Sistemi di iniezione nei motori AS

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Gloria Corti
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A. 2009/2010 II Periodo di lezione Corso di: Macchine B

1 Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Meccanica A.A. 2009/2010 II Periodo di lezione Corso di: Macchine B Docente: Prof. Stefano Fontanesi Sistemi di iniezione nei motori AS 1

2 In base all attuazione: - MECCANICI - ELETTRONICI In base al numero di iniettori: - SINGLE POINT - MULTI POINT In base alla a fasatura dell iniezione: - FULL GROUP -SEQUENZIALI E Classificazione dei sistemi 2

3 Massa d aria aspirata Sistemi di misura: Sistemi di misura della massa di aria aspirata dal motore M.A.F. Mass Air Flow (Anemometro a filo caldo) α -n Alfa Speed s d Speed Density 3

4 Massa d aria aspirata Sistemi di misura: Sistema M.A.F.: il M.A.F. misura attraverso un anemometro a filo caldo (Hot-Wire) la portata in massa d aria nel collettore e, quindi, dividendo per il numero dei cilindri, la portata per cilindro. Di conseguenza l anemometro viene posto a monte del collettore. E un sensore molto delicato: teme le impurità dell aria e non distingue il verso del flusso confondendo così flussi entranti ti o uscenti. Per tale ragione talvolta lt si preferisce un sensore di tipo Hot-Plate (a griglia) 4

5 Massa d aria aspirata Sistema s d (speed-density): noto il volume del cilindro, si calcola la massa di aria aspirata conoscendo la temperatura e la pressione dell aria nel collettore: m ρ= p coll R T coll ρ = densità dell aria nel collettore p coll = pressione dell aria nel collettore T coll = temperatura dell aria nel collettore R = costante del gas m a,asp = massa di aria aspirata, =ρ V η V cil = volume del cilindro aasp cil v η v = rendimento volumetrico del motore 5

6 Massa d aria aspirata Se riuscissimo ad avere le misure di p e T all interno del cilindro il sistema sarebbe molto più raffinato e preciso Purtroppo però questo non è possibile per varie ragioni: l ambiente presente all interno del cilindro (si raggiungono g picchi di pressione e di temperatura elevati per i sensori); le variazioni della temperatura sono molto veloci e i sensori usati in questa misura hanno una elevata costante t di tempo, quindi non sarebbero in grado di seguirne l andamento in tempi brevi; inoltre esiste anche una ragione economica: infatti avrei bisogno di 2 sensori (per p e T) per ogni cilindro, e questa tipologia di sensori è solitamente molto costosa. 6

7 Massa d aria aspirata Poiché nel cilindro non si possono rilevare né la pressione né la temperatura l unica lunica alternativa è misurarle nel collettore a monte del motore Se le condizioni i i del fluido rimanessero inalterate passando dal collettore al cilindro allora avremmo la misura corretta della massa di aria aspirata ma, purtroppo, le caratteristiche variano a causa delle temperature elevate che si raggiungono g all interno della camera di combustione, delle perdite di carico attraverso le valvole, dell iniezione di benzina Allora per evitare di commettere degli errori troppo elevati nella misura della massa di aria aspirata si introduce un rendimento di carica o volumetrico 7

8 Massa d aria aspirata Sistema speed-density: Rendimento volumetrico relativo: ci si riferisce alle condizioni presenti nel collettore: η = vol, rel m areale, m acoll, m a,reale = massa di aria realmente presente nel cilindro m a,coll = massa di aria che sarebbe presente nel cilindro se questo avesse le caratteristiche (p e T) presenti nel collettore 8

9 Massa d aria aspirata Sistema speed-density: 9

10 Massa d aria aspirata Sistema speed-density: 10

11 Massa d aria aspirata Sistema alfa-speed: Rendimento volumetrico assoluto: ci si riferisce a condizioni standard nell ambiente esterno (p = 760 mmhg e T= 20 C): η = vol, ass m areale, m a, amb m a,reale = massa di aria realmente presente nel cilindro m a,amb = massa di aria che sarebbe presente nel cilindro se avesse le caratteristiche (p e T) presenti nell ambiente esterno al momento della prova al banco 11

12 Massa d aria aspirata Sistema alfa-speed: 12

13 Massa d aria aspirata Sistema alfa-speed: Il sistema alfa-speed è senza dubbio più economico rispetto al sistema speed-density, d in quanto nonn necessita di sensori di pressione e di temperatura nel collettore Esso è tuttavia completamente insensibileibil alle variazioni i i ambientali In entrambi i casi, per valutare la massa realmente aspirata nel cilindro devo avere memorizzato in centralina il valore del rendimento volumetrico assoluto o relativo, a secondo del sistema considerato 13

14 Massa d aria aspirata Sistema alfa-speed: 14

15 Rendimento Volumetrico Risposta ai transitori: Chiusura acceleratore, farfalla rpm 15

16 Rendimento Volumetrico Risposta ai transitori: Chiusura acceleratore, farfalla f rpm 16

17 Rendimento Volumetrico Risposta ai transitori: Chiusura acceleratore, farfalla rpm 17

18 Rendimento Volumetrico Risposta ai transitori: MAP = pressione nel collettore di aspirazione 18

19 M Rendimento Volumetrico Risposta ai transitori: = η V ρ aria vol, ass cil amb Valore finale del transitorio In ogni caso a fine transitorio i valori delle grandezze sono gli stessi per i due sistemi ma per tutta la durata del transitorio il sistema alfa- speed fornisce alla centralina un valore errato dell aria aspirata, perché riferita ad un valore di η vol,ass che è quello reale a fine transitorio, per cui in tutto l intervallo viene stimata una massa d aria minore di quella reale conconseguente combustione magra 19

20 Massa d aria aspirata Il sistema alfa-speed è impreciso durante i transitori causati da una brusca variazione della farfalla: questo comporta errori sulla valutazione della massa d aria aspirata, sulla quantità di benzina da iniettare e quindi sulla durata del tempo di iniezione n Inoltre la mappatura del sistema alfa-speed è fatta in riferimento a condizioni atmosferiche ambientali presenti durante la prova al banco, comunque diverse da quella in cui il motore opererà durante la sua vita Per contro, però, il sistema alfa-speed non richiede sensori e quindi risulta meno costoso Il sistema it speed-density d è meno vantaggioso economicamente maè più preciso nei transitori 20

bar (circa): Misura portata aria tramite

21 Sistema Mono-Jetronic (Bosch) Sistema: single point full-group elettronico p inj =1 bar (circa): Misura portata aria tramite sistema a-s 1. serbatoio; 2. pompa elettroidraulica; 3. filtro; 4. regolatore di pressione; 5. iniettore; 6. sensore T aria; 7. ECU; 8. attuatore farfalla; 9. potenziometro farfalla; 12. sonda lambda; 13. sensore T refrigerante; 21

Sistema K-Jetronic (Bosch) Sistema: multi li point full-group meccanico p inj =3.8 bar (circa) Misura portata aria tramite sistema a piatto flottante (misura portata volumetrica) 1. serbatoio; 2.

22 Sistema K-Jetronic (Bosch) Sistema: multi li point full-group meccanico p inj =3.8 bar (circa) Misura portata aria tramite sistema a piatto flottante (misura portata volumetrica) 1. serbatoio; 2. pompa elettroidraulica; li 3. accumulatore; 4. filtro; 5. regolatore fase di warm-up; 6. iniettore; 7. iniettore partenza a freddo; 9. distributore/regolatore; 10. misuratore portata aria; 12. sonda lambda; 13. sensore temporizzatore motore freddo; 15. valvola aria supplementare; 16. farfalla; 17. ECU 22

23 Sistema K-Jetronic (Bosch) Il distributore/regolatoreib t t è mosso tramite un sistema a bilanciere direttamente dal piattello di misura portata d aria daria. La sua posizione assiale regola l apertura delle luci (4), in numero pari al numero di iniettori. La pressione a cavallo delle luci viene mantenuta costante dal regolatore differenziale (5), per cui la portata di combustibile è proporzionale solo alla posizione assiale del cilindretto. L iniettore si apre automaticamente a una pressione di 3.8 bar, e non ha funzione di regolazione di portata. 23

24 Sistema L-Jetronic (Bosch) Sistema: multi li point sequenziale elettronico Dp inj =3.0 bar Misura portata aria tramite potenziometro azionato dal deflettore (misura portata volumetrica) 1. serbatoio; 2. pompa elettroidraulica; li 3. filtro; 4. ECU; 5. iniettore; i 6. regolatore pressione fuel; 7. collettore aspirazione; 8. iniettore partenza a freddo; 9. regolatore farfalla; 10. misuratore portata aria; 11. sonda lambda; 12. sensore temporizzatore motore freddo; 13. sensore T refrigerante; 15. valvola aria supplementare; 16. farfalla; 17. ECU 24

25 Iniettore elettronico (Bosch) 1. Solenoide; 2. Corpo; 3. Vano combustibile; 4. Stelo; 5. Molla; H. foro. 25

26 Sistema LH-Jetronic (Bosch) Sistema: multi li point sequenziale elettronico Nel sistema LH la misura della portata aria avviene tramite anemometro a filo caldo (MAF) 1. serbatoio; 2. pompa elettroidraulica; 3. filtro; 4. ECU; 5. iniettore; 7. regolatore pressione fuel; 8. collettore aspirazione; 9. regolatore farfalla; 10. misuratore portata aria MAF; 11. sonda lambda; 12. sensore T refrigerante; 14. attuatore valvola aria supplementare; 26

27 Sistema Motronic (Bosch) Sistema che gestisce contemporaneamente e simultaneamente le informazioni e le attuazioni dei sistemi di iniezione e accensione, basandosi sul regime di rotazione e sul carico. Nei motori più moderni, integra e gestisce informazioni i i relative a: Sensore di detonazione; Controllo di trazione; Iniezione; Accensione; Sonda lambda; Posizione valvola EGR; Ecc. 27

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