabile. Prin comparaie sistemele de injecie direct combin micare mai lent a aerului cu micare rapid a combustibilului injectate la o presiune mare.Avantajeleutilizriiinjeciei indirectesunt urmtoarele: se poate utiliza la motoarele cu capacitate cilindric mic presiunea de injecie necesar este relativ sczut (100-300 bari) deci costul unui injector este redus turaia maxim a motorului poate atinge valori de 6000 rot/min datorit arderii divizateDezavantajeleutilizrii unei astfel de soluii se rezum la: consum specific ridicat datorit pierderilor prin cldur i a pierderilor de presiune n timpul arderii tensiuni termice i mecanice concentrate pe anumite poriuni ale pistonului i a camerei de ardere ce conduc la limitarea puterii maxime ce poate fi obinut din motor Soluia de injecie indirect cu pre-camera a fost utilizat ncepnd cu anii 1920. Tehnologia de injecie direct era cunoscut la aceea vreme dar se utiliza n general doar pe camioane. Motivul era zgomotul i vibraiile puternice specifice injeciei directe, fenomene mai puin controlabile la aceea vreme. Pe motoarele diesel moderne injecia indirect nu se mai utilizeaz n principal datorit consumului specific ridicat i n al doilea rnd datorit limitrii performanelor dinamice.Injecia direct De reinut c motoarele diesel moderne sunt n exclusivitate cuinjecie direct! Spre deosebire de injecia indirect, la care combustibilul se injecteaz ntr-o pre-camer, la injecia directmotorina se injecteaz direct n cilindru. Procesul de injecie este caracterizate de pulverizarea combustibilului, nclzirea, evaporarea i amestecul acestuia cu aerul. Specific motoarelor diesel cu injecie direct sunt presiunile mari ale combustibilului (pn la 2000 bari) i rapoartele mari de comprimare (17-19).

Foto: Sistem de injecie direct dieselSursa: Bosch O caracteristic specific motoarelor diesel cu injecie direct este forma pistonului. Camera de ardere este format n principal de cavitatea din capul pistonului care de cele mai multe ori are forma seciunii asemntoare cu litera greceasc omega.Sistemele de injecie pentru un motor diesel Motoarele diesel sunt caracterizate n principal derandament ridicat, n comparaie cu motoarele pe benzin, ceea ce conduce la un consum mai sczut de combustibil. Reglementrile tot mai stricte n ceea ce privete emisiile poluante, zgomotul i nevoia de reducere a consumului de combustibil au fcut ca sistemele de injecie s evolueze n mod considerabil. Sistemele de injecie de motorin, mai ales cele cu injecie direct, necesitpresiuni mari ale combustibilului. Din acest motiv toate pompele de injecie trebuie s fie de tipul cu piston, deoarece numai o astfel de pomp asigur presiunea necesar pentru pulverizare. n cazul automobilelor cu motoare diesel sunt utilizate mai multe tipuri de sisteme de injecie. Primele tipuri utilizate, ncepnd cu anii 1930, sunt cele cupompe de injecie cu elemente n linie. Generaiile urmtoare de sisteme, din anii 1970, sunt cupompe cu distribuitor rotativ. Din 1997sistemele de injecie cu ramp comunncep s echipeze motoarele diesel. n tabelul de mai jos gsii o clasificare a sistemelor de injecie produse de compania Bosch.Tipul de sistem de injeciePresiunea maximde lucru [bar]TipulcontroluluiInjecien cilindruNumrul de cilindriial motorului

M (pomp cu elemente n linie)550mecanicelectronicindirect4...6

MW (pomp cu elemente n linie)1100mecanicdirect4...8

VE (pomp cu distribuitor rotativ i piston axial)1400mecanicelectronicindirectdirect3...6

VR (pomp cu distribuitor rotativ i piston radial)1700electronicdirect4...6

UIS(pomp - injector)2000electronicdirect4...6

CR(ramp comun)2000electronicdirect3...16

Sistem de injecie cu pomp cu elemente n linie Primele tipuri de sisteme de injecie sunt reprezentate de cele cu pompe cu elemente n linie.

Foto: Pomp de injecie diesel Bosch cu elemente n linie M - varianta cu control mecanicSursa: Bosch Elementele componente ale pompei:1. cremalier de comand2. arbore cu came de antrenare3. racorduri injectoare Caracteristicile principale ale pompei cu elemente n linie: pentru fiecare injector pompa este prevzut cu un element de pompare (piston) pistoanele sunt acionate prin intermediul unui arbore cu came conectat la arborele cotit al motorului cantitate de combustibil injectat este reglat cu ajutorul unei cremaliere comandat de pedala de acceleraie fiecare element de pompare este conectat la injector prin intermediul unor conducte de nalt presiune

Foto: Sistem de injecie diesel cu pomp cu elemente n linieSursa: Bosch n figura alturat este prezentat opomp de injecie cu elemente n liniempreun cu restul pieselor ce compun sistemul de injecie. Combustibilul este aspirat din rezervor cu ajutorul unei pompe de transfer, numit i pomp de joas presiune, i transferat ctre filtru de motorin. Dup filtrare combustibilul este introdus n pompa de nalt presiune, cu elemente n linie, comprimat i transferat ctre injectoare prin intermediul conductelor de legtur.

Foto: Pomp de injecie diesel cu elemente n linie pentru un motor de 12 cilindriiFoto: Wikipedia Commons Aceste tipuri de pompe de injecie pot ridica presiunea de injecie pn la 1200 bari. Motoarele diesel moderne nu mai folosesc pompele de injecie cu elemente n linie datorit controlului rudimentar al presiunii de injecie precum i a cantitii de combustibil injectat. De asemenea un inconvenient este dat de faptul c dimensiunile pompei i numrul de elemente de pompare depinde de numrul de cilindrii al motorului. Aplicaiile pe care se utilizeaz aceste pompe, cu mai mult de 6 pistoane, sunt n general vehiculele de transport, autobuzele, utilajele agricole precum i motoarele staionare. n filmul de mai jos putei observa modul de funcionare al unei pompe de injecie cu elemente n linie utilizat pe un motor staionar cu trei cilindrii.Video - pomp de injecie cu elemente n linie0:09 antrenarea arborelui cu came0:16 arborele cu came antrennd pistoanele2:00 injectoarele2:47 controlul debitului de combustibil injectat prin intermediul cremelierei4:28 sistemul de distribuie al motoruluiSisteme de injecie cu pomp cu distribuitor rotativ Soluia de pomp de injecie cu elemente de refulare pentru fiecare cilindru (pompa cu elemente n linie) este costisitoare deoarece utilizeaz un numr mare de piese identice, de mare precizie, costul fabricaiei ct i a ntreinerii fiind ridicat. De asemenea reglajul este complicat iar probabilitatea de a avea caracteristici de injecie diferite ntre cilindrii este mare datorit posibilelor diferene de geometrie.

Foto: Pomp de injecie diesel cu distribuitor rotativ i control electronic - Bosch VP44Sursa: Bosch Elementele componente ale pompei:1. arbore de antrenare2. modulul electronic de comand al pompei3. conector pentru calculatorul de injecie4. electro-supap de control a presiunii5. racorduri de legtur cu injectoarele O alt soluie este pompa de injecie cu element unic de refulare numitpomp de injecie cu distribuitor rotativ i pistoane radiale. Particularitatea pompei cu distribuitor rotativ const n faptul c sistemul de ridicare a presiunii este independent de numrul de cilindrii. Astfel, cu mici modificri, acelai tip de pomp se poate utiliza pentru motoare cu patru sau ase cilindrii. Filmele de mai jos sunt utile pentru a nelege mai bine componentele pompei de injecie cu distribuitor rotativ:Video - demontarea modulului electronic de comandVideo -o privire asupra pompei de transfer (de joas presiune) din carcasa pompei cu distribuitor rotativSistem de injecie cu ramp comun (CR Common Rail) Un inconvenient al sistemelor de injecie cu pomp cu elemente n linie sau cu pomp cu distribuitor rotativ este dat de dependena presiunii de turaia i sarcina motorului. Din acest motiv este destul de dificil s se optimizeze combustia pentru fiecare punct de funcionare al motorului. Sistemele de injecie cu ramp comun nltur acest inconvenient datorit faptului c pompa de nalt presiune ridic presiunea i o stocheaz ntr-un acumulator numitramp comun. Injectoarele nu mai sunt conectate direct la pomp ci sunt alimentate la ramp. Principalul avantaj alsistemelor de injecie cu ramp comunconst nindependena presiunii combustibiluluifa depunctul de funcionare al motorului(turaie i sarcin). Aceast independen confer posibilitatea optimizrii injeciei pentru creterea performaelor dinamice i de consum ale motorului. De asemenea este posibil divizarea injeciei de combustibil n mai multe faze: pre-injecie, injecie principal i post-injecie. ntr-un sistem de injecie cu ramp comun ridicare presiunii combustibilului i injecia propriu-zis sunt complet independente. Cantitatea de combustibil injectat este definit de conductorul auto, prin poziia pedalei de acceleraie, iar nceputul injecie i durata injeciei este controlat de calculatorul motorului. Toate sistemele de injecie cu ramp comun sunt controlate electronic i conin urmtoarele elemente: calculator de injecie(ECU Engine Control Unit) senzor turaie motor senzor poziie arbore cu came senzor poziie pedal de acceleraie senzor presiune de supraalimentare senzor presiune ramp senzor temperatur motor senzor debit masic de aer(debitmetru) Viteza de rotaie a motorului este determinat cu ajutorul senzorului de turaie iar ordinea injecie (de exemplu 1-3-4-2 pentru un motor cu patru cilindrii) prin intermediul senzorului de poziie al arborelui cu came. Tensiunea electric generat de poteniometrul senzorului de poziie al pedalei de acceleraie informeaz calculatorul de injecie asupra cererii de cuplu pe care o face conductorul auto. Masa de aer msurat este utilizat pentru calculul cantitii de combustibil ce trebuie injectat n motor astfel nct arderea s fie ct mai complet i cu emisii minime de substane poluante. Temperatura motorului este utilizat pentru a corecta debutul injeciei i cantitate de combustibil injectat. Astfel, cu ajutorul informaiilor citite de la senzori,calculatorul de injeciecontroleaz momentul deschiderii i nchiderii injectoarelor precum i durata injeciei. n figura de mai jos este prezentat un sistem de injecie cu ramp comun Bosch, utilizat pentru un motor diesel cu patru cilindrii.

Foto: Sistem de injecie diesel cu ramp comun BoschSursa: Bosch Componentele sistemului de injecie Bosch:1. debitmetru de aer2. calculator injecie3. pomp de nalt presiune4. ramp comun (acumulator de nalt presiune)5. injectoare6. senzor turaie motor7. senzor temperatur motor8. filtru motorin9. senzor poziie pedal de acceleraieRampa comun Principalele funcii alerampei comune(acumulatorul de presiune) sunt cele de acumulare de combustibil la presiune nalt precum i distribuia acestuia la injectoare. De asemenea rampa mai are rolul de filtru ale oscilaiilor de presiune produse pomp la ncrcare i injectoare la descrcare.

Foto: Ramp comun i injectoare de la DelphiSursa: DelphiRampa(1) este prevzut de asemenea cu unsenzor de presiune(3) care informeaz calculatorul de injecie nivelul presiunii pentruinjectoare(6). Controlul presiunii din ramp se face cu ajutorul unui electro-supape care are rol deregulator de presiune(2). Electro-supapa este comandat de ctre calculatorul de injecie iar cnd se deschide refuleaz combustibilul prin intermediulracordului(4). Alimentarea rampei cu combustibil sub presiune se face prinracordul(5) care este conectat la pompa de nalt presiune.

Foto: Sistem de injecie diesel cu ramp comun sferic de la DelphiSursa: Delphi Elementele componente ale sistemului de injecie:1. ramp comun2. filtru de motorin3. pomp de nalt presiune4. injectoare5. calculator de injecie Exist sisteme de injecie la care rampa comun nu este cilindric cisferic. Avantajul sistemelor de injecie cu ramp comun sferic const n gabaritul mai redus i costul sczut. Dezavantajul ns este dat de faptul c conductele ce leag injectoarele de ramp sunt mai lungi.Filtrul de motorin Impuritile din motorin pot provoca deteriorarea componentelor sistemului de injecie: pomp, injector, supape, etc. De asemenea motorina poate conine ap, care odat ajuns n sistemul de injecie poate conduce la griparea pieselor n micare sau la o corodare prematur. Din aceste motive este necesar utilizarea unuifiltrucare s rspund cerinelor de filtrare ale sistemului de injecie cum ar fi: diametrul minim al particulelor filtrate, reinerea apei i fiabilitate ridicat.

Foto: Filtru de motorin DelphiSursa: Delphi Elementele componente ale filtrului:1. racord rezervor combustibil2. racord pomp joas/nalt presiune3. retur combustibil4. orificiu de eliminare a apei colectate Cerinele unui filtru de motorin se mpart n patru mari categorii: filtrarea impuritilor gestionarea apei din motorin (separarea apei, stocarea i detecia) nclzirea motorinei (prevzute la filtrele motoarelor ce opereaz i la temperaturi sczute) eliminarea gazelor (aerului) Din aceste considerente funcionarea la parametrii nominali ai unui filtru este indispensabil unui motor diesel. Defectul total sau parial al unui filtru de motorin poate conduce chiar i la avarierea iremediabil a componentelor sistemului de injecie.Injector cu comand electric Introducerea combustibilului n cilindru se face prin intermediul injectoarelor. Prindurata deschiderii injectoarelorse controleaz cantitatea de combustibil injectat. Injectorul este conectat, n cazul sistemelor de injecie common-rail, la rampa de nalt presiune prin intermediul unui racord i a unei conducte. Acionare injectorului este electric i se face la comanda calculatorului de injecie. Momentan exist dou soluii pentru acionarea injectoarelor: cusolenoid(electro-magnet) sau cu cristalpiezoelectric. Soluia cu solenoid este mai puin costisitoare dect cea piezoelectric dar acionarea este mai puin rapid. Continental este productorul care are toat familia de sisteme de injecie cu acionare piezoelectric. Bosch, Delphi i Denso ofer soluii cu solenoid ct i piezoelectrice.

Foto: Injector Delphi acionat cu solenoidSursa: Delphi Elementele componente ale injectorului:1. corpul injectorului2. racord de joas presiune (retur)3. racord de nalt presiune4. conectori electrici5. solenoid6. supap de comand7. acul injectorului8. pulverizator Cum funcioneaz? Pentru a nelege mai bine cum funcioneaz injectorul Delphi acionat cu solenoid am reprezentat doar seciunea care conine solenoidul (1), supapa de control (5) i acul injectorului (3)

Foto: Injector Delphi cu acionare cu solenoid - detaliuSursa: Delphi Elementele componente ale injectorului:1. solenoid2. arc elicoidal3. acul injectorului4. pulverizator5. supap de comand6. arc elicoidalAcul injectorului(3) este inut pe sediul, obturnd orificiile pulverizatorului, datorit forelor date dearcul elicoidal(2) i presiunii p1 ce acioneaz pe suprafaa S1. Cnd se dorete injecia de combustibil calculatorul de injecie comandsolenoidul(1) care deschidesupapa(5). Datorit deschiderii supapei de comand presiunea p1 scade (p1 < p2) iar acul injectorului este deplasat comprimndarcul(2) astfel realizndu-se injecia. n momentul n care solenoidul nu mai este alimentat de calculatorul de injecie supapa de comand este nchis de ctrearcul(6). Se realizeaz echilibrul de presiuni (p1 = p2) iar acul injectorului revine pe sediu. Aceast succesiune de operaii se realizeaz foarte rapid, nchiderea i deschiderea injectoarelor se poate face de mai multe ori pe un ciclu (injecie multipl). Introducerea cristalelor piezoelectrice de ctre Continental (fostul Siemens VDO) a condus la mbuntirea performanelor sistemelor de injecie n ceea ce privete timpul de rspuns al injectoarelor i controlul cantitii de combustibil injectate.

Foto: Injector Continental cu acionare piezoelectric (Siemens VDO)Sursa: Continental Injector Continental (Siemens VDO) cu acionare cu cristal piezoelectric:1. corpul injectorului2. conectori electrici3. cristal piezoelectric4. supap de comand5. racord de nalt presiune6. acul injectorului7. pulverizator Modul de funcionare a unui injector piezoelectric este prezentat n animaia de mai jos:Video - injector piezoelectric Sistemele de injecie evolueaz continuu ca urmare a cerinelor tot mai severe n ceea ce privete emisiile poluante. Principalii productori de sisteme de injecie ofer o gam larg de pompe de nalt presiune, injectoare, etc. O privire de ansamblu asupra acestor sisteme este subiectul unui articol viitor.Pompa de nalt presiune Legtura dintre pompa de transfer i rampa comun este realizat depompa de nalt presiune. Rolul pompei este a asigura o presiune ridicat a combustibilului n ramp, indiferent de condiiile de funcionare ale motorului, pe ntreaga durat de via a motorului cu ardere intern. Antrenarea pompei se face prin cuplarea acesteia la arborele cotit al motorului. Turaia maxim a pompei depinde de tipul pompei. De exemplu pompele de prim generaie Bosch sunt limitate la 3000 rot/min. Principalele elemente componente ale unei pompe de nalt presiune pentru sistemele de injecie cu ramp comun sunt prezentate n figura de mai jos. Pompa prezentat este Bosch de prim generaie cu trei pistoane dispuse la 120 C.

Foto: Pomp de injecie diesel de nalt presiune BoschSursa: Bosch Pomp de nalt presiune Bosch de prim generaie - elementele componente:1. arbore de antrenare2. electro-supap de control a debitului3. excentric4. pomp de transfer (integrat n pompa de nalt presiune)5. supap de refulare6. piston7. supap de admisie Modul de funcionare al pompei de injecie Bosch CP1 este descris n detaliu n clipul de mai jos.Video - pomp de injecie de nalt presiuneCe trebuie s reinei relativ la sistemele de injecie pentru motoarele diesel sistemele de injecie cu ramp comun sunt unanim utilizate de ctre toi constructorii de automobile presiunile de injecie sunt cuprinse ntre 1300 i 2000 de bari injectoarele sunt acionate electric (cu solenoid sau cristal piezoelectric) controlul injeciei se face electronic prin intermediul unui calculatorModul de funcionare al motorului turbo(2) Ideea de supraalimentare a motoarelor utiliznd un turbo-compresor este la fel de veche ca i motorul termic cu ardere intern. ncepnd cu 1896 Goettlieb Daimler i Rudolph Diesel au demarat investigaiile privind creterea puterii i reducerea consumului unui motor cu ardere intern folosind comprimarea aerului admis n motor. n anul 1925 inginerul elveian Alfred Bchi a fost primul care a implementat cu succes un sistem de supraalimentare cu turbo-compresor pe un motor termic, obinnd o cretere a puterii cu 40% fa de versiunea cu motor aspirat. Acesta a fost momentul care a dat startul introducerii turbo-compresoarelor pe motoarele termice de automobile. Chevrolet Corvair Monza i Oldsmobile Jetfire sunt primele automobile cu motoare turbo supraalimentate ce apar pe piaa american n 1962.

Foto: Chevrolet Corvair MonzaSursa: Wikimedia CommonsFoto: Oldsmobile JetfireSursa: rearviewd.com

Chevrolet Corvair Monza era echipat cu un motor pe benzin, supraalimentat, cu cilindreea de 2.3 litri i 6 cilindrii n linie. Puterea maxim era de 150 CP la 4400 rot/min i cuplul maxim de 285 Nm, disponibil ntre 3200 i 3400 rot/min. Oldsmobil Jetfire era echipat cu un motor pe benzin F-85, supraalimentat, cu cilindreea de 3.5 litri avnd 8 cilindrii n V. Puterea maxim era de 215 CP la 4600 rot/min iar cuplul maxim atingea valoarea de 407 Nm la 3200 rot/min. n ciuda performanele tehnice admirabile, motoarele turbo supraalimentate din aceea perioad au disprut de pe pia datorit fiabilitii sczute. Dup criza petrolului din 1973, turbo supraalimentarea a devenit acceptat din ce n ce mai mult, mai ales n cazul vehiculelor comerciale cu motoare diesel, deoarece conducea la o reducere semnificativ a consumului. ncepnd cu anii '70 motoarele turbo supraalimentate i fac debutul n sporturile cu motor, n special n cursele de Formula 1. Acest fapt ajut la promovarea turbo supraalimentrii care devine un standard n echiparea motoarelor pentru automobile. Cu toate c creterea puterii motoarelor este semnificativ, perioada este de scurt durat datorit consumului destul de mare de combustibil. De asemenea fenomenul de turbo-lag (ntrzierea rspunsului motorului la apsarea pedalei de acceleraie) avea un impact semnificativ i nu era acceptat de majoritatea cumprtorilor de automobile. Adevratul debut al motorului turbo supraalimentat se face n anul 1978 odat cu apariia automobilului Mercedes-Benz 300 SD ce era echipat cu un motor diesel turbo. Dup trei ani VW Glof Turbodiesel i face debutul pe pia de automobile. Datorit turbo supraalimentrii motoarelor diesel pentru automobile se reuete creterea randamentului, scad semnificativ emisiile poluante iar un motor diesel devine comparabil cu un motor pe benzin n ceea ce privete maniabilitatea. Astzi supraalimentarea motoarelor pe benzin nu mai este folosit ca o tehnologie care cresc performanele dinamice ale motorului ci ca o modalitate de a reduce consumul de combustibil i respectiv emisiile poluante.Modaliti de cretere a puterii unui motor cu ardere intern Pentru a nelege mai bine tehnologia turbo supraalimentrii s recapitulm principiul de funcionare al motorului termic n patru timpi, motor ce echipeaz majoritatea automobilelor i vehiculele comerciale. Un ciclu complet de funcionare este compus din patru timpi ce sunt realizai n dou rotaii complete ale arborelui cotit. Schimbul de gaze din interiorul cilindrilor este fcut cu ajutorul supapelor de admisie i evacuare.

Foto: Principiul de funcionare al unui motor cu ardere intern cu pistonSursa: Wikimedia CommonsAdmisie- supapa de admisie se deschide, pistonul se deplaseaz spre arborele cotit, aer proaspt (n cazul motorului diesel sau pe benzin cu injecie direct) sau amestec aer-combustibil (n cazul motorului pe benzin cu injecie indirect) este tras n motor.Compresie- volumul cilindrului este micorat, aerul/amestecul aer-combustibil este comprimat.Destindere- n cazul motorului pe benzin amestecul aer-combustibil este aprins cu ajutorul unei bujii, n timp ce pentru un motor diesel motorina este injectat la presiune mare i se autoaprinde. Presiunea generat n urma arderii mpinge pistonul spre arborele cotit genernd lucru mecanic.Evacuare- supapa de evacuare se deschide iar deplasarea pistonului spre chiulas evacueaz gazele arse din motor. Puterea unui motor cu ardere intern este dat de produsul cuplului motor efectiv i de turaia motorului:PUTERE = CUPLU x TURATIE Este evident c creterea puterii se poate realiza pe dou ci, prin creterea turaiei maxime sau prin creterea cuplului motor: cretereaturaie maximea motorului este limitat de rezistena mecanic a pieselor n micare. n plus un nivel mai ridicat al turaiei nseamn creterea frecrilor din motor precum i a pierderilor prin pompaj, cu alte cuvinte scderea randamentului. Acest soluie nu este viabil. cretereacuplului motorse poate face prin doua moduri: cretereacapacitii cilindricece are ca rezultat introducerea unei cantiti mai mare de aer sau amestec aer-combustibil deci energie mai mare generat n urma arderii. Mrirea capacitii cilindrice se poate face prin creterea cilindreei unui singur cilindru sau prin creterea numrului de cilindri. Dezavantajul este creterea masei motorului care are impact asupra emisiilor poluante i a consumului. creterea presiunii medii efective din cilindru printurbo supraalimentare.Definiia turbo supraalimentrii Un motor aspirat este un motor la care introducerea aerului n motor se face datorit depresiunii creat de deplasarea pistonului ctre arborele cotit n timpul cursei de admisie. Se numete aspirat deoarece aerul este introdus la o presiune inferioar presiunii atmosferice (< 1 bar). n cazul motoarelor supraalimentate aerul, nainte de a fi introdus n cilindru, este precomprimat de un compresor, presiunea ajungnd la valori de pn la 2.5 3 bari. Turbo este termenul care arat c gazele de evacuare sunt utilizate, prin intermediul unei turbine, pentru a pune n micare compresorul.Construcia i funcionarea unui grup turbo-compresor Un sistem de supraalimentare cu turbo-compresor este compus n principal din: turbin, arbore de antrenare i compresor. Turbina i compresorul sunt fixate ntre ele printr-un arbore de antrenare. n cazul turbinei gazele de evacuare intr radial i ies axial iar n cazul compresorului aerul este aspirat axial i refulat radial.

Alt: Sistem de turbo supraalimentare.Foto: Wikimedia Commons Cum funcioneaz? Gazele de evacuare rezultate n urma arderii au o vitez foarte mare deci energie cinetic foarte mare. Acestea sunt colectate n galeria de evacuare i apoi redirecionate spre turbin care, n contact cu gazele evacuate, este pus n micare. La rndul ei turbina antreneaz compresorul care aspir aer din galeria de admisie i-l comprim nainte sa fie introdus n cilindru.

Foto: Seciune printr-un turbo-compresorSursa: Bosch Tehnologia turbo supraalimentrii utilizat n industria automobilelor vine n mai multe variante. Clasificarea major se face n funcie de geometria grupului turbin, de prezena sau absena sistemului de rcire al aerului comprimat i de numrul de grupuri turbo-compresor utilizate. ncepem cu turbina cu geometrie fix (FGT) plus wastegate (supap de refulare) i intercooler (rcire intermediar). Atenie! Geometrie fix sau variabil nu se refer la geometrie efectiv a turbinei ci la geometria galeriei prin care trec gazele de evacuare.

Foto: Sistem de turbo supraalimentare cu turbin cu geometrie fix, intercooler i wastegate. Principiul de funcionare este simplu, aerul este aspirat n compresor dup ce a trecut prin filtrul i ridicat le o presiune superioar nainte de a fi introdus n motor. Datorit presiunii ridicate dup comprimare temperatura aerului crete ceea ce conduce la o scdere a densitii deci implicit a masei de aer proaspt. Creterea temperaturii este rezultatul combinat a trei factori: adaosul de energie suplimentar datorit procesului de comprimare curgerea turbulent a aerului prin compresor transferul de cldur de la turbin la compresor Temperatura ridicat a aerului admis n motor are efecte negative asupra performanelor motorului, consumului i a emisiilor poluante. Pentru a elimina aceste dezavantaje se recurs la rcirea aerului comprimat prin intermediul unui intercooler, sistem care aduce urmtoarele avantaje: creterea densitii aerului admis n motor, ce are ca efect creterea puterii motorului cu pn la 25% fa de versiunea fr rcire intermediar reducerea tensiunilor termice asupra turbinei i motorului datorit scderii temperaturii din cilindrii scderea consumului de combustibil cu pn la 5% fa de versiunea fr rcire intermediar, mai ales datorit eficienei ridicate a rcirii la turaii sczute

Foto: Radiatorul de rcire intermediar a aerului comprimat (intercooler)Sursa: Wikimedia Commons Sistemul de rcire este pentru majoritatea automobilelor de tipul aer-aer, adic fluxul de aer exterior este utilizat pentru rcirea aerului comprimat. Rcirea se face cu ajutorul unui radiatorul care se poziioneaz de obicei n faa radiatorului de rcire al motorul. n cazul sistemelor de supraalimentare cu turbin cu geometrie fix dimensionarea acestora se face astfel nct presiunea furnizat de compresor s aib valori mari ncepnd de la valori mici ale turaiei motorului. Problema apare la turaiile mari ale motorului deoarece presiunea generat de compresor este prea mare i poate afecta stabilitatea mecanic i termic a motorului. Soluia vine odat cu utilizarea unei supape de refulare numit wastegate care la regimuri de turaie ridicate se deschide i redirecioneaz gazele de evacuare ocolind turbina. Astfel este limitat debitul de gaze arse din turbin care conduce la o limitare a turaiei compresorului i deci o limitare a presiunii aerului comprimat.

Foto: Turbin cu geometrie fix i wastegateSursa: Wikimedia Commons Acionarea supapei de refulare se face cu ajutorul unei tije care de obicei este comandat pneumatic. Deschiderea sau nchiderea supapei de refulare se face automat, n funcie de presiunea aerului dup compresor sau prin acionarea unei electro-supape comandat de calculatorul de injecie. n cazul n care comanda se face electronic este necesar prezena unui senzor de presiune pe galeria de admisie. Motorul cu 6 cilindrii n linie, pe benzin, turbo supraalimentat, de la BMW (Twin-Turbo) este compus din dou grupuri turbo-compresor, un grup pentru fiecare set de 3 cilindrii. Turbinele sunt cu geometrie fix iar limitarea presiunii aerului admis se face cu ajutorul unor supape de refulare.

Foto: Twin-TurboSursa: BMW Continental este unul din furnizorii de grupuri turbo-compresor pentru industria de automobile. n imagine este prezentat un sistem de turbo supraalimentare cu turbin cu geometrie fix, destinat motoarelor pe benzin. Observai cilindrul pneumatic conectat la tija de acionare a supapei de refulare. Limitarea presiunii de supraalimentare se face automat utiliznd presiunea aerului precomprimat.

Foto: Grup turbo-compresor cu turbin cu geometrie fix i wastegate.Sursa: Continental O alternativ la turbinele cu geometrie fix i supap de refulare este turbina cu geometrie variabil (VGT). Constructiv turbina este aceeai ca n cazul celei cu geometrie fixe. Diferena este dat de existena unor palete la intrarea n turbin care ajusteaz seciunea de curgere a gazelor de evacuare. Modificarea seciunii de curgere are ca efect modificare vitezei de curgere a gazelor deci implicit a turaiei turbinei. Acest mecanism permite controlul presiunii de supraalimentare prin controlul turaiei compresorului.

Foto: Turbin cu geometrie variabilSursa: Turbo Technics Turbina cu geometrie variabil permite modificarea seciunii de curgere a gazelor de evacuare n funcie de regimul de funcionare al motorului. Acest lucru faciliteaz utilizarea optim a grupului turbo-compresor, ceea ce conduce la creterea randamentului motorului termic n comparaie cu versiunea de turbo-compresor cu geometrie fix i wastegate.

Poziia paletelor pentru o turaie sczut a motoruluiPoziia paletelor pentru o turaie ridicat a motorului

Foto: Turbin cu geometrie variabilSursa: Borg Warner

Un element important al unui grup turbo-compresor sunt bucele de frecare situate ntre arborele ce conecteaz turbina de compresorul i carcas. Acestea sunt confecionate din bronz i au rolul de a reduce frecare n timpul funcionrii turbo-compresorului. Pentru lubrifierea i rcirea pieselor n micare se utilizeaz uleiul motor la o presiune de aproximativ 4 bari. Turaiile la care pot ajunge turbo-compresoarele se situeaz n jurul valorii de 180.000 rot/min. Aceste solicitri extreme impun o echilibrare perfect a pieselor n micare precum i un debit de ulei adecvat. Acionare palelor turbine cu geometrie fix se face de obicei cu ajutorul unui cilindru pneumatic comandat electronic. Pentru un control mult mai precis al presiunii de supraalimentare este necesar utilizarea sistemelor de acionare electrice. De exemplu Mahle a dezvoltat un grup turbo-compresor cu geometrie fix la care acionarea wastegate-ului se face cu un motor electric.

Foto: Turbo-compresor cu acionare electricSursa: MahleAvantajele turbo supraalimentrii n comparaie cu un motor termic aspirat ce produce aceeai putere maxim, consumul de combustibil al unui motor turbo supraalimentat este mai mic, fenomen datorat i recuperrii unei pri din energia disipat n gazele de evacuare care este utilizat pentru mbuntirea randamentului general al motorului. De asemenea datorit capacitii cilindrice mai reduse al unui motor turbo se reduc i pierderile termice i prin frecri contribuind la creterea randamentului.

Foto: Comparaie curbe de cuplu motor (motor aspirat vs. motor turbo la aceeai capacitate cilindric) Caracteristica de cuplu al unui motor turbo supraalimentat are urmtoarele avantaje n comparaie cu un motor aspirat: cuplul maxim este produs ncepnd cu turaiile joase cuplul maxim este constant pe o plaja mai larg de turaii Performanele unui motor turbo supraalimentat sunt net superioare unui motor aspirat mai ales n cazul exploatrii acestora n zone cu altitudine ridicat unde pierderea semnificativ de putere afecteaz majoritatea motoarelor aspirate datorit presiunii sczute. Avantajele turbo supraalimentrii sunt evidente att n ceea ce privete performanele dinamice ct i emisiile poluante. Tendina constructorilor auto este de a introduce turbo supraalimentarea pe toate noile motoare, n acest mod pstrnd performanele dinamice dar la o cilindree mai mic. Tehnologiile de supraalimentare au evoluat considerabil datorit cerinelor de reducere a consumului pe de-o parte i datorit unui trend ascendent n ceea ce privete puterea raportat la capacitatea cilindric pe de alt parte. Noile tehnologii turbo, dubl supraalimentare (R2STM)sau acionarea electric a compresorului (e-Booster) sunt deja pe lista de componente ale productorilor de automobile. Construcia i modul de funcionare ale acestor tehnologii vor fi dezbtute n articolele viitoare.Video - principiul turbo supraalimentrii cu intercoolerVideo - turbo-compresor BorgWarnerVideo - componentele i asamblarea unui turbo-compresorVideo - principiul de funcionare al unei turbine cu geometrie variabilVideo - principiul de funcionare al unei turbine cu geometrie variabil cu acionare electricPentru a comenta articolul trebuie s v nregistrai!Comentariialex_stefanMari, 07 Octombrie 2014Motoare pe benzin cu injecie direct(0) Trendul n ceea ce privete proiectarea motoarele cu ardere intern ale automobilelor este obinerea uneiputeri specificect mai mari i a unuiconsum de combustibilct mai mic. Pe lng aceste caracteristici se impune prin reglementrile n vigoare limitarea nivelului deemisii poluante. De asemeneazgomotul i confortuln timpul conducerii automobilului au devenit n ultimul timp criterii importante de evaluare a performanelor. Emisiile poluante ale automobilelor sunt o adevrat problem n zonele urbane unde densitatea de automobile este mult peste nivelul zonelor extra-urbane. Mai mult, concentrarea populaiei din ce n ce mai mult n zonele urbane face ca impactul automobilelor asupra mediului urban s fie din ce n ce mai semnificativ. Organismele internaionale reduc periodic limitele de emisii poluante ale automobilelor pentru a diminua impactului acestora asupra sntii umane i a mediului. De asemenea costul combustibilului face ca pentru anumite segmente de automobile consumul de combustibil s fie un criteriu foarte important n ceea ce privete achiziionarea unui automobil.Tipuri de sisteme de injecie pentru motoarele pe benzin Cerinele legate de performane dinamice ridicate, emisii i consum de combustibil sczut, zgomot sczut, oblig productorii de automobile s mbunteasc continuumotoarele cu ardere intern. Sistemul de injecie cu combustibil influeneaz n mare msur prestaiile unui motor cu ardere intern.Carburatorul Primele sisteme de alimentare cu benzin utilizau un carburator pentru dozarea i omogenizarea amestecului aer-combustibil. Principalul dezavantaj al carburatorului este imposibilitatea realizriiamestecului stoichiometric(14.65 kg aer / 1 kg combustibil) ceea ce elimin posibilitatea utilizrii unuicatalizator pe trei ci. Astfel, motoarele cu carburator au un randament specific sczut i consum mare de combustibil.

Sistem de alimentare cu carburator - schem de principiu.1. carburator (camer de nivel constant)2. admisie aer3. obturator admisie4. galerie de admisie5. jiclor6. bloc motorInjecia indirect (MPI,EFI,PFI) Introducerea sistemelor electronice pentru controlul injeciei de combustibil, ncepnd cu anii 1980, a fcut posibil funcionarea motorului cu amestec stoichiometric, ceea ce a condus la utilizareasondelor de oxigeni acatalizatorului pe trei ci. Comparativ cu sistemele de alimentare pe baz de carburaie, injecia indirect de combustibil are urmtoarele avantaje:1. reduceemisiile poluantedatorit posibilitii utilizriisenzorului de oxigeni acatalizatorului;2. crete cuplul i puterea motorului datorit mbuntirii randamentului volumetric (umplere mai bun a cilindrilor cu amestec aer-carburant). Deficiena carburaiei relativ la randamentul volumetric se datoreaz utilizrii unui tub Venturi;3. reduce consumul de combustibil datorit amestecului stoichiometric i a egalizrii cantitii de combustibil injectate pentru fiecare cilindru;4. rspunsul motorului la acceleraii devine mai rapid datorit controlului mai precis al cantitii de combustibil injectate;

MonopunctMultipunct

Foto: Sistem de alimentare cu injecie indirect - scheme de principiuSursa: Bosch1. alimentare cu combustibil2. admisie aer3. obturator4. galeria de admisie5. injector (injectoare)6. bloc motor Cu toate c injecia indirect (n galeria de admisie, n dreptul supapei de admisie) are avantaje semnificative comparativ cu sistemul de alimentare cu carburator nu mai poate ndeplini cerinele actuale legate deemisiile poluantei de mbuntire a performanelor dinamice.Injecia direct (GDI,FSI) Sistemele de injecie de benzin direct n cilindru au nceput s fie studiate i implementate pe automobile ncepnd cu anii 1990. Avantajele acestui sistem comparativ cu injecia indirect sunt numeroase:1. eliminarea depunerii de benzin pe pereii galeriei de evacuare i pe supape.2. mbuntirea controlului amestecului aer-combustibil.3. reducerea pierderilor prin pompaj (aspiraia aerului) n modul de funcionare cu amestec stratificat.4. mbuntirea randamentului termic, n timpul funcionrii cu amestec stratificat, datorit raportului de comprimare mai ridicat.5. scderea emisiilor de CO2 i a consumului de combustibil datorit posibilitii funcionrii cu amestec stratificat.6. scderea pierderilor prin cldur datorit funcionrii cu amestec stratificat7. nclzirea mai rapid a catalizatorului prin divizarea i ntrzierea injeciei de combustibil n faza de evacuare.8. pornire mai bun la rece datorit pulverizrii mai bune a combustibilului.9. rspuns mai bun la acceleraii.

Foto: Sistem de alimentare cu injecie direct - scheme de principiuSursa: Bosch.1. alimentare cu combustibil2. admisie aer3. obturator4. galeria de admisie5. injectoare6. bloc motor Toate aceste avantaje plaseaz sistemele deinjecie direct de benzinn fruntea clasamentului n ceea ce priveteeconomia de combustibil i performanele dinamice ale motoarelor. Evident aceste sisteme au i dezavantaje cum ar fi: costul crescut, complexitatea sistemului de control, necesitatea utilizrii sistemelor de post-tratare a gazelor de evacuare (NOx). Cu toate acestea sistemele de injecie direct de benzin se vor impune i vor fi larg utilizate pentru echiparea motoarelor, deoarece reprezinta una din cele mai abordabile metode pentru ndeplinirea reglementarilor de emisii poluante i pentru creterea performantelor dinamice.Performanele dinamice i emisiile poluante ale unui motor cu injecie direct Parametrii care au cea mai mare influenta asupra unui motor n ceea ce privete randamentul suntraportul de comprimareiraportul aer/combustibil(lambda). Prin mrirearaportului de comprimarese obine o putere sporit i o reducere a consumului de combustibil. Puterea sporit se datoreaz creterii presiunii din cilindru la sfritul comprimrii ceea ce impune o presiune mai mare pe cursa de destindere deci un cuplu mai mare. Motoarele cu injecie indirect au unraport de comprimaren jur de 9...10. O valoare mai mare de 10 face ca fenomenele distructive ca detonaia s fie prezente n locul arderii normale. n cazul injeciei directe, n momentul injeciei temperatura din cilindru scade deoarece o parte din cldura este absorbit de carburant pentru vaporizare. Astfel se eliminadetonaiacare apare n principal datorit unei temperaturi foarte ridicate la sfritul cursei de comprimare. Motoarele cu injecie direct de benzin funcioneaz curapoarte de comprimaremai ridicate de 11...12. Cel mai mic consum de combustibil se obine atunci cnd amestecul aer-carburant este un pic mai srac dectamestecul stoichiometric. Cu alte cuvinte trebuie s introducem n cilindru mai mult aer dect este necesar pentru a avea o ardere complet a benzinei. Unul din inconvenientele sistemelor de injecie indirect, comparativ cu injecie direct, este modul de funcionare cuamestec stoichiometric, utilizarea amestecurilor srace nefiind posibil. n cazul motoarelor cu injecie direct se poate controla raportul aer-carburant din cilindru n sensul stratificrii acestuia.

Foto: Camer de ardere - Ecotec 2.0L I-4 DI TurboSursa: GMStratificareanseamn un amestec foarte bogat n jurulbujiei(pentru a facilita aprinderea) i foarte srac n apropierea pistonului i a pereilor cilindrului. Funcionarea cu amestec srac n apropierea pistonului i a cilindrului creeaz o izolare termic a nucleului de ardere ceea ce reduce semnificativ transferul cldurii ctreblocul motoripistoane. Astfel se obine o mbuntire a randamentului termic ce are ca efect scderea consumului de combustibil.Amestec stratificat vs amestec omogen Un sistem de injecie indirect funcioneaz tot timpul cuamestec omogen, raportul aer-combustibil fiind aproximativ acelai n interiorul cilindrului. Avantajul sistemelor de injecie direct este controlul jetului de combustibil astfel nct se poate obine unamestec stratificat. Amestecul stratificat se obine prin injectarea benzinei spre sfritul cursei de comprimare, jetul de combustibil fiind ghidat ctrebujie. Funcionarea n mod stratificat aduce o reducere a consumului de combustibil de la15 la 20 %comparativ cu un motor cu injecie indirect. n acest mod de funcionareobturatoruleste folosit foarte puin, doar pentru a permite funcionareaEGR-ului i pentru a crea vacuumul necesar sistemelor servo-asistate. Utilizarea ntr-o mai mic msur aobturatoruluiface ca randamentul volumetric s creasc, umplerea cilindrilor cu aer fcndu-se mai bine. Dezavantajul acestui mod de funcionare, cu amestec stratificat, este necesitatea utilizrii sistemelor de reutilizare a gazelor de evacuare pentru reducerea emisiilor de oxizi de azot (NOx). Deoarece amestecul este srac cantitatea de oxigen este n exces ceea ce conduce la emisii mai ridicate de NOx comparativ cu un motor cu injecie indirect. Astfel, pentru motoarele cu injecie direct de benzin, care funcioneaz i cu amestec stratificat, este necesar utilizareaEGR-ului pentru reducerea emisiilor de oxizi de azot.

Amestec stratificatAmestec omogen

Sursa: Bosch Funcionarea nmod stratificatse face la turaii sczute i sarcini pariale cnd nu sunt necesare acceleraii intense ale motorului. Benzina este injectat cu puin timp nainte capistonuls ajung la sfritul cursei de comprimare astfel fiind posibil reorientarea jetului n jurulbujieipentru o aprindere facil. La sarcini mari ale motorului funcionarea n mod stratificat poate conduce la emisii de particule deoarece amestecul aer-combustibil poate sa fie foarte bogat n jurul bujiei i sa nu ard complet. De asemenea la turaii mari ale motorului curgerea aerului n cilindrii este turbulent ceea ce face imposibil obinerea unui amestec stratificat.

Foto: Modurile de funcionare ale injeciei directe de benzin Regimurile de funcionare cu turaii ridicate sau sarcini mari (acceleraii intense) impun funcionare cuamestec omogen. n acest mod de funcionare combustibilul este injectat n timpul cursei de admisie, turbulentele aerului din cilindru facilitnd omogenizarea amestecului. n funcie de sarcina motorului amestecul omogen poate fi srac (lambda > 1), stoichiometric (lambda = 1) sau bogat (lambda < 1) n cazul n care motorul este la sarcin total (pedala de acceleraie este apsat 100%). Datorit omogenitii amestecului emisiile de oxizi de azot sunt reduse i astfel nu mai este necesar funcionareaEGR-ului.

Foto: Injecia direct de benzin FSI 2.0 AudiSursa: AudiAmestecul omogen sracaduce avantajul unui consum redus de combustibil dar impune utilizareaEGR-ului pentru reducerea emisiilor de oxizi de azot. Acest mod face tranziia ntre amestecul stratificat i cel omogen. Pe msur ce ne apropiem de modul de funcionare omogen (stoichiometricsau bogat) se utilizeaz modul de funcionare cu amestec omogen parial stratificat. n acest mod de funcionare injecia este divizat. Prima injecie (principal), ce conine majoritatea cantitii de combustibil, se realizeaz n timpul cursei de admisie obinndu-se astfel un amestec omogen srac n cilindru. Cndpistonulse apropie de sfritul cursei de comprimare se face a doua injecie (secundar) care conduce la o stratificare a amestecului n zonabujiei. Acest mod de funcionare, prindivizarea injeciei, conduce la reducerea emisiilor de particule i la un consum mai redus de combustibil.Injecia divizateste utilizat i pentru a grbi nclzireacatalizatoruluiprin efectuarea injeciei secundare pe cursa de evacuare ceea ce conduce la continuarea arderii pe galeria de evacuare.Controlul jetului de combustibil Obinereaamestecului stratificatse face prin ghidarea jetului de combustibil injectat n cilindru astfel nct amestecul bogat sa fie prezent n dreptul bujiei pentru a facilita aprinderea. Ghidarea jetului spre bujie se face n principal prin trei metode:ghidarea cu peretele,ghidarea directa jetului ighidarea cu aerul.

Ghidarea cu pereteleGhidarea cu aerulGhidarea direct

Foto: Injecia direct de benzin - modurile de ghidare a jetului de combustibil.Sursa: BoschGhidarea jetului cu peretelepresupune transportul jetului de combustibil spre bujie utiliznd suprafaapistonului. Combustibilul este injectat spre piston iar datorit micrii acestuia la sfritul cursei de comprimare jetul este redirecionat sprebujie. Dezavantajul acestei metode const n faptul c o parte din combustibilul injectat pecapul pistonuluise depune, nu se evapor total ceea ce are impact asupra creterii consumului de combustibil i asupra emisiilor de hidrocarburi (HC) i a monoxidului de carbon (CO).Ghidarea jetului cu aerul(VW) utilizeaz pentru fiecare cilindru cte o palet de redirecionare a aerului (montate n galeria de admisie) cu ajutorul creia se controleaz curentul de aer. Astfel jetul de combustibil injectat este purtat de ctre curenii de aer ctrebujie. Avantajul acestei metode se datoreaz izolrii jetului de combustibil cu aer ceea ce se traduce n consum de combustibil i emisii mai mici.

Foto: Injector lateral (ghidare cu aerul a jetului) - Ecotec 2.0L I-4 DI TurboSursa: GMGhidarea direct a jetului(Mercedes, BMW) se obine prin plasarea injectorului n vecintateabujiei. Teoretic aceasta metoda este cea mai eficient deoarece elimina fenomenul depunerii combustibilului pepistonsau pe pereii cilindrului. De asemenea acest mod de ghidare a jetului este mai puin sensibil la fluctuaiile curenilor de aer din cilindru. Dezavantajul este data de fiabilitatea mai redus a bujiei datorit depunerilor de carbon, depuneri provenite din arderea incomplet a combustibilului.

Foto: Injector plasat central (ghidare direct a jetului) BMWSursa: BMWSistemul de alimentare cu combustibil pentru injecie direct Injecia direct de combustibil n cilindru necesit presiuni relativ ridicate, n jur de40 130 bari. Comparativ, la un sistem de injecie indirect presiunile se situeaz n jurul valorii de4 bari. Presiunile mari sunt necesare pentru ca jetul de combustibil s aib penetraia corespunztoare n cilindru i pentru ca pulverizarea i evaporarea s fie ct mai eficiente. Cu toate acestea nu se poate crete mai mult presiunea de injecie pentru a avea o pulverizare i mai bun deoarece crete probabilitatea ca jetul s aib o penetraie foarte mare i s ating pereii cilindrului saucapul pistonului. n principiu un sistem de injecie direct de benzin este compus din: rezervor de combustibil, pomp electric de joasa presiune, filtru de combustibil, pomp de nalt presiune, ramp comun, regulator de presiune (electro-supapa), senzor de presiune, injectoare.

Foto: Componentele principale ale unui sistem de injecie direct de benzinSursa: Bosch Combustibilul stocat n rezervor este scos de ctre pompa electric la o presiune de 4 5 bari i trimis ctre pompa de nalt presiune. Pompa de joas presiune este localizat de obicei n rezervor sau n vecintatea acestuia. Filtrul are rolul de a reine impuritile din combustibil pentru a evita ptrunderea acestora n pompa de nalt presiune, injectoare sau regulator.

Foto: Componentele sistemului de injecie direct de benzinSursa: BoschPompa de nalt presiuneeste antrenat de arborele cu came i trimite combustibilul ctre ramp la o presiune de maxim 130 bari. Valoarea presiunii din rampa depinde de punctul de funcionare al motorului (turaie i sarcin) i este controlat ntre 40 i 130 de bari cu ajutorul regulatorului de presiune. Informaia presiunii din ramp este citit decalculatorul de injecieprin intermediul unui senzor de presiune. Injectorul este componenta central a sistemului de injecie. Acesta preia combustibilul din ramp i-l injecteaz n cilindru. Comanda injectoarelor este fcut decalculatorul de injeciecare, n funcie de tipul amestecului i de punctul de funcionare al motorului, regleaz momentul i durata deschiderii injectoarelor. Modul de funcionare cu amestec omogen i stratificat se poate urmrii n animaia de mai jos, pentru un motorVW FSI. Viitorul apropiat al sistemelor de propulsie pentru automobile cu carburant fosil aparine motoarelor pe benzin cuinjecie direct. Datorit performanelor acestora n ceea ce privete consumul i puterea motoarele pe benzin cu injecie direct ncep s se apropie tot mai mult de motoarele diesel supraalimentate dar la un pre de cost mai mic. Mai mult, utilizareasupraalimentriimpreun cu injecia direct va mpinge performanele motoarelor pe benzin la nivele la care un motor diesel va ajunge foarte greu i cu costuri semnificativ mai mari.Video - injecia direct de benzin (VW - FSI)Pentru a comenta articolul trebuie s v nregistrai!Sonda lambda binar (senzorul de oxigen benzin) - mod de funcionare i diagnoz(3) Normele de poluare, fie ca sunt europene (Euro), americane (Tier) sau japoneze (Japan) impun productorilor de autovehiculeemisii poluantetot mai reduse. De asemenea, n marile aglomerri urbane, nivelul emisiilor automobilelor are o importan mult mai mare deoarece afecteaz direct sntatea locuitorilor.Sonda lambda(numit isondasausenzorul de oxigen) are o importan deosebit relativ la reducerea emisiilor poluante de pe automobile. Produs al companiei Bosch, sonda lambda a fost utilizat pentru prima oara alturi de uncatalizatorpe un automobil Volvo la sfritul anilor 1970. Dezvoltarea i proiectarea sondei a fost nceputa n timpul anilor 1960 sub supravegherea dr. Gunter Bauman, n cadrul companiei Robert Bosch GmbH.

Foto:Sonda lambda - senzorul de oxigenSursa: Bosch Aplicaiile principale ale sondei lambda sunt motoarele pe benzin. Sonda se utilizeaz i pe motoarele diesel dar mult mai restrns. Motivul este acela ca motoarele pe benzina funcioneaz n jurul amestecului stoichiometric n timp ce motoarele diesel funcioneaz cu amestecuri srace.Emisiile poluante ale automobilelor nainte de a explica modul de lucru al sondei lambda trebuie s avem o imagine clar a emisiilor poluante de pe automobile. Principalele emisii poluante ale automobilelor sunt: monoxidul de carbon CO; oxizii de azot NOx; hidrocarburile HC; particulele PM. Cea mai des utilizat metod de a reduceemisiile poluantede pe un automobile este catalizatorul. n cazul n care catalizatorul reduce proporiile de CO, NOx i HC din gazele de evacuare, acesta se numete catalizator pe trei ci. Orice sistem de post tratare a emisiilor poluante al unui automobil, ce utilizeaz uncatalizator, are n componenta i osond lambda. Eficacitatea catalizatorului depinde n ntregime de buna funcionare a sondei lambda.Amestecul stoichiometric Pentru a asigura arderea complet a combustibilului din motor (benzin sau motorin) este nevoie de o anumita cantitate de oxigen deci de o anumita cantitate de aer. Astfel, pentru a arde complet 1 kg de benzin avem nevoie de aproximativ 14.7 kg de aer. Dac acest raport se pstreaz (14.7:1) i n cilindru putem spune c amestecul din cilindru estestoichiometric. Notaia utilizat n literatura de specialitate, pentru evalua raportul aer:combustibil din motor, este litera greceasca lambda (). Relativ la tipul amestecului aer-combustibil din motor putem avea urmatoarele situaii: amestec bogat( < 1): n acest caz combustibilul este n exces, aerul nefiind suficient pentru o ardere complet; amestec stoichiometric( = 1): n acest caz raportul aer-combustibil este ideal arderea fiind complet; amestec srac( > 1): n acest caz aerul este n exces, arderea fiind complet dar cu exces de oxigen;Rolul sondei lambda Tipul amestecului aer-combustibil, bogat sau srac, influeneaz n mod direct nivelulemisiilor poluante. Astfel n caz unui amestec bogat, combustibilul fiind n exces, arderea este parial, rezult emisii bogate n monoxid de carbon (CO) i hidrocarburi (HC). n cazul amestecurilor srace, oxigenul fiind n exces, conduce la creterea nivelului de oxizi de azot (NOx) din gazele de eapament. Compromisul este fcut n cazul amestecului stoichiometric, caz n care emisiile sunt la un nivel mediu pentru fiecare din cele trei componente (CO, HC i NOx).

Foto: Nivelul emisiilor poluante ale unui automobil n funcie de tipul amestecului aer-combustibila. fr catalizatorb. cu catalizator Eficacitateacatalizatoruluieste maxim atunci cnd amestecul aer-combustibil este stoichiometric. Rolul sondei lambda este de a informacalculatorul de injeciecare este starea amestecului aer-combustibil. Pe baza informaie primite de la sond calculatorul va ajusta injecia de combustibil astfel nct amestecul s se menin n jurul valorii stoichiometrice.

Foto: Controlul n bucla nchis al injeciei de combustibil.Sursa: Wikimedia Commons Schema de principiu a controlului amestecului aer-combustibil n jurul valorii stoichiometrice se compune din:1. senzorul de mas de aer2. catalizatorulprimar3. catalizatorulsecundar4. injectoarele de combustibil5. sonda lambda amonte6. sonda lambda aval7. circuitul de alimentare cu combustibil8. galeria de admisie9. galeria de evacuareECUcalculatorul de injecie Utiliznd informaia de la senzorul de mas de aer, calculatorul de injecie ajusteaz timpul de deschidere al injectoarelor reglnd astfel cantitatea de combustibil injectat. Acest mod de control al injecie se numete control nbucla nchis(closed loop control) i se bazeaz pe informaia primit de la senzori. A doua sond lambda, de dup catalizator, are rolul de a monitoriza activitatea catalizatorului, pentru a ne asigura c acesta funcioneaz n parametrii normali. Cu alte cuvinte rolul sondei lambda n aval de catalizator este de adiagnostica funcionarea catalizatorului.Modul de funcionare al unei sonde lambda n echiparea automobilelor de serie exista mai multe tipuri de sonde lambda. Un criteriu de clasificare ine cont de principiul de funcionare i de numrul de conexiuni electrice. Astfel, dac le clasificam dup principiul de funcionare, distingem: sonde lambda binare cu zirconiu; cu titan; sonde lambda liniareSonde lambda binare cu zirconiu Acestea sunt primele tipuri de sonde lambda utilizate n industria automobilelor. Principiul de funcionare se bazeaz pe modul de funcionare al unei celule de combustie (fuel cell), numitacelul Nernst. Acest tip de sond lambda este de tipul senzorului generator, senzor care produce o tensiune electric fr s fie alimentat la o sursa de tensiune exterioar. Tensiunea electric generat de sond este produs de diferena de molecule de oxigen din gazele de eapament i aerul atmosferic.Foto: Seciune longitudinala printr-o sond lambda Sonda lambda se conecteaz pegaleria de evacuare(1) prin intermediulcarcasei cu filet(2). n interiorultubului de protecie(3) se gsetecorpul ceramic din dioxid de zirconiu(4). Acesta este nvelit cudoi electrozi(5), unul n contact cu gazele de evacuare iar cel de-al doilea cu aerul atmosferic. De reinut c electrodul care este n contact cu gazele de evacuare este acoperit de un material ceramic poros care permite ptrunderea gazelor i n acelai timp protejeaz suprafaa electrodului de coroziune.Carcasa de protecie(6) conineorificii(8) care au rolul de a permite aerului atmosferic s intre n contact cu unul dintre electrozi.Arcul(7) asigura contactul ntreconectorul(9) i electrod.

Foto: Sonda lambda - componente n funcie de cantitatea de oxigen din evacuare sonda lambda genereaz o tensiune care semnaleaz calculatorului de injecie dac amestecul este srac sau bogat. Astfel dacamestecul este bogat( < 1) atunci n gazele de eapament se afl o cantitate foarte mic de oxigen. n acest caz sonda lambda va genera o tensiune de aproximativ0.8 ... 0.9 V. n cazul n careamestecul este srac( > 1) oxigenul se va gsi n cantitate mare n gazele de evacuare, diferena de molecule de oxigen fiind mic tensiunea generat va fi de ordinul0.1 ... 0.2 V. Cu cat diferena dintre moleculele de oxigen este mai mare, ntre gazele de eapament i aerul atmosferic, tensiunea generat de sonda lambda este mai mare.

Foto: Principiul de funcionare al sondei lambda Ionii oxigenul din gazele de evacuare sunt condui prin intermediul dioxidului de zirconiu ctre electrodul n contact cu aerul atmosferic. Se creeaz astfel odiferen de potenial ntre electrod i mas(galeria de evacuare) care este citit i interpretat decalculatorul de injecie. n cazul n care amestecul este bogat (aprox. 0.9 V) calculatorul de injecie va aplica corecii, ceea ce va conduce la o srcire a amestecului (aprox. 0.2 V). Rezult c tensiunea de ieire a sondei lambda va avea un salt de la 0.9 la 0.1 V sau de la amestec bogat la amestec srac.

Foto: Nivelul tensiuni generate de senzorul de oxigen n funcie de tipul amestecului aer-combustibil Denumirea desond binarvine de la faptul c sonda identific doar dou stri ale amestecului,bogatsausrac, fr a putea determina care este nivelul exact de mbogire sau srcire. Un dezavantaj al sondei lambda este acela c funcioneaz numai la temperaturi n jur de 350 C. Din acest motiv controlul mbogirii amestecului nu funcioneaza exact din momentul demarrii motorului, ci numai dup ce temperatura sondei a ajuns la valoarea nominal. Acest mod de funcionare este n defavoarea reducerii nivelului deemisii poluante. Astfel, pentru a minimiza timpul de inactivitate al sondei lambda toate versiunile curente sunt prevazute cu orezisten electric de nclzire.

Foto: Conexiunea electrica a unei sonde lambda cu un singur firSonda lambda cu trei sau patru fire

Foto: Conexiunea electrica a unei sonde lambda cu trei sau patru fire.Diagnosticarea sondei lambda n funcie de tipul amestecului aer-combustibil, bogat sau srac, sonda lambda genereaz o tensiune ce are forma semnalului similara cu osinusoid.

Foto: Tensiunea generat de o sond lambda binar Odat ce senzorul a ajuns la temperatura nominal de funcionare (aprox. 350 C), pentru o turaie amotorului termicn jur de 2000 rot/min, tensiunea generat de sonda lambda ar trebui s sa situeze n intervalul 0.2 ... 0.9 V. Trecerea de la tensiunea de 0.2 V la 0.9 V ar trebui s se produc n aproximativ 0.3 secunde (durata tranziiei). Diferena de tensiune dintre amestecul bogat i srac ar trebui sa se situeze n jurul valorii de 0.45 V. Perioada semnalului trebuie s se ncadreze ntre 0.7 i 1 secunde n cazul n care sonda lambda funcioneaz la parametrii nominali.

Foto: Semnalul sondei lambda n cazul unei funcionri defectuoase n cazul n care perioada semnalului este mai mare dect valorile recomandate, sonda ar trebui examinat n detaliu i nlocuit dac este cazul. O reacie mai lent din partea sondei conduce la concluzia c aceasta prezint defecte sau este mbtrnit, ne mai fiind funcional la parametrii nominali. Configuraiile care conin dou sonde lambda sunt utilizate pentru a monitoriza eficienacatalizatorului. Implementarea celui de-al doilea senzor s-a fcut datorit normelorOBD 2care cer ca fiecare component care este implicat direct n reducerea emisiilor poluante s fie diagnosticat. n cazul n care catalizatorul funcioneaz corect tensiunea sondei lambda de dup catalizator (aval) are amplitudinea mai mic, aceeai frecven i faza cu tensiunea sondei dinainte de catalizator (amonte).

Foto: Semnalul sondei lambda dup catalizator funcionare corect Diferena de tensiune dintre sonda lambda din amonte i cea din aval ajut ladiagnosticarea catalizatorului. Este mai puin probabil ca sonda de dupcatalizatorsa se defecteze (datorit mbatrnirii) deoarece este supus unor regimuri termice mai sczute. Din acesta cauza calculatorul de injecie utilizeaz tensiunea produs de sonda de dup catalizator pentru a compensa abaterile de la parametrii nominali ale primei sonde. Performana sondei lambda este monitorizat de calculatorul de injecie utiliznd urmtorii parametrii: tensiunea de ieire; scurt circuitele; rezistena intern; viteza de trecere de la amestec bogat la amestec srac; viteza de trecere de la amestec srac la amestec bogat; n cazuldefectrii sondei lambdaamestecul aer-combustibil va fi neechilibrat,consumulde combustibil vacrete,emisiilede fum se vorintensificaiarperformaneleautomobilului vor fidiminuate.Sonda lambdaeste un element cheie n funcionarea optim a motorului, defectarea sau ncercarea de eliminare a acesteia din sistem va conduce la declanarea modului de funcionare nregim de avarie al motorului, cu consecine negative asupra consumului i a performanelor.Pentru a comenta articolul trebuie s v nregistrai!Comentariialexbt777Mari, 09 Iulie 2013Sistemul de traciune integral xDrive de la BMW(1) Pentru BMW anul 1985 a marcat debutul utilizrii sistemelor de traciune integral. Primul automobil cu traciune integral a fost un BMW Seria 3. Sistemul utiliza o cutie de transfer cu distribuie permanent: 37% din fora de traciune pe puntea din fa i 63% pe puntea spate. Sistemul detraciune integralmodern utilizat de BMW, numitxDrive, a echipat primul automobil BMW X5 n anul 2004. Momentan acest sistem este prezent n echiparea de baz pentru modele X1, X3, X4, X5 i X6 i oferit ca opiune pentru restul modelelor.

Foto: BMW cu sistem de traciune integral xDriveSursa: BMW Un automobil echipat cu sistem de traciune integral, comparativ cu unul cu traciune pe o singur punte (fa sau spate), este mai stabil n timpul deplasrii i areperformane dinamicemai bune. Acceleraia este mbuntit deoarece, fiind distribuit pe toate roile, fora total de traciune este mai mare. De asemenea, datorit controlului forei de traciune pe fiecare punte,stabilitatean timpul deplasrii automobilului este mbuntit.

Foto: Sistemul de traciune integral xDriveSursa: BMW1. cutie de viteze (automat)2. cutie de transfer3. arbore longitudinal (ctre puntea fa)4. diferenial fa5. arbore longitudinal (ctre puntea spate)6. diferenial spate Comparativ cu un automobil cu traciune doar pe puntea din spate, un automobil cu sistem xDrive are n plus o cutie de transfer (2) un arbore longitudinal (3) i undiferenial(4). Cutia de transfer mparte cuplul, rezultat la ieirea din cutia de viteze, ntre cele dou puni ale automobilului.Cutiile de transfer sunt produse de Magna Powertrain. Din punct de vedere al modului de transfer a cuplului ctre puntea fa, exist dou variante de cutii de transfer: cu roi dinate cu lan metalic Varianta cu roi dinate (ATC350) este utilizat pentru echiparea modelelor BMW Seria 1 pn la Seria 7. Varianta cu lan metalic (ATC450) echipeaz modele BMW din gama X.

Foto: Sistemul de traciune integral xDrive BMW componente cutie de transfer cu roi dinateSursa: BMW1. intare de la cutia de viteze2. ieire ctre puntea spate3. ieire ctre puntea fa4. motor electric control ambreiaj5. ambreiaj multidisc6. levier cuplare/decuplare ambreiaj7. roat dinat intermediar8. cam acionare levier9. pomp ulei

Foto: Sistemul de traciune integral xDrive BMW cutie de transfer cu lan metalicSursa: BMW

Foto: Sistemul de traciune integral xDrive BMW componente cutie de transfer cu roi dinateSursa: BMW1. intare de la cutia de viteze2. ieire ctre puntea spate3. ieire ctre puntea fa4. motor electric control ambreiaj5. ambreiaj multidisc6. levier cuplare/decuplare ambreiaj7. lan metalic8. cam acionare levier Principiul de funcionare este relativ simplu i se aplic la ambele versiuni de cutii de transfer. Cnd ambreiajul este complet deschis tot cuplul motor este transmis pe puntea spate. Cnd ambreiajul este complet nchis iar ambele puni au aceeai ncrcare, cuplul motor este transmis 50:50 ntre cele dou puni. n cazul accelerrii, cu plecare de pe loc, chiar dac ambreiajul cutiei de transfer este nchis complet, puntea spate transmite mai mult cuplu deoarece este ncrcat dinamic mai mult. Transferul cuplului motor ntre cele dou puni se face automat n funcie de aderena disponibil la fiecare punte.

Foto: Sistemul de traciune integral BMW xDrive transferul cuplului motor ntre cele dou puniSursa: BMW1. intrare cuplu (de la cutia de viteze)2. ieire ctre puntea spate3. ieire ctre puntea fa n cazul n care ambreiajul este nchis complet cuplul motor este distribuit ntre cele dou puni n funcie de aderena fiecrei puni. La trecerea peste o suprafa cu aderen sczut (ex. ghea) transferul cuplului ntre cele dou puni se face n modul urmtor:

Foto: Deplasarea automobilului peste o suprafa cu aderen sczutSursa: BMWEtapCuplu punte faCuplu punte spate

Roile punii fa sunt pe ghea (aderen sczut) iar roile punii spate sunt pe asfalt (aderen ridicat)Foarte sczut, aproape de zeroFoarte mare, poate prelua ntregul cuplu motor disponibil, n funcie de aderena disponibil

Ambele roi sunt pe asfaltAproximativ jumtate din cuplul motor, n funcie de ncrcarea pe punte/aderena disponibilAproximativ jumtate din cuplul motor, n funcie de ncrcarea pe punte/aderena disponibil

Roile punii fa sunt pe asfalt iar roile punii spate sunt pe gheaFoarte mare, poate prelua ntregul cuplu motor disponibil, n funcie de aderena disponibilFoarte sczut, aproape de zero

Transferul cuplului pentru traciune ntre cele dou puni se face aproape instantaneu, fr s fie sesizat de conductorul auto sau de pasageri. nchiderea i deschiderea ambreiajului se face cu ajutorul unui motor electric de curent continuu. Motorul este prevzut cu un senzor de poziie cuefect Hallcare permite modului electronic de control (TCCU) s calculeze poziia ambreiajului i implicit procentul de cuplu transferat ctre puntea fa.

Foto: Sistemul de traciune integral BMW xDrive detaliu cutie de transferSursa: BMWA - leviereB - ambreiaj multidiscC - pomp ulei Rotorul motorului de curent continuu este prevzut cu o cam a crui profil acioneaz asupra a dou leviere. Cele dou leviere sunt desprite de un set de bile metalice ceea ce le permite s se roteasc relativ. Prin micarea de rotaie bilele se deplaseaz pe un profil nclinat ceea ce foreaz levierele s se deplaseze axial i s apese asupra ambreiajului multidisc. Astfel spus, cele dou leviere au o micare compus: una de rotaie, impus de cam, i a doua axial datorit bilelor.

Foto: Sistemul de traciune integral BMW xDrive - mecanismul de cuplare/decuplare a ambreiajului multidiscSursa: BMW Modului electronic de comand al cutiei de transfer primete o comand de cuplu de la sistemul electronic de control al stabilitii (DSC). Comanda de cuplu este convertit n comand de poziie pentru motorul electric de curent continuu. Cuplul preluat de puntea fa este controlat n funcie de stabilitatea automobilului i de condiiile de deplasare. Avantajele distribuiei variabile a cuplului ntre puntea fa i spate sunt: optimizarea aderenei ntre cele dou puni, n timpul efecturii unui viraj mbuntirea stabilitii automobilului n timpul deplasrii prin controlul cuplului ntre cele dou puni, nefiind necesar intervenia modului DSC asupra sistemului de frnare dect n conditii critice. Sistemul de control al stabilitii automobilului (DSC) controleaz cuplul transferat pe puntea fa. n cazul n care sistemul DSC este dezactivat, modulul electronic de control al cutiei de transfer (TCCU) rmne nc activ i utilizeaz algoritmi de control proprii pentru optimizarea distribuiei cuplului. SistemulxDrivecontribuie semnificativ la stabilitatea automobilului n timpul virajelor. Prin controlul cuplului ntre puntea fa i spate se corecteaz tendinelesupraviratoriiisubviratoriiale automobilului. Sistemul DSC monitorizeaz continuu dinamica automobilului utiliznd senzorii de turaie ale roilor, senzorul de acceleraie longitudinal i senzorul de giraie.

Foto: Sistemul de traciune integral xDrive de la BMW - coreciesupravirareSursa: BMWFoto: Sistemul de traciune integral xDrive de la BMW - coreciesubvirareSursa: BMW

Foto: Sistemul de traciune integral BMW xDrive corectarea tendinelor supraviratorii i subviratorii ale automobiluluiSursa: BMW n cazul apariiei supravirrii puntea spate pierde din aderen. Ambreiajul cutiei de transfer se nchide complet ceea ce permite punii fa s preia maximul posibil din cuplul motor disponibil, corectnd astfel tendina supraviratorie. Dac automobilul subvireaz, ambreiajul se deschide complet i tot cuplul motor disponibil este transferat punii spate. Automobilele cu traciune doar pe puntea spate au tendin supraviratorie i astfel se compenseaz subvirarea.Sistemul de traciune integral xDrive de la BMW se remarc prin simplitate, eficien i timp de rspuns foarte mic. Prin combinaie cu sistemul electronic de control al stabilitii (DSC), sistemul xDrive contribuie decisiv la sigurana activ ct i la performanele dinamice ale automobilului.Sistemul de traciune integral xDrive de la BMW - video 1Sistemul de traciune integral xDrive de la BMW - video 2Sistemul de traciune integral xDrive de la BMW - video 3Pentru a comenta articolul trebuie s v nregistrai!Senzorul de poziie arbore (ax) cu came (CMPS)(0) Lamotoarele cu ardere internmoderne calculatorul de injecie controleaz deschiderea injectoarelor, producerea scnteii, fazele de distribuie (la motoare cu distribuie variabil), n funcie de poziiapistoanelorn cilindri.Calculatorul de injecietrebuie s recunoasc poziia fiecrui piston n cilindru n funcie de semnalul de turaie alarborelui cotiti/sau semnalul de poziiearbore (ax) cu came.

Foto: Senzor poziie arbore (ax) cu came montat pe motorSursa: Continental Poziia mecanic apistoanelorn cilindri, n timpul funcionrii motorului, se poate determina pe baza poziieiarborelui cotiti aaxului cu came. Cu aceste informaiicalculatorul de injecierealizeaz sincronizarea motorului (recunoaterea poziiei pistoanelor). La un motor cu 4 cilindri n linie ordinea de aprindere uzual este 1-3-4-2. Din punct de vedere geometric, la aceste motoare 2 pistoane sunt decalate cu 180 fa de celelalte 2. Astfel, n timpul funcionrii motorului, cnd pistoanele 1 i 4 se vor afla laPMI, pistoanele 2 i 3 se vor afla laPME(vezi animaia de mai jos). n acest caz, cnd pistoanele 1 i 4 sunt la PMI, un piston este la sfritul cursei de comprimare iar cel de-al doilea la sfritul cursei de evacuare. Este evident c aprinderea/injecia trebuie s se fac doar la pistonul care se afl la sfritul cursei de comprimare.

Foto: Motor cu 4 cilindri n linie, ordinea de aprindere 1-3-4-2Sursa: Wikimedia Commons La motoarele mai vechi, cu aprindere mecanic (benzin) sau cu pomp de injecie mecanic (diesel) sincronizarea sistemului de aprindere/injecie cu poziiapistoanelorn cilindri se realizeaz automat, datorit legturii mecanice directe cuarborele cotit. La motoarele moderne, la care aprinderea i injecia sunt controlate de ctrecalculatorul de injeciesincronizarea nu este automat ci trebuie facut pe baza informaiilor provenite de la senzori. Sincronizarea poziiei pistoanelor se poate face n dou moduri:1. utiliznd doar informaia de poziiearbore cotit(turaia motorului)2. utiliznd att informaia de poziie arbore cotit ct i cea de poziiearbore (ax) cu came

Foto: Senzor poziie arbore (ax) cu came Prima metod are avantajul c nu necesit un senzor de poziie adiional pearborele cu came. Calculatorul de injecie conine algoritmi care sincronizeaz poziia pistoanelor prin ncercri succesive. Altfel spus, dac 2pistoanese regsesc n PMI,calculatorul de injecieva comanda succesiv, pentru fiecare cilindru, injecia de combustibil. Apoi cu ajutorul senzorului de poziiearbore cotitva deduce care piston produce cuplu motor (msurat prin creterea turaiei), de unde rezult c acesta a fost la PMI iar cel de-al doilea la PME. Dezavantajul acestei metode este timpul mai mare de demarare, pornire motor. De asemenea, n cazul defeciunii senzorului de poziiearbore cotit(turaie motor) pornirea motorului este imposibil. Aceast metod nu se aplic motoarelor cu distribuie variabil deoarece pentru acestea este necesar informaia de poziiearbore cu came. A doua metod, mai des ntlnit, impune utilizarea unui senzor de poziie pe arborele cu came. Majoritatea senzorilor funcioneaz pe principiulefectului Hall. Poziia arborelui cu came este citit cu ajutorul unei roii metalice (pin) fixat pe acesta.

Foto: Arbore (ax) cu came motor Daimler OM6511. roat de antrenare arbore cu came2. arbore cu came3. roat metalic poziie arbore cu came (pentru senzorul de poziie) n funcie de tipul motorului exist mai multe variante de citire a poziiei arborelui cu came. Se pot utiliza pini metalici sau roi metalice cu numr i lungime de dini variabile.Tipul roii metalicePinSemilunDini multipli (asimetrici)Dini multipli (simetrici)

Numr dini roat113 ... 73 ... 7

Durata sincronizriiMareMedieMicMic

Funcionare motor n mod degradat*ImposibilPosibil dar cu performane slabePosibilImposibil

* n cazul defectrii senzorului de poziie (turaie) arbore cotit

Foto: Senzor de poziie arbore cu came + roat metalic n form de semilun (motor Chrysler 2.8 litri) Prin utilizarea semnalelor celor doi senzori (poziiearbore cotitiarbore cu came),calculatorul de injeciepoate determina care piston se afl pe cursa de admisie i care este pe cursa de evacuare (n cazul unui motor cu 4 cilindri n linie. Semnalul dat de senzorul de poziie arbore (ax) cu came i roat metalic semilun este pozitiv (+13.5 V) cnd semiluna este n dreptul senzorului i nul (0 V) cnd semiluna nu este n dreptul senzorului.

Foto: Semnale electrice generate de cei doi senzori de poziie (arbore cotit i arbore cu came) Senzorul de poziiearbore cotitdetecteaz cnd pistoanele sunt la PMI (ex. 1 i 4). Apoi, cu ajutorul semnalului de poziie de laarborele cu came(pozitiv sau nul) se determin care din cele dou pistoane este pe cursa de comprimare. n cazul utilizrii unei roi metalice cu dini multipli, cu lungime variabil, sincronizarea este mai rapid, iar n cazul defectrii senzorului de poziie motor, funcionarea n mod degradat a motorului este asigurat de senzorul de poziie arbore cu came.

Foto: Roat metalic cu dini multipli de lungime variabil (citit de senzorul de poziie arbore cu came) n funcie de tipul motorului senzorul de poziiearbore cu cameeste montat, de obicei, pe capaculchiulasei. La motoarele cu distribuie variabil roile dinate sunt poziionate pe sistemul de variere a poziiei arborelui cu came. Senzorul de poziie arbore cu came ce funcioneaz pe principiulefectului Hallare 3 pini:1. alimentare (+5 V)2. mas (0 V)3. semnal de poziie (+13.5 V)Codurile de defect OBD 2pentru senzorul de poziie arbore cu came suntP03xx.Pentru a comenta articolul trebuie s v nregistrai!ComentariiPheomatarDuminic, 16 Februarie 2014Am si eu o intrebare.. am fost de nenumarate ori si am schimbat de nenumarate ori acest senzor.. masina merge normal si consuma normal singura problema o am cand pornesc turatia e oscilanta cateva secunde pana se stabilizeaza .. De ce se intampla asta ?

Raporteaz comentariulSenzorul de presiune ramp combustibil(0)Motoarele diesel cu injecie directprecum imotoarele pe benzin cu injecie directutilizeaz senzori de presiune care msoarpresiunea combustibilului din ramp. Cu acesta informaiecalculatorul de injecieajusteaz timpul de deschidere al injectoarelor astfel nct s livreze n cilindri cantitatea optim de combustibil pentru ardere, n funcie de regimul de funcionare almotorului termic.

Foto: Senzori de presiune ramp combustibilSursa: Bosch

Senzorul de presiune ramptrebuie s msoare presiunea de combustibil cu o acuratee destul de mare i ntr-un timp foarte scurt. Informaia trimis de acest senzor este critic i absolut necesar n procesul de injecie. Senzorul de presiune combustibil este montat pe rampa de nalt presiune, att la sistemele de injecie diesel ct i la cele pe benzin.

Foto: Sistemul de injecie direct dieselSursa: Bosch1. pomp de nalt presiune2. injector3. ramp comun4. senzor de presiune combustibil5. regulator de presiune6. calculator de injecie

Foto: Sistemul de injecie direct benzinSursa: Bosch Un senzor de presiune ramp conine n interior unelement sensibili uncircuit electronic integrat. Combustibilul sub presiune ptrunde printr-un canal din corpul senzorului pn la elementul sensibil. Acest convertete presiunea n tensiune electric, care este amplificat de circuitul electric i trimis prin intermediul contactelor electrice ctrecalculatorul de injecie.

Foto: Senzor de presiune ramp combustibil1. canal (prin care ptrunde combustibilul sub presiune)2. corp (conine elementul sensibil i circuitul electronic)3. conector electric Senzorul de presiune ramp este unsenzor tensometric rezistiv. Funcionarea acestui tip de senzori se bazeaz peefectul piezorezistiv: rezistena electric a unui conductor variaz n funcie de deformaia mecanic longitudinal. Elementul sensibil al senzorului conine mai multepelicule semiconductoare pe baz de siliciu, conectate npunte Wheatstone. Aceast arhitectur permite i compensarea efectelor temperaturii asupra senzorului. Senzorul de presiune ramp combustibil este un senzor activ. Acesta trebuie alimentat de la o surs de tensiune, de obicei de +5V. Conectorul electric conine3 pini: mas, tensiunea de alimentare (UA) i tensiunea de ieire (UV).

1 - mas (GND)2 - tensiunea de ieire (UA)3 - tensiunea de alimentare (UV) Semnalul (tensiune) generat de senzor, n funcie de presiunea combustibilului din ramp, variaz ntre0 i 70 mV. Circuitul electronic integrat n senzor evalueaz i transform acest semnal ntr-o tensiune ce variaz ntre0.5 ... 4.5 V.

Foto: Caracteristic senzor de presiune ramp combustibil Domeniul de msur al unui senzorului de presiune ramp combustibil se situeaz n intervalul 0 ... 1800 (2000) de bari. Pentru ca sistemul de injecie s funcioneze corect este deosebit de important precizia de msur a senzorului. La presiuni de injecie medii deviaia presiunii msurate, fa de valoarea real, nu trebuie s depeasc 2%. n funcie de tipul sistemului de injecie i de presiunea maxim de injecie presiunea combustibilului din ramp poate fi de 280 la bari la regim de mers ncet n gol (ralanti) i de 1800 de bari la sarcin maxim. Semnalul generat de senzorul de presiune ramp combustibil face parte din bucla nchis de control a injeciei. La apsarea pedalei de acceleraie, calculatorul de injecie calculeaz cantitatea de combustibil necesar pentru obinerea cuplului motor dorit. Pentru aceasta se calculeaz nivelul de presiune la care trebuie s fie combustibilul din rampa comun.

Foto: Semnal (tensiune) de ieire senzor presiune ramp combustibilA contact pus (motor oprit, senzor alimentat)B motor pornit (regim ralanti)C regim de sarcin i turaie medie a motoruluiD alimentare senzor oprit Controlul presiunii se face prin supapa (regulator) de presiune aflat pe pompa de injecie sau pe ramp. n funcie de semnalul primit de la senzorul de presiune ramp,calculatorul de injeciecomand supapa (regulatorul) de presiune pentru a obinea presiunea necesar n ramp.Caracteristici tehnice ale senzorului de presiune ramp combustibil(Bosch 0 281 002 937)Domeniul de msur [bar]0 1800

FiletM 18 x 1.5

Tensiunea de alimentare [V]5 0.25

Domeniul de temperatur [C]- 40 ... + 130

Timpul de rspuns [ms]2

n cazuldefectrii senzorului de presiune ramp combustibil, motorul va funciona nregim de avarie, deoarece nu va avea informaiile relative la valoare presiunii din ramp. n acest caz calculatorul de injecie va controla presiunea din ramp n bucl deschis.Simptomele automobilului/motoruluin cazul defectrii senzorului de presiune ramp combustibil: motorul nu pornete sau pornete greu consumul de combustibil crete martori aprini n bordul automobilului (MILi Service)Codurile OBD 2alocate defectelor senzorului de presiune ramp combustibil:P0190 P0194Pentru a comenta articolul trebuie s v nregistrai!ComentariiRegulatorul de presiune benzin - injecie indirect(1) La unmotor termiccu sistem de injecie cantitatea de combustibil injectat trebuie s depind exclusiv de timpul de deschidere al injectoarelor. Astfel, la un motor cu injecie indirect,diferena dintre presiunea com