OBD sau diagnoza la bord reprezit capacitatea unui automobil de a-i diagnostica diverse componente care au impact asupra emisiilor poluante

OBDsau diagnoza la bord reprezit capacitatea unui automobil de a-i diagnostica diverse componente care au impact asupraemisiilor poluante. Principalul scop al diagnozei OBD este de a aprinde martorul Check Engine n cazul n care s-au detectat probleme de funcionare la componentele care influeneaz direct sau indirect emisiile poluante. Modul n care trebuie s funcioneze un echipament de diagnosticare este stabilit prin standarde, americaneSAEi internaionaleISO.

MIL INCLUDEPICTURE "http://www.e-automobile.ro/images/articole/diagnoza/obd2-diagnoza/1_MIL_check_engine.jpg" \* MERGEFORMATINET

Foto: Indicatorul(Malfunction Indicator Lamp) denumit i Check Engine

Istoria OBD

OBD-1 ncepnd cu 1988 regulamentele emise deCARBcer ca toate automobilele noi vndute n statul California (USA) s aib capabiliti de diagnosticare la bord. Aceste cerine, standarde sunt denumite ca fiind OBD-1 sau prima generaie de diagnoz la bordul automobilelor. Succesul acestui regulament, standard nu a fost foarte mare deoarece interfaa cu echipametul de diagnosticare nu era standadizat i fiecare constructor a plasat conectorul dup bunul plac. De asemenea protocolul de comunicaie utilizat nu era standardizat i deci imposibil de a creea un echipament de diagnosticare care s poat fi utilizat pe automobile diferite.

OBD-2 n 1994 CARB emite noile regulamente ce vor fi cunoscute ca OBD-2. Acestea sunt impuse tuturor automobilelor noi ce vor fi vndute n California ncepnd cu anul 1996. Att conectorul (interfaa cu echipamentul de diagnosticare) ct i protocolul de comunicaie sunt standardizate, ceea ce face posibil dezvoltarea de echipament de diagnosticare universale.

EOBD Versiunea european a standardului OBD-2 este denumitEOBDimplementarea fiind obligatorie pentru toate automobilele noi produse ncepnd cu 2001 pentru motoarele pe benzin i cu 2004 pentru motoarele diesel.

Prezentare general OBD-2

Termenul OBD-2 implic cerine standardizate att pe partea de hardware (electronic, conector) ct i pe partea de software (protocol de comunicaie, parametrii msurai). Pe scurt putem spune c standardul OBD-2 se refer la:

conector

protocol de comunicaie mod de funcionare (informaii/parametrii nregistrai i pui la dispoziia utilizatorului automobilului)

Conectorul OBD-2

Standardul american SAE J1962, echivalent cu ISO 15031-3, prevede dimensiunile conectorului OBD-2 din vehiculului i pentru echipamentul de diagnosticare. De asemenea locaia conectorului din vehicul este standardizat, astfel fiecare automobil ce respect regulamentul/standardul OBD-2 permite accesul utilizatorului.

Foto: Conector OBD-2 vehiculSursa: happautomotive.com

Conectorul trebuie s fie situat n habitaclu, n zona volanului a tabloului de bord sau a consolei centrale. Accesul trebuie s se fac uor, de pe scaunul conductorului auto, locaia preferat fiind ntre coloana de direcie i axa longitudinal a vehiculului.

Foto: Conector OBD-2 echipament diagnosticare (scantool)Sursa: antratek.com

Accesul la conectorul OBD-2 din vehicul trebuie s se fac fr utilizarea unor instrumente speciale n cazul n care conectorul este acoperit de un capac de protecie. Amplasarea conectorului trebuie s permit montarea i demontarea echipamentului de diagnosticare cu o singur mn, n condiii de siguran.

Foto: Numerotarea pinilor pentru un conector OBD-2 vehiculSursa: e-automobile.ro

Setul de regulamente SAE i ISO ce definesc OBD-2 prevede o interfa hardware (conector) standard cu 16 pini. Spre deosebire de conectorul OBD-1, care poate fi gsit uneori i n compartimentul motor, conectorul OBD-2 este necesar s fie la o distan de 0.61 m de volan Numerotarea i definiia pinilor este descris dup cum urmeaz (numele pinilor sunt n limba englez):

Pinii 1, 3, 8, 9, 11, 12, 13 nu sunt explicit definii de ctre regulament i sunt la discreia constructorului de automobile. Utilizarea pinilor se face n funcie de protocolul utilizat. Astfel un automobil care utilizeaz protocolul CAN pentru OBD-2 va avea n conectorul din vehicul pinii 4 (-), 16 (+), 6 i 14. Pe de alt parte un echipament de diagnosticare (scantool) care nu depinde de un anumeprotocol de comunicaie(se poate utiliza indiferent de protocolul automobilului) va avea un conector cu toi pinii, identificare protocolului fcndu-se n mod automat.

Protocoale de comunicaie utilizate pentru OBD-2

Interfaa OBD-2 pentru majoritatea automobilelor poate utiliza unul din cinciprotocoale de comunicaie. Deducerea protocolului utilizat se poate face prin identificarea pinilor de pe conectorul OBD-2 al automobilului:

SAE J1850PWM Protocolul este utilizat n principal de ctre Ford Motor Company, viteza de transfer a datelor fiind de 41.6 kB/sec. Utilizeaz pinii 2 (+) i 5 (-) pentru transmiterea semnalelor.

SAE J1850VPW Este un protocol standard utilizat de ctre General Motors, viteza de transfer a datelor fiind ntre 10.4 i 41.6 kB/sec. De asemenea utilizeaz pinii 2 (+) i 5 (-) pentru transmiterea semnalelor.

ISO 9141-2 Protocol utilizat cu precdere de ctre productorii de automobile europeni, asiatici i Chrysler. Viteza de transfer a datelor este de 10.4 kBaud. Pentru comunicare utilizeaz pinul 7 (K-line) i opional pinul 15 (L-line).

ISO 14230 (KWP2000)

Protocol similar cu ISO 9141-2. Pentru comunicare utilizeaz pinul 7 (K-line) i opional pinul 15 (L-line). Viteza de transfer a datelor este cuprins ntre 1.2 i 10.4 KBaud

ISO 15765 (CAN)

Protocol CANeste produsul companiei Bosch i este larg utilizat n industria automobilelor. n funcie de viteza de transfer a datelor, pentru OBD-2, se poate utiliza CAN de 250 kBit/sec sau de 500 kBit/sec. Pentru transmiterea datelor se utilizeaz pinul 6 (CAN high) i 14 (CAN low). ncepnd cu 2008, toate vehiculele noi vndute n SUA sunt obligate s utilizezeprotocolul CANpentru OBD-2.

Utilizarea unui protocol sau altul este decis n principal de norma de poluare pe care o respect un automobil. Odat cu nsprirea limitelor de emisii poluante, cerinele OBD-2 sau modificat n sensul creterii numrului de parametrii msurai i a testelor efectuate. Aceste reglementri au obligat constructorii auto s utilizeze protocoalele de comunicaie mai performante cu vitez de transfer a datelor mai ridicat. Astfel, odat cu normele Euro 4, protocolul de comunicaie pentru OBD-2 este CAN, iar pentru vehiculele Euro 3 protocolul poate fi ISO 9141-2 sau ISO 14230 pentru automobilele europene i SAE J1850 pentru cele americane.

Exemple de protocoale de comunicaie pentru OBD-2:

AutomobilMotorizareNorme de poluareProtocol

Dacia Logan1.5 dCi 65 CPEuro 3ISO 14230-4 (KWP FAST)

Dacia Logan1.6 MPI 90 CPEuro 4ISO 14230-4 (KWP 5BAUD)

Renault Megane 21.5 dCi 85 CPEuro 4ISO 15765-4 (CAN 11/500)

Mini Cooper1.6 122 CPEuro 5ISO 15765-4 (CAN 11/500)

Opel Zafira EcoFlex1.7 CDTI 125 CPEuro 5ISO 15765-4 (CAN 11/500)

Skoda Fabia1.6 TDI 90 CPEuro 5ISO 15765-4 (CAN 11/500)

Determinarea protocolului de comunicare se face automat de ctre echipamentul de diagnoz auto (scantool), acestea fiind proiectate s comunice cu automobilul indiferent de protocol.

Modurile de funcionare ale OBD-2

Comunicarea ntre echipamentul de diagnosticare i automobil, n cazul OBD-2, se face utiliznd anumite servicii sau moduri de comunicare. Serviciile OBD-2 sunt numerotate de la 1 la 9 i sunt simbolizate $01, $02, ... $09. Fiecare serviciu are rolul de a extrage anumite informaii legate de automobil.

Foto: Serviciile OBD-2

Serviciul $01(Read real-time data) este utilizat pentru a citi date n timp real privind funcionarea motorului. Viteza cu care se face citirea datelor depinde de protocolul utilizat. De exemplu n cazul protocolului ISO 14230 (KWP 5BAUD) se pot citi pn la 9 parametrii pe secund iar n cazul protocolului ISO 15765 pn la 55 parametrii pe secund. Parametrii pot fi calculai decalculatorul de injeciesau pot fi msurai de senzori.

Serviciul $02(Freeze frame data) este utilizat pentru a afia parametrii motorului nregistrai n momentul n care a aprut un defect. Aceti parametrii au rolul de al ajuta pe cel care efectueaz reparaia s pun un diagnostic ct mai bun. Numrul de parametrii nregistrai depinde n mare msur de performanelecalculatorului de injecie.

Serviciul $03(Read stored fault codes) returneaz codul defectelor confirmate ale motorului. Uncod de defectnumit DTC este compus din o liter urmat de patru cifre:

Liter (Sistem)Cifr (tipul codului)Cifr (Subsistem)CifrCifr

P Powertrain(1)B Body(2)C Chassis(3)U Network(4)0 Generic1 Specific2 Rezervat SAE3 Rezervat SAE1 = Management emisii (Combustibil/Aer)2 = Circuitul de injecie (Combustibil/Aer)3 = Aprindere sau Rateu aprindere4 = Controlul Emisiilor5 = Viteza vehicul & Control Ralanti6 = Calculator & Circuit Comand7 = Transmisie8 = Transmisie9 = Rezervat SAE0 = Rezervat SAEComponentComponent

(1) Powertrain - Categoria Sistemelor de Propulsie include motorul, transmisia precum i sistemele auxiliare asociate trenului de rulare.Ex. P0135 (O2 Sensor Heater Circuit) defect al circuitului de nclzire al senzorului de oxigen

(2) Body n acest categorie, Caroserie, sunt incluse sistemele, componentele care sunt prezente n general n habitaclu. Sistemele din acest categorie sunt responsabile cu asistena pasagerilor n timpul deplasrii, comfortul i sigurana acestora.Ex. B0028 (Right Side Airbag Deployment Control) defect al sistemului de control al airbag-ului stnga

(3) Chassis Categoria asiu cuprinde sistemele care sunt n afara habitaclului. n acest categorie de obicei sunt incluse sistemul de frnare, sistemul de direcie i suspensia.Ex. C0051 (Steering Wheel Position Sensor) defect al sensorului de poziie pentru coloana de direcie

(4) Network Categoria reea cuprinde funciile care sunt comune calculatoarelor i sistemelor aflate pe un automobil. Un exemplu este reeaua decomunicare CAN.Ex. U0121 (Lost Communication With ABS Control Module) defect ce reprezint pierderea comunicrii cumodulul de control al ABS.

Serviciul $04(Erase fault-codes and stored values) este utilizat pentru tergereacodurilor de eroareprecum i a informaiilor asociate (freeze frame)

Serviciul $05(Read Lambda sensor self test results) este utilizat pentru raportarea strii de funcionare a senzorului de oxigen (sonda lambda). Parametrii raportai sunt n numr de zece i se refer la:

Foto: Tensiunea electric generat de o sond lambda

$01 nivelul de tensiune la care se face tranziia ntre amestec bogat i amestec srac$02 nivelul de tensiune la care se face tranziia ntre amestec srac i amestec bogat$03 tensiunea minim utilizat pentru calculul timpului de trecere ntre amestec srac i bogat$04 tensiunea maxim utilizat pentru calculul timpului de trecere ntre amestec srac i bogat$05 timpul n care se face tranziia de la amestec bogat la amestec srac$06 timpul n care se face tranziia de la amestec srac la amestec bogat$07 tensiunea minim (utilizat pentru testarea senzorului)$08 tensiunea maxim (utilizat pentru testarea senzorului)$09 timpul ntre valorile tensiunilor de tranziie$0A perioada semnalului

Acest serviciu este utilizat pentru diagnosticarea problemelor aprute la senzorul de oxigen sau a deficienelor amestecului aer-combustibil.

Serviciul $06 (Read component monitoring self test) este utilizat pentru citirea rezultatelor testelor efectuate asupra diferitelor componente, ce au impact direct asupraemisiilor poluante. Rezultatelor cuprind de obicei o valoare minim, una maxim i nivelul nregistrat n momentul citirii.

Echipamente de diagnosticare OBD-2

Echipamentele de diagnosticare (n englez scantool) sunt de mai multe tipuri. Cele mai simple sunt cele care citesc doarcodurile de eroare(DTC). Echipamentele mai complexe, pe lng codurile de eroare, citesc i parametrii automobilului n timp real (temperatur motor, turaie motor, vitez vehicul, etc.), realizeaz teste pe diverse componente sau testeazsenzorul de oxigen. Aceste echipamente intr n categoria celor de sine stttoare care se conecteaz la portul automobilului i furnizeaz informaiile dorite.

Foto: Scantool Capelec 4120Sursa: capelec.fr

De asemenea exist i soluii de diagnosticare sub form de programe ce se pot instala pe un PC, de preferin portabil. Acestea au avantajul c sunt mult mai flexibile, msoar un numr mare de parametrii, ofer informaii ce pot ajuta la diagnosticarea automobilului i permit aducerea la zi a versiunii de software n cazul n care acesta a fost modificat.

Pentru a comenta articolul trebuie s v nregistrai!

Sonda lambda

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-combustibil

a. fr catalizator

b. 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. catalizatorulprimar

3. catalizatorulsecundar

4. injectoarele de combustibil

5. sonda lambda amonte

6. sonda lambda aval

7. circuitul de alimentare cu combustibil

8. galeria de admisie

9. galeria de evacuare

ECUcalculatorul 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 fir

Sonda 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.

catalizatorConvertoarele catalitice, pe scurt catalizatoarele, au fost introduse n industria automobilelor pe la mijlocul anilor 1970. De atunci i pn astzi tehnologia de fabricaie i performanele acestora s-au mbuntit continuu. n cazul motoarelor pe benzin, catalizatorul reprezint sistemul principal de reducere a emisiilor poluante.

Foto: Motor pe benzin V12 cu dou catalizatoareSursa: BMW

Rolul catalizatorului este de amodifica coninutul de substane chimice din gazele de evacuare, prin transformarea elementele poluante (HC, CO i NOx), nocive mediului nconjurtor, n substane sigure, neutre. Transformrile chimice din catalizator se realizeaz cu ajutorul unormetale nobilecu ar fi platina (Pt), paladiu (Pd) sau rodiu (Rh).

Reaciile chimice care au loc ntr-un catalizator:

Hidrocarburi (HC) + Oxigen (02) => Dioxid de carbon (CO2) + Vapori de ap (H2O)Monoxid de carbon (CO) + Oxigen (O2) => Dioxid de carbon (CO2)Oxid de azot (NO) + Hidrogen (H2) => Azot (N2) + Vapori de ap (H2O)

Procentul de transformare a emisiilor poluante n emisii neutre se numeteeficiena conversiei. Eficiena transformrilor din catalizator este optim la temperaturi nalte. Punctul la care eficiena catalizatorului depete valoarea de 50% se numetepunctul de aprindere al catalizatorului. Pentru majoritatea catalizatoarelor punctul de aprindere se situeaz n jurul temperaturii de 250...300 C. Din acest motiv este important ca temperatura catalizatorului sa ating valoarea optim de funcionare (400...800 C) ct mai repede dup pornirea motorului. Poziionarea catalizatorului ct mai aproape de motor, pe galeria de evacuare, va facilita nclzirea mai rapid a acestuia.

Pentru a atinge temperatura optim de funcionare unele catalizatoare sunt prevazute cu rezistene de nclzire amplasate naintea monolitului metalic. Astfel, n momentul pornirii, rezistena electric este alimentat cu curent electric i produce cldur. Gazele arse preiau cldura emanat de rezistena de nclzire i intr n catalizator accelerand procesul de nclzire.

Foto: Catalizator cu sistem de nclzire EmicatSursa: Emitec

1. nveli metalic exterior

2. conector electric

3. disc de nclzire (rezisten electric)

4. pini de fixare

5. carcas metalic

6. pini de reinere

7. nveli metalic interior

8. catalizator (monolit metalic)

Eficiena catalizatorului la temperatura optim de funcionare (procentul de conversie)

Hidrocarburi (HC)Monoxid de carbon (CO)Oxid de azot (NO)

50...90%90...99%90...99%

Catalizatorul pe trei ci (en:TWC) acioneaz asupra tuturor elementelor poluante ale unui motor pe benzin. Acesta combin doureacii de oxidare, pentru conversia HC i CO, plus oreacie de reducere, pentru conversia NOx. Reaciile de oxidare i reducere au loc doar n prezena oxigenului i sunt accelerate de metalele nobile (Pt, Pd, sau Rh).

Eficiena maxim a catalizatorului este obinut atunci cnd motorul funcioneaz cuamestec stoichiometric( = 1.0). Din acest motiv toate motoarele pe benzin cu catalizator necesit un sistem de control n bucl nchis cusond lambdapentru amestecul aer-combustibil.

Foto: Nivelul emisiilor poluante ale unui motor pe benzin n funcie de tipul amestecului aer-combustibil1. fr catalizator pe trei ci2. cu catalizator pe trei ci

Sistemul de reducere a emisiilor poluante cu catalizatorul este compus dintr-o o sond lambda (1), un monolit din material ceramic (2), un ecran metalic flexibil de protecie (3), i un start termoizolant (4).

Foto: Catalizator pe trei ci cu sond lambdaSursa: Bosch

1. sond lambda

2. monolit ceramic

3. ecran metalic flexibil de protecie

4. start termoizolant

Monolitul ceramic conine o multitudine de canale longitudinale prin care curg gazele de evacuare. Acesta este rezistent la temperaturi foarte nalte fiind produs din silicat de magneziu i aluminiu. Monolitul este nfurat ntr-un strat de protecie care se dilat la creterea temperaturii i ajut la fixarea acestuia n carcasa metalic. De asemenea, stratul de protecie are i rol de etanare, mpiedicnd gazele de evacuare s curg pe lng catalizator.

Exist i catalizatoare cu monolit metalic, fabricat din mai multe straturi metalice subiri (foi) de aproximativ 0.03...0.05 mm grosime. Acestea sunt nfurate ntr-un mod special i fixate prin sudare. Datorit grosimii reduse a foilor metalice, comparativ cu monolitul ceramic, monolitul metalic poate conine mai multe canale de curgere pentru gazelor de evacuare. Astfel se reduce i rezistena la curgere a gazelor, ceea ce reprezint un avantaj din punct de vedere al performanelor motorului. Acest tip de catalizatoare se utilizeaz cu precdere la motoarele de performan.

Foto: Catalizator cu monolit ceramic (jos stnga), filtru de particule (sus), catalizator cu monolit metalic (jos dreapta)Sursa: Jhonson Matthey

Monolitul ceramic este acoperit cu un strat din oxid de aluminiu (Al2O3) cu suprafaa neregulat. Rolul acestui strat este de a mri suprafaa de contact cu gazele de evacuare de aproximativ 7000 de ori. Acest strat conine i metalele nobile, platina i/sau paladiu i rodiu. Platina i paladiul accelereaz procesul de oxidare al hidrocarburilor i a monoxidului de carbon n timp ce rodiul accelereaz procesul de reducere al monoxidului de azot. Masa de metale nobile dintr-un catalizator se situeaz n jurul valorii de 1...5 g i variaz n funcie de cilindreea motorului i a normelor de emisii poluante care trebuiesc ndeplinite.

Foto: Catalizatorul pe trei ciSursa: BASF

1. monolit ceramic

2. strat din oxid de aluminiu

3. metale nobile

Catalizatorul poate fideteriorat sau chiar distrusdac funcioneaz la temperaturi excesive. Temperaturile foarte nalte pe galeria de evacuare sunt cauzate de amestecul aer-combustibil nears care se aprinde n catalizator. Arderea amestecului aer-combustibil n catalizator poate ridica temperatura acestuia pn la valori de 1400 C.

Expunerea catalizatorului la temperaturi ridicate are influen i asupra eficienei acestuia. Dac temperatura n catalizator depete valoarea de aproximativ 1000 C acesta se deterioreaz ireversibil i n timp, dup expuneri multiple, nu mai realizeaz conversia emisiilor poluante.

Sursa principala a deteriorrii catalizatorului, datorit temperaturilor, nalte o reprezint aa numitelerateuri la aprindere(engine misfire). Rateurile la aprindere se produc din urmatoarele cauze:

bujii deterioarate: scnteia nu mai este produs sau este produs dar cu intensitate scazut

amestecul aer-combustibil este pre bogat (lips acuta de oxigen) sau prea srac (lips acut de combustibil)

cilindrul pierde compresie

Un motor care funcioneaz cu rateuri la aprindere se va simi la turaia de ralanti cuocuri si vibraii puternice, iar la turaii mari cuputere sczut.

Datorit efectului distructiv pe care-l au rateurilor la aprindere asupra catalizatorului, standardul OBD impune diagnosticarea acestui fenomen. n cazul n care motorul funcioneaz cu rateuri la aprinderemartorul MIL din bordul automobilului se va aprindei posibil ca motorul s intre n regim de avarie (performane limitate) pentru a limita efectul distructiv asupra catalizatorului.

Eficiena catalizatorului este monitorizat cu ajutorul adou sonde lambda, o sond nainte de catalizator i una dup catalizator. n funcie de nivelul de oxigen msurat de cele dou sonde lambda calculatorul de injecie poate determina dac catalizatorul se afl n parametrii nominali sau este defect.

Foto: Catalizator cu dou sonde lambda motorul Northstar V8 SCSursa: GM

Catalizatorul se mai poate deteriora si datoritcontaminrii cu substane chimice. Cele mai comune substane care pot contamina catalizatorul sunt:

plumbul(Pb): chiar i n cantiti mici poate cauza deteriorri semnificative ale catalizatorului

fosforul(P): prezent n combustibil sau n aditivi reduce eficiena catalizatorului

sulful(S): prezent n combustibil reduce eficiena catalizatorului

zincul(Zn): prezent n aditivii uleiului reduce eficiena catalizatorului

siliconul(Si): prezent n combustibil sau n gazele de evacuare (datorit soluiilor de etanare pe baz de silicon) reduce eficiena catalizatorului

CodurileOBDaferente defectelor catalizatorului

CodDescriereLocaie

P0300Rateu la aprindere aleator/multiplu detectat-

P0301Cilindrul 1 rateu la aprindere detectat-

P0302Cilindrul 2 rateu la aprindere detectat-

P0303Cilindrul 3 rateu la aprindere detectat-

P0304Cilindrul 4 rateu la aprindere detectat-

P0305Cilindrul 5 rateu la aprindere detectat-

P0306Cilindrul 6 rateu la aprindere detectat-

P0307Cilindrul 7 rateu la aprindere detectat-

P0308Cilindrul 8 rateu la aprindere detectat-

P0309Cilindrul 9 rateu la aprindere detectat-

P0310Cilindrul 10 rateu la aprindere detectat-

P0311Cilindrul 11 rateu la aprindere detectat-

P0312Cilindrul 12 rateu la aprindere detectat-

P0313Rateu la aprindere detectat cu nivel sczut al combustibilului-

P0314Rateu la aprindere detectat pe un cilindru (numrul cilindrului nespecificat)-

P0315Variaia sistemului de citire a poziiei arborelui cotit nu a fost nvat-

P0316Rateu la aprindere detectat la pornirea motorului (primele 1000 de rotaii)-

P0363Rateu la aprindere detectat dezactivarea alimentrii cu combustibil-

P0420Eficiena catalizatorului sub limiteBancul 1

P0421Eficiena nclzirii catalizatorului sub limiteBancul 1

P0422Eficiena catalizatorului primar sub limiteBancul 1

P0423Eficiena catalizatorului cu rezisten de nclzire sub limiteBancul 1

P0424Temperatura catalizatorului cu rezisten de nclzire sub limiteBancul 1

P0429Circuitul de control al rezistenei de nclzire a catalizatoruluiBancul 1

P0430Eficiena catalizatorului sub limiteBancul 2

P0431Eficiena nclzirii catalizatorului sub limiteBancul 2

P0432Eficiena catalizatorului primar sub limiteBancul 2

P0433Eficiena catalizatorului cu rezisten de nclzire sub limiteBancul 2

P0434Temperatura catalizatorului cu rezisten de nclzire sub limiteBancul 2

P0439Circuitul de control al rezistenei de nclzire a catalizatoruluiBancul 2

P

Injectie benzinaTrendul 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 aer

3. obturator admisie

4. galerie de admisie

5. jiclor

6. 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: Bosch

1. alimentare cu combustibil

2. admisie aer

3. obturator

4. galeria de admisie

5. 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 stratificat

7. 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 combustibil

2. admisie aer

3. obturator

4. galeria de admisie

5. injectoare

6. 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: GM

Stratificareanseamn un amestec foarte bogat n jurul bujiei (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 ctre bujie.

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 jurul bujiei pentru 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: Audi

Amestecul 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 zona bujiei.

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: Bosch

Ghidarea 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 spre bujie. 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 ctre bujie. 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: GM

Ghidarea direct a jetului(Mercedes, BMW) se obine prin plasarea injectorului n vecintatea bujiei. 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: BMW

Sistemul 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: Bosch

Pompa 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.