電子燃料噴射システムのしくみ

新しい車は紛らわしく、威圧的ですらあります。 すべてのコンピューター、センサー、およびガジェットを使用して、現在、 ハイブリッド技術も、 フードの下である種の魔法の魔術が行われているように見えるかもしれません. 私たちは謎を解き明かすためにここにいます 最新の自動車用コンピュータ制御システムがどのように機能するかを示します。 今日は、電子燃料噴射について話します。

昔に戻って、古き良き キャブレター 適切な量​​の燃料をシリンダーに送り込む責任がありました。 現在、その仕事はエンジン制御ユニット (ECU) に属しています。. しかし、それはどうやって コンピューターは同じ方法で情報とエンジンへの燃料を取得します メカニカルキャブレターは？

多くの人にとってこれはレビューですが、新世代の車愛好家に車を気にしてもらいたい場合は、車が実際にどのように機能するかを説明しても問題ありません.

の基本 電子燃料噴射

車の心臓部がエンジンなら、頭脳は ECU. パワートレイン制御モジュール (PCM) とも呼ばれる ECU は、センサーを使用してエンジンの特定のアクチュエーターを制御する方法を決定することにより、エンジンのパフォーマンスを最適化します。

自動車の ECU は、主に 4 つのタスクを担当しています。 初め、ECUは燃料混合を制御します。 2番、ECUはアイドル速度を制御します。 三番目、ECUは点火時期を担当しています。 そして最後に、 一部のアプリケーションでは、ECU がバルブ タイミングを制御します。

ECU がそのタスクを実行する方法について説明する前に、ガソリン タンクに入るガソリンの液滴の経路をたどってみましょう。 から時代は変わり、 ガソリントレイルを下る ビデオなので、更新の時間です。

最初に、ガス滴がガスタンク (現在はプラスチック製) に入った後、電気燃料ポンプによって吸い上げられます。 電動燃料ポンプは、通常、ポンプ、フィルター、送信ユニットで構成されるタンク内モジュールに入っています。 送信ユニットは 分圧器 タンクに残っている燃料の量をゲージに伝えます。 ポンプはガソリンを燃料フィルター、ハード フューエル ライン、フューエル レールに送ります。

燃料レールの端にある真空動力の燃料圧力レギュレーターにより、レール内の燃料圧力が吸気圧力に対して一定に保たれます。 ガソリン エンジンの場合、燃料圧力は通常 35 ～ 50 psi 程度です。 燃料噴射装置はレールに接続されていますが、ECU が燃料をシリンダーに送り込むことを決定するまで、バルブは閉じたままです。

通常、インジェクターには 2 つのピンがあります。 1 つのピンはイグニッション リレーを介してバッテリーに接続され、もう 1 つのピンは ECU に接続されます。 ECU はインジェクタにパルス グラウンドを送信し、インジェクタのソレノイドに電流を供給して回路を閉じます。 プランジャーの上部にある磁石がソレノイドの磁場に引き付けられ、バルブが開きます。 レール内には高圧がかかっているため、バルブを開くとインジェクターのスプレー チップから高速で燃料が送られます。 バルブが開いている時間 その結果、シリンダーに送られる燃料の量 パルス幅 (つまり、ECU がグラウンド信号をインジェクターに送信する時間の長さ) に依存します。)

プランジャーが上昇すると、バルブが開き、インジェクターが燃料をスプレーチップからインテークマニホールド、インテークバルブのすぐ上流、またはシリンダーに直接送ります。 前者をマルチポート燃料噴射、後者を直噴といいます。

燃料混合の制御

私たちはすでに見てきた 電子スロットル制御のしくみ. ドライバーがアクセル ペダルを踏むと、アクセル ペダル ポジション センサー (APP) が ECU に信号を送信し、ECU がスロットルを開くように命令することを示しました。 ECU は、スロットルがドライバーによって設定された希望の位置に達するまで、スロットル位置センサーと APP から情報を取得します。 しかし、次に何が起こるでしょうか？

マスエアフローセンサー（MAF）またはマニホールド絶対圧センサー（MAP）のいずれかが、スロットルボディに入る空気の量を決定し、その情報をECUに送信します。 ECU はこの情報を使用して、シリンダーに噴射する燃料の量を決定し、混合気を化学量論的に維持します。 コンピュータは継続的に TPS を使用してスロットルの位置をチェックし、MAF または MAP センサーを使用して吸気口を流れる空気の量をチェックし、インジェクターに送信されるパルスを調整して、適切な量の燃料が入ってくる燃料に確実に噴射されるようにします。空気。

さらに、ECU は O2 センサーを使用して、排気ガス中の酸素の量を把握します。 排気中の酸素含有量は、燃料がどれだけうまく燃焼しているかを示します。 MAFセンサーとO2センサーの間で、コンピューターはインジェクターに送信するパルスを微調整します。

アイドルの制御

アイドリングについて話しましょう。 最も初期の燃料-噴射された車両は、ソレノイド ベースのアイドル エア コントロール バルブ (IAC) を使用して、アイドル時にエンジンへの空気の流れを変化させました (上の画像の白いプラグを参照)。 ECU によって制御される IAC は、スロットル バルブをバイパスし、ドライバーがアクセル ペダルを操作していないときにコンピューターがスムーズなアイドリングを確保できるようにします。 IAC は、両方ともソレノイド作動ピンを介して流体の流れを変更するという点で、燃料噴射器に似ています。

ほとんどの新車には IAC バルブがありません。 古いケーブル制御スロットルでは、アイドリング時にエンジンに入る空気はスロットル プレートを一周する必要がありました。 今日では、そうではありません。 電子スロットル制御 システムは、ECU がステッピング モーターを介してバタフライ バルブを開閉できるようにします。

ECUは、クランクプーリー、エンジンフライホイール、またはクランクシャフト自体の回転速度を読み取るホール効果センサーまたは光学センサーであるクランクシャフト位置センサーを介してエンジンの回転速度を監視します。 ECUは、エンジンの負荷に直接関係するクランクシャフトの回転速度に基づいてエンジンに燃料を送ります。

エアコンをオンにするか、車をドライブにシフトするとしましょう。 クランクシャフトの速度は、追加された負荷により、ECU によって設定されたしきい値速度を下回ります。 クランクシャフト ポジション センサーは、このエンジン速度の低下を ECU に伝達します。ECU はスロットルをさらに開き、インジェクターに長いパルスを送信して、増加したエンジン負荷を補うために燃料を追加します。 これがフィードバック制御の美しさです。

始動時のエンジン回転数が高くなるのはなぜですか? 最初に車両の電源を入れると、ECU はクーラント温度センサーを介してエンジン温度をチェックします。 エンジンが冷えていることに気付くと、アイドルしきい値を高く設定してエンジンを暖めます。

点火時期の制御

エンジンのアイドリング速度を維持し、適切な空気/燃料混合物を維持するというECUのタスクについて言及したので、点火タイミングについて話しましょう。 最適な動作を実現するには、エンジン速度に応じて、通常、上死点の約 10 ～ 40 クランクシャフト前の非常に正確な瞬間に、スパーク プラグに電流を供給する必要があります。 ピストンの位置に対して点火プラグが点火する正確な瞬間は、ピーク圧力の発生を容易にするために最適化されています。 これにより、エンジンは膨張するガスから最大量の仕事を回収することができます。

古いエンジン (2000 年代半ばまで) は、ディストリビューターを使用してスパークを制御していました。 上の図では、このシステムはローターとディストリビューター キャップで構成されています。 ローターはイグニッション コイルに電気的に接続されています。イグニッション コイルは基本的に、スパークに必要な 12v から 10,000 ボルト以上にステップアップするトランスです。 ローターは、ギアを介してカムシャフトに機械的に接続されています。 カムシャフトが回転すると、ローターも回転します。 ローターが回転すると、銅のポスト (シリンダーごとに 1 つ) に非常に近づきます。 イグニッション コイルからの電流は、ローターとポストの間の小さなエア ギャップをジャンプし、特定の時間にスパーク プラグ ワイヤを介して各シリンダーのスパーク プラグに高電圧を送ります。 これらのシステムには、タイミングを変更する方法が必要であったことに注意してください。 エンジン回転数が高い場合は、点火を進める必要があります。 ディストリビューターを備えた初期のエンジンは、タイミングを調整するためにエンジンの真空または回転ウェイトを使用していました。 その後、トランジスタベースのタイミングシステムがより一般的になりました.

現代の車両は、中央に配置されたイグニッション コイルを使用していません。 代わりに、これらのディストリビュータレス イグニッション システム (DIS) には、個々のスパーク プラグにコイルが配置されています。 クランクシャフト ポジション センサー、ノック センサー、クーラント温度センサー、空気流量センサー、スロットル ポジション センサーなどからの入力に基づいて、ECU はドライバー トランジスターをトリガーするタイミングを決定し、適切なコイルに通電します。

ECUは、クランクシャフト位置センサーを介してピストンの位置を監視できます。 ECU は、クランクシャフト ポジション センサーから継続的に情報を受信し、それを使用してスパーク タイミングを最適化します。 ECUがノックセンサー（小さなマイクにすぎません）からエンジンがノック（時期尚早の火花点火によって引き起こされることが多い）を発生したという情報を受信すると、ECUはノックを軽減するために点火時期を遅らせることができます。

バルブタイミングの制御

ECUの4番目の主要な機能は、バルブタイミングを調整することです。 これは可変バルブタイミングを利用する車両に適用され、エンジンがさまざまなエンジン速度で最適な効率を達成できるようにします。 見る 先週の記事 詳しくは。

普段はしない ポストホームビデオを作成しましたが、下のビデオは素晴らしいです 燃料噴射システムの基本を視覚的に学習するためのリソース。