インジェクターはどのように機能しますか？

このノートでは、車やオートバイのエンジンを制御する「頭脳」の働きについて説明します。 私は自分の指で試して、一般的に何がどのように起こっているのかを説明します。



それらの「頭脳」は何をし、なぜ必要なのでしょうか？ エレクトロニクスは、同じ機能を実行する他のシステムの代替です。 キャブレターは燃料の投与に従事し、点火は点火タイミングの機械的または真空補正装置によって制御されました。 一般に、単一の電子機器ではこのすべてを実現することは不可能であり、かなり長い間それだけでした。 車、オートバイ、チェーンソー、ガス発生器、その他多くの多くの場所では、インジェクターが交換する予定のシステムが機能しており、機能し続けています。

なぜあなたは何かを変える必要があったのですか？ 既存の実証済みで信頼性の高いシステムを破壊する理由 すべては単純です-収益性、環境への優しさ、そして権力のための競争。 上記のシステムの精度は、環境への配慮と出力の望ましいレベルを確保するには不十分であり、電子エンジン制御システム自体はかなり前に登場し始めました。



ピストンICEの動作原理は省略しますが、多くの人はエンジンの仕組みに精通しており、慣れていない人でもそれほど苦しむことはありません。 電力システムと点火システムの動作のコンテキストでは、エンジンは単に混合気を機械エネルギーに変換するものです。 いくつかの機能を備えたブラックボックスと見なすことができます。



ですから、燃料（ガソリン、エタノール、プロパン、またはメタン）があり、空気があり、そこから機械的エネルギーを取り出したいという願望があります。 困難な点は、関心のある特性を得るために、燃料と空気を正確に定義された割合で混合し、かなり正確に定義された時点でそれらを火につける必要があるという事実にあります。 さらに、精度が不十分な場合、パフォーマンスが低下します。



「頭脳」の仕事の本質は、燃料を投与し、エンジンのシリンダー内の混合物に点火することにあります。 これらが主な機能です。 それらに加えて、追加のものもあります-タービン制御、トランスミッション制御。



燃料の計量を処理するサブシステムはインジェクターと呼ばれ、点火は燃料の点火に関係します。 空気は「自然な」方法でエンジンに入ります。 エンジン自体は空気を吸い込みますが、その量はエンジン出力を下げるためにのみ制限できます。 常に最大電力は必要ありません。ほとんどの場合、電力は制限されています。 タービンの場合、空気は強制的にエンジンに入りますが、本質は変わりません。 空気があり、ペダルの助けを借りてその量を制御します。

エンジンにどれだけの燃料を供給する必要があり、どのようにそれを投与するのですか？ いわゆる化学量論比があり、1キログラムの燃料を完全に燃焼させるには非常に明確な量の空気が必要であることを示しています。 ガソリンの場合、この比率は14.7：1です。 AFR（英語の空燃比）とも呼ばれます。これは公理ではなく、一種の最適です。 混合物は「貧しい」場合があり、燃料が少ない場合があります。 このような混合物の燃焼は悪化し、エンジンはより強く加熱されますが、すべてが完全に燃焼します。 これらの値は上向きです-AFR 15以上。 より多くの燃料がある場合、それは「より豊富」である可能性があります-AFR 14以下。 この比率では、混合気は完全には燃え尽きませんが、エンジン出力は最大になります。 両方の方向に制限があります-あまりにも夢中になると、エンジンは動作しません。 20部の燃料を注ぐだけでは、比例して出力が増加することは期待できません。



そのため、エンジンに供給する必要がある燃料の量を判断するには、空気がどれだけ入っているかを知る必要があります。 その後、すべてが簡単です-私たちは比率によって空気の量からガソリンの量を決定し、仕事が完了しました！

ちょっと待ってください。しかし、どのくらいの空気がエンジンに入るかをどのように判断するのでしょうか？ これを行うにはいくつかの方法があります。 通常、次のセンサーのいずれかを使用します。



DMRVまたはMAFは、空気中の質量流量のセンサーです。 このセンサーは、通過する空気の量を測定します。 ウィキペディアが示唆しているように、「センサーは電流で加熱された2本のプラチナフィラメントで構成されています。 1つのスレッドを冷却し、空気が通過します。2番目のスレッドはコントロールです。 気流によって冷却されたプラチナスレッドを流れる電流を変更することにより、エンジンに入る空気の量が計算されます。 このタイプのセンサーは、多くの場合民間車両に取り付けられています。 一般に、すべては非常に簡単です。 これはまさにあなたが必要とするもののようです！ それについてです。



別のタイプのセンサー



DBPまたはMAP-絶対圧力センサー。 このセンサーは吸気マニホールドに接続され、マニホールド内の真空（またはブーストの場合は過圧）を測定します。 このセンサーと温度センサーの読み取り値、クランクシャフト速度に基づいて、必要な空気の量を計算することもできます。 彼の証言を修正するには、周囲の気圧を知る必要があります。 大気圧を測定するには、継続的に測定する別のセンサーを設置するか、単にエンジンを始動する前に圧力を測定します。 2番目のケースでは、海岸からエベレストに直行した場合、迷惑になる可能性があります。

MAPはしばしばスポーツカーに貼られます。



これらのセンサーの1つがインストールされていますが、それらの1つの存在は必須です。

さて、エンジンに入る空気の量は、おおよそ計算できます。

別の必要なセンサーは

Ala の鹿に対する DPKVまたはセンサーの位置。 このセンサーにより、脳はクランクシャフトの位置を正確に知ることができます。 なぜこれが必要なのですか？ エンジンにどれだけの燃料を供給しなければならないかを知るだけでは十分ではなく、特定の時点で供給しなければなりません。 はい、シリンダー内の混合物に点火する場合も、時間通りに厳守する必要があります。 だからこのセンサーなし-方法はありません。 センサーにはいくつかのタイプがありますが、それらのほとんどは誘導センサーまたはホールセンサーなどです。 一般的に、たとえばハードドライブのエンジンで動作するセンサーなどの非接触センサー。 またはクーラーで。

次のセンサーは、DPKVとともに、この特定の瞬間にエンジンで何が起こっているかについての詳細情報を提供します-DPRV-位置rのセンサーpredred in 。 位相センサーとも呼ばれます。 このセンサーを使用して、瞬間のどのシリンダーで吸気行程、燃料をどこで供給する必要があるか、どのシリンダーで圧縮行程があり、混合物を燃焼させるかを理解できます。 動作原理により、DPKVに似ていますが、多くの場合、多少単純です。 一般的に、同じことですが、カムシャフトに。



このセンサーのセットは、エンジンを始動するのに十分なはずです。 シンは貧弱ですが、これは、どのくらいの量の燃料を供給するべきか、いつそれを行うべきか、そしていつ結果のカクテルに火をつけるべきかを大まかに理解するには十分です。

それでは、サーブして火をつけましょう！ （キンドルとバイトと混同しないでください）



実行メカニズム



燃料は、 ノズル 、つまり「インジェクター」によって投与されます。 はい、はい、この不名誉はすべてこのノードの名前によるものです。 ノズルは特に興味深いものではありません。 ただの電気機械弁。 2本のワイヤと圧力下の燃料を含むパイプライン。 それらは端子に電圧を印加しました-ノズルが開き、電流が止まりました-ノズルが閉じました。 簡単にするために、まずノズルがすぐに開閉すると仮定しましょう。 次に、通過する燃料の量を推定するために必要なのは、 静的性能のみです。 これは、1分間にノズルを通過する燃料の量です。 ノズルを開けて、1分間で流出するガソリンの量を測定しました-主なパラメーターを取得しました。 さて、正確な投与のために、一定時間ノズルを開閉するだけです。 投薬は、写真家の観点から「露出」によって行われることが判明しました。 ノズルを開く時間が長いほど、エンジンに注ぐ燃料が多くなります。

そして、混合物の点火は、この目的のために忠実に機能した同じ永久スパークプラグによって実行されます。 また、点火コイルも取り付けられています。 それは「頭脳」によって制御されているだけです。 イグニッションは変更されていませんが、その動作にはDPKVとDPRVが重要であるため、これらのセンサーがなければビジネスはありません。



一般的に、これは、インジェクターがどのように機能するかを一般的な用語で推測できます。 センサーの測定値を見て、適切な量の燃料を測定し、計算された時間ノズルを開きます。 そして、すべてのビート。 つまり 周波数に応じて-クランクシャフトの回転数6000 rpmで毎秒100回。 しばしば？ はい、それほどではありません。



進む



実際のエンジンでは、すべてがやや複雑です。 エンジンに入る空気の量を正確に計算することはそれほど簡単ではありません。 値を調整するには、 冷却水温度センサーが必要です。ダッシュボードの温度が示すものと同様の、温度センサーのみです。 そして、 入ってくる空気の温度センサー 。 全体的には、最初のものとわずかに異なりますが、彼の双子の兄弟は機能的に完全に温度を測定しますが、エンジンではなく、エンジンに入る空気の温度を測定します。 なぜ調整する必要があるのですか？ 事実は、エンジンが冷えている間、特定の温度まで加熱されるまでです。燃料はあまり蒸発せず、燃焼するのは煙です。 したがって、エンジンが機能するためにはより多くの燃料を供給する必要があります。 そのため、最適な比率の値を取得し、エンジンの温度を測定し、値を調整します。 同じ理由で、シリンダー内の混合物の点火タイミングも調整する必要があります。 そして、ここでも修正しています。



別の非常に快適な瞬間-私たちが理想として受け入れたノズル-は本当にそうではありません。 まず、開くのに時間がかかり、次に閉じる。 したがって、この時点で彼女は燃料も配達しますが、少量です。 これも修正されています。 開閉自体の時間は、オンボードネットワークの電圧に依存します。 それは、発電機がすべてのものと14Vネットワークでスパーするときと、発電機が死んでバッテリーが不適切な10Vに放電するときの1つです。 ノズルの開放時間は変化しており、調整する必要があります。 故人の発電機は十分ではありません、行く必要があり、エンジンはそのような状態で動作を停止してはいけません。



ペダルにまったく触れない場合、アイドリング用のアクチュエーターはほとんどありませんでした。エンジンがストールしてはならず、その動作をサポートする必要があります。 これを行うには、特別なアクチュエーター-IAC-レギュレーターxアイドルがあります。 これはそのようなステッピングモーター（あまり電磁石ではない場合が多い）であり、特殊なチャネルを介して、エンジンが空気を遮断するスロットルを「呼吸」します。 スマートブレインは、エンジンが枯れることを許可せず、速度が低下するとこのバルブを開きます。 しかし、彼は手放すことさえしません-速度が上がりすぎたとき、彼はそれを覆います。



また、ドライバーがアクセルペダルをどれだけ踏んだかを知ることも良いでしょう。 これらの目的のために、彼らはペダルの位置ではなく、このペダルが制御するダンパーの位置を見ます。 センサーはDPDZと呼ばれ、 dゲートウェイの位置のセンサーです。 技術的には、スロットル軸の回転量を測定するポテンショメーターにすぎません。 これが、ドライバーが床をどれだけ押すかを知る必要がある理由です。 すべては簡単です。アイドルモードをオンにするタイミング（IACを思い出してください）、ドライバーがペダルのスリルやエネルギーを強く押すのが渇いているときを知る必要があります。これは保存する時間ではありません。



環境基準は、エンジンの「呼気」（呼気）を厳密に制御します。 だから、「目で」注ぐすべての欲求で-それは不可能です。 排気ガスの組成を制御する必要があります。 どうやってやるの？ この目的のために、いわゆるラムダプローブまたは酸素センサーがあります-混合物全体が燃え尽きているかどうか、排気ガスに燃料または遊離酸素があるかどうかを示すセンサーです。 このセンサーの読み取り値に応じて、インジェクターはその動作を調整でき、供給される燃料の量を増減できます。 多くの場合、これは十分に必要です-ガソリンはどこでも異なり、キャニスターやタンクに保管されているだけでも-古くなっています。 ガソリンスタンドについては、伝説を作ることができます。 したがって、その燃焼モードはまったく一定ではありません。 さらに、ノズルの性能は「浮く」ことがあります。 結局のところ、あなたが理解しているように、計算は一定の性能に基づいており、ノズルが時間とともに詰まる可能性があり、その性能が低下する可能性があります。

そして、ルールは厳格であり、ガソリンは高価であり、あなたは行く必要があります。 熱心な読者は、このセンサーだけでフィードバックを提供するのに十分であることに気付きました。 すべてが燃え尽きるわけではないにしても、排気ガスの組成を調べます。 きれいに焼いた場合-さらに注ぐ。

ラムダプローブには、ナローバンドとブロードバンドの2種類があります。 それらは精度が異なります。 前者はわが国の混合物が豊かであるか貧乏であるかを示すだけであり、後者はそれがどれほど豊かであるかまたは貧弱であるかを示しています。 記事の冒頭で述べたものとまったく同じAFRを示しています。 まあ、もちろん、価格。 最初の費用は25ドル、2番目の費用は200ドルです。 ラムダではすべてが単純ではありません-それらはむしろ気まぐれであり、動作に特定の温度を必要とし、これは常に可能ではありません、いくつかの種類のプローブでは、作業要素はオンボードネットワークから特別に加熱されます。 はい、ラムダは1ではないかもしれませんが、これらは微妙です。



エンジンで何が起こっているかを分析するために使用される別のセンサーは、ノックセンサーです。 ノッキングは燃料の燃焼プロセスであり、爆発的に進行します。 通常モードでは、燃料が燃え尽きるだけで、爆発すると燃料が爆発します。 これはエンジンにとって悪いことです-ハンマーでピストンを打つようなものです。 彼らがハンマーで彼を打ったとき誰も好きではありません-ピストンも例外ではありません。 この現象は非常に望ましくなく、混合物が爆発することを決定し、そのようなセンサーを使用します。 動作原理によれば、それはエンジンに「耳を傾ける」マイクに似ています（センサーはシリンダーブロックに取り付けられています）、聞こえたものを使用して、エンジンのノイズを除去し、爆発がどこにあり、通常の動作がどこにあるかを理解しようとします ここではすべてが単純ではありません。 このセンサーの操作を容易にするために、彼らはまた、不均一な道路センサーを設置しました。これは、私たちの道路がエンジンではなく、非常にうるさいことを示します。 このセンサーの需要は、ターボ過給エンジンで増加しています。



その結果、脳自体はほぼ次のように機能します。

いわゆる燃料カードがあります-混合物の組成が記録されるべき表です。 この表には、エンジン速度、エンジン負荷、AFR自体の3つの次元があります。 経験豊富な友人がそこに置いた価値をテーブルから取り出してください。

温度センサーの読み取り値、ラムダプローブ、ノックセンサー、スロットルバルブの位置の変化に従ってこの値を調整し、これらのすべての修正（プレートの一部も含む）に従って、必要な燃料量を計算します。 その性能に応じてノズルを開いている間に燃料の量を再計算し、オンボードネットワークの電圧に応じて時間を調整し、入口の時間に-計算された時間ノズルを開きます。



ご覧のとおり、ここには複雑で難解なものはありません。 ただのテーブル、場合によってはPIDコントローラー、特定の要因の影響係数、そして結果として、ノズルの開放時間だけ。

点火も同じことで、燃料マップに似たコーナーマップ（テーブル）だけがあり、センサーの読み取り値に応じた調整もあります。



通常モードではすべてが機能しますが、センサーの1つが故障した場合はどうなりますか？ そして、これを理解する方法は？ たとえば、温度センサーが、エンジンが200度に加熱されていることを示している場合、またはすべての調整にもかかわらず混合物が爆発することを示している場合は？ これが脳の合理性です。 センサーが横になっていることを計算し、その測定値を無視し、パネルの「チェックエンジン」を点灯して、作業を続けます。 この動作のおかげで、一部のセンサーに障害が発生してもエンジンは動作し続け（理解できるようにすべてではない）、サービスステーションに到達できるようになります。



はい、あなたの多くは、インジェクターが本質的にかなり単純なデバイスであることに気付くでしょう。 また、概略的に軍事的なものはありません。入力値はADCによって読み取られ、出力は完全にバイナリです。 まあ、出力トランジスタ、まあ、かなり厳しい労働条件。 しかし、これはスペースではありません。

ファームウェアの操作に関しては、すべてがそれほど複雑ではないということでもあります。 私の意見では、どの画像認識アルゴリズムよりも簡単です。 ファームウェアの設定プロセスでは、通常、誰もファームウェア自体に触れません。 ソースコードを開く、アルゴリズムを修正する、何かを最適化するという意味では、そのようなことはありません。 燃料カードやその他の係数を変更できるソフトウェアだけです。 そして、工場のエンジニアはすでにファームウェアをやっています。 または興味がある単なる人間。

はい、はい、誰もが「頭脳」のためにスペースマネーを支払う気があるわけではありませんが、誰かが起こっていることをもっとコントロールしたいかもしれません。 これはすべて、非常にアクセスしやすい「頭脳」のプロジェクトがいくつかあるという事実につながりました。 megasquirtがあります-www.megamanual.com/index.html、後にこのハードウェアベース用に拡張機能を備えたカスタムファームウェアが作成され、サポートされました-msextra.com/doc/index.htmlエレクトロニクスエンジニアの1人であることに興味があります。そして、プログラマーはコードを見ることに興味があるかもしれません。私が間違っていなければ、彼はここにいます。msextra.com/doc/ms2extra/files/release/ms2extra_3.2.1_release.zip

また、VEMS-www.vems.hu/ wikiもあります。これは、当初megasquirtAVRと呼ばれていましたが、現在では単独で呼ばれています。私はこれらの人々をさらに見ました-forum.diyefi.orgには、彼ら自身のFreeEMSプロジェクトのようなものがあります。私の意見では、これはすべてがすべてがそれほど複雑ではなく、時には非常に手頃な価格であることを示しています。



それが非常に興味深く、合理的に明確になったことを願っています。タイプミスについてはPMに書いてください。間違えた場合は修正してください。