Sisteme de control pentru MAS cu injectie directa

Sisteme de control pentru MAS cu injectie directa

Diferenta esentiala intre sistemele de injectie directa si indirecta consta, fieresc, in modul in care se face injectia de combustibil. In prima situatie injectia are loc direct in camera de ardere, in timp ce in al doilea caz in poarta supapei de admisie.

Injectia indirecta conduce la formarea unui film de combustibil nevaporizat pe peretele interior al canalului de admisie, cu consecinte nefavorabile in ceea ce priveste economicitatea si emisiile poluante.

Prezenta filmului impune o modificare a strategiei de control.

De exemplu, in conditiile unei porniri la rece, amestecul trebuie imbogatit pentru a compensa combustibilul nevaporizat, depus pe peretele canalului de admisie. Controlul in aceste conditii nu este precis, deoarece nu putem estima cu o eroare suficient de mica, masa de combustibil inclusa in film. In plus, pelicula de combustibil va fi in cele din urma aspirata in cilindru, complicind suplimentar controlul dozei injectate.

Rezultatul acestui control imprecis[1] se traduce in volumul mare de emisii poluante in faza de pornire la rece. Se estimeaza ca in primele 90 de secunde din cadrul unui ciclu FTP se emit 90% din volumul total de hidrocarburi nearse.

Un alt exemplu este legat de controlul in regimuri tranzitorii.

Intre momentul injectiei si cel al intrarii combustibilului in camera de ardere exista o anumita intirziere. Chiar daca reusim sa estimam in mod corect valoarea acesteia, nu o putem inlatura. Astfel, in cazul unei acceleratii, timpul de raspuns va fi afectat in mod negativ.

Toate aceste dezavantaje pot fi eliminate prin folosirea injectiei directe de benzina. La acestea de adauga si posibilitatea folosirii amestecurilor stratificate cu un coeficient global de dozaj supraunitar. Functionarea in zona saraca determina ameliorarea randamentului si reducerea anumitor emisii poluante[2].

Obs. Injectia directa implica complicatii la nivel "componentistic" (presiuni de injectie marite, pistoane cu profile speciale, etc.) si software (strategie de control mai complicata).

In functionarea unui MAS cu injectie directa pot fi destinse trei zone de control:

zona amestecurilor omogene stoichiometrice (sarcini mari sau pornire la rece);

zona amestecurilor omogene sarace (sarcini medii);

zona amestecurilor stratificate sarace (mers in gol si sarcini mici).

Obiectivul stratificarii amestecului este legat de reglarea sarcinii la regimurile joase prin intermediul dozei de combustibil si nu prin pozitia de clapeta. Abandonarea clapetei ca mijloc de control al sarcinii (principiu folosit si la MAC) determina economii importante de combustubil prin micsorarea lucrului mecanic corespunzator diagramei de pompaj. Stratificarea amestecului presupune existenta unui amestec stoichiometric sau usor sarac in zona electrozilor bujiei care sa permita o aprindere stabila si o propagare normala a flacarii. In restul camerei de arderei amestecul este foarte sarac. Stratificarea se realizeaza prin injectarea combustibilului pe cursa de comprimare (micsorarea avansului la injectie). Acesta este unul dintre motivele pentru care presiunea de injectie pentru un astfel de sistem este superioara unuia cu injectie indirecta (40 - 130 bar, fata de 3 - 4 bar pentru un sistem clasic).

In zona amestecurilor omogene (omegene sau neomogene) injectia se realizeaza pe cursa de admisie, similar unui motor clasic cu injectie secventiala.

Obs. Harta anterioara nu este adoptata de toate motoarele cu injectie directa actuale. Ea a fost inspirata de primul MAS cu injectie directa aparut pe piata (Mitsubishi) fiind preluata (principial) si de alte firme, cum ar fi Toyota sau Audi. Exista si MAS-uri cu injectie directa la care functionarea este total stoichiometrica: cazul Fiat sau BMW. Retinerea in adoptarea unui control cu trei zone provine in special de dezvoltarea catalizatoarelor pentru NOx. In zona 2 emisia de NOx este ridicata, motiv pentru care este necesara amplasarea unui catalizator special. De asemenea, nu trebuie uitat faptul ca functionarea corecta a unui catalizator standard trivalent este conditionata de existenta unui l unitar.