Fra forgasser til Fuel Injection?

Forstå Basic Fuel Injection
«Fuel Injection» er et kraftig drivstoff styringsverktøy. Mange entusiaster er redd for eller skremt av ledninger og "svart boks" til bensininnsprøytning. I denne artikkelen vil jeg prøve å bidra til å ta vekk mystikken og hjelpe deg å forstå hvordan systemet fungerer og hvordan du kan bruke det!
Hva er innsprøytning? For å si det enkelt, det er en erstatning for en forgasser. Den mater drivstoff og luft inn i motoren for å få forbrenning/kraft. Akkurat som forgasser er det deler du kan endre eller tune for å øke kraften og / eller økonomi. Først la oss ta en titt på hva som utgjør et innsprøytningssystem.
Alle systemer er uavhengig og har disse grunnleggende komponentene
1. Et spjeld hus som regulerer luften inn.
2. En Throttle posisjons sensor.
3. Noen typer har RPM sensor.
4. Fuel injektorer
5. Og selvfølgelig ECM eller datamaskinen.
Disse er de grunnleggende komponenter.
Hvert system har en Throttle posisjons sensor. Det er et potensiometer akkurat som volumknappen på et stereoanlegg. Når du skrur på bryteren vil volumet øke eller minske. Datamaskinen ser økningen eller reduksjonen av gass og vet at "volumet" av luft øker eller minker.
Hvert system måler motorens turtall. De fleste systemer bruker turtellersignalet fra fordeleren til å oppnå dette, men i enkelte tilfeller vil de legge til en eller begge av de følgende sensorer; Veivaksel posisjon, eller kamaksel posisjon. Hver sensor vil gi samme turtall på motoren, men vil også gi annen nyttig informasjon i tillegg. Veivaksel eller kamaksel sensoren vil fortelle datamaskinen hvor motoren er i rotasjonssyklus. Dette betyr at maskinen vil være klar over hvilken sylinder som er "ready" og hvilken sylinder som skal ha drivstoff eller kvitte seg med utmattede brente gasser.
Hvert system har injektorer. En injektor er en magnetventil, og er som en bryter. Når den er på, så leverer den drivstoff, og når den er av, er den stengt. Injektorene er kalibrert til å levere en viss mengde brensel i en viss tid ved en bestemt trykk. De fleste injektorer er kalibrert i pund (lb/hr) f.eks. 43.5 PSI. Ved å øke trykket, (her finnes en grense), vil det øke mengden av brennstoff som injektoren kan levere. En annen ting å være klar over er typen injektorer. Det finnes høy og lav impedans injektorer. Høy impedans injektorer er ca. 16 ohm og lav impedans injektorer er vanligvis 2 ohm. Standard ECM kjører høy impedans injektorer og kan ikke håndtere lav impedans injektorer uten modifikasjoner, og de kan da brenne opp ganske raskt. 50 lb/hr er vanligvis overgangs- punktet fra høy til lav.
 En datamaskinen har store tabeller med informasjon. Den bruker disse tabellene til å finne ut hvor mye drivstoff den skal levere på et gitt turtall eller belastning. Den bestemmer dette fra (input) som den får fra alle sensorene og (output) er pulsen på injektorene.
Nå som det grunnleggende er dekket, la oss snakke litt om de forskjellige systemene som er der ute. Det er tre hovedkategorier av bensininnsprøytning.

Først finnes det Spjeld hus eller Sentralt-punkt injeksjon. Dette systemet består av en eller flere dyser som sprøyter brennstoff like over eller under gass spjeldet. Brenselet og luftblanding går gjennom innsugs kanalene og inn i toppen, og deretter inn i sylindrene på samme måte som en forgasser gjør. Dette er den minst effektive system, men er likevel bedre enn en forgasser.

Det andre system er et multi-port eller point-system. I dette systemet er det en injektor for hver sylinder, og de er plassert ved enden av innsugs kanalene og sprøyter brennstoff inn i toppens innsugsport. Dette systemet er mer effektiv fordi luften ikke trenger å bære brenselet gjennom hele inntakssystemet. Luft / drivstoffblandingen er jevnere og brenner i en mer ensartet måte og gir mer kraft fra mindre drivstoff. Disse systemene bruker vanligvis "batch fire"-metoden, som innebærer at injektorene er satt opp i grupper, og alle injektorene åpner på samme tid, selv om innsugsventilen er lukket når de tenner.

Det siste systemet er Sekvensiell Port eller Point injeksjon. Dette systemet bruker veiv og/eller kamaksel posisjons sensorer for å avgjøre hvilken sylinder som tar inn luft og det sprøytes bensin bare til den sylinderen i akkurat rett tid. Dette er åpenbart langt mer effektiv system siden ikke noe drivstoff blir sprøytet på lukkede ventiler.


Nå som vi vet hvilke sensorer som er nødvendig og hva slags systemer som finnes der ute kan vi snakke om andre type sensorer som hører til innsprøytningssystemer.
Nesten hvert system der ute har en O2 sensor. O2-sensoren måler temperaturen på et bestemt punkt i eksos flowen . Eksos temperaturen er direkte relatert til hvor rik eller mager motoren går. Varmere eksos tyder på mager blanding og kaldere indikerer rik. O2 sensoren fungerer ved å generere en spenning som varierer etter temp. Denne endringen i spenningen blir så tolket av datamaskinen om hvor rik eller mager motoren er går, og kan brukes til å øke eller redusere mengden av brennstoff som injiseres for så å opprettholde best mulig økonomi eller kraft. Vanligvis er det bare en sensor, men det kan være så mange som fire av dem på en motor.

M.A.P. eller M.A.F. sensoren er vanligvis brukt for å bestemme belastningen på motoren. M.A.P. står for Manifold Absolute Pressure, og måler mengden av vakuum motoren genererer. En M.A.P. sensor vil vite om du har en belastning eller ikke ut fra vakuumnivået på motoren. Mer belastning jo lavere vakuum til enhver gass-posisjon og turtall. Alle systemer som bruker M.A.P. sensorer kalles Speed ​​Density. M.A.F. står for Mass Air Flow og måler det totale volum av luft som forbrukes av motoren. En motor med belastning vil forbruke mer luft til enhver gass-posisjon og turtall enn en ubelastet motor.
En annen sensor som er svært vanlig i systemet er kjølevæske tempføler. Denne sensoren måler temperaturen på kjølevæsken og kan justere mengden drivstoff.
Det finnes også en M.A.T. eller manifold lufttemperaturføler som måler temperaturen av luften som kommer inn i motoren og kan da endre mengden av brensel, og få en kaldere, tettere, tynnere og varmere atmosfære.
I systemer hvor tenningstidspunkt og fortenning er kontrollert av ECM, er det Knock sensorer som føler tenningsbank og kan retarderer tenningen til tenningsbanken forsvinner. Noen av disse systemene bruker tillegg som "ESC" elektronisk gnist kontroll-modul og andre systemer som er kontrollert av datamaskinen.
Nå som vi har snakket om de grunnleggende systemene, la oss komme inn på hvordan systemene virkelig fungerer! Nedenfor er et eksempel på drivstoff og tennings tabell:

Hvis RPM = 3500 og TPS = 22% og O2 = 0,700 Mv og M.A.P. = 12,6 "og CTS = 185 grader og MAT = 86 grader og drivstoffinjektorens puls = 5.6 Ms og tenning = 33 grader.
Dette ville være en hypotetisk datasekvens . Datamaskinen ser på all informasjon som kommer inn og bruker den til å produsere en "pulsbredde" og tenning. Disse tabellene er faktisk enorme, og dekker alle turtallsområder fra den laveste som er tomgang til den høyeste, og hver gass-spjeld posisjon, fra helt åpen til helt lukket. Hvilket O2-spenningsnivå fra for rik, til altfor mager osv. Den tar disse inputten fra alle sensorene og produserer et utgangssignal for hver sylinder i hver omdreining på motoren. Dette skjer så ofte som flere tusen ganger i sekundet ved høyere turtall.
La oss se på resultatet.

Eksemplet er 5,6 Ms og 33 grader tenning. Først, la oss se på disse 5,6 Ms. Dette er den tiden injektoren er åpen eller "pulset". Det er visse ting som datamaskinen må anta. Datamaskinen er programmert til å bruke en verdi for hvor mye drivstoff pr millisekund injektoren kan levere. Denne verdien er basert på ratingen av selve injektoren. Hvis du endrer injektor eller øker eller reduserer drivstofftrykket uten å fortelle datamaskinen det, vil den fortsette å bruke den samme gamle programs verdi, og deretter begynne å kompensere når O2-sensoren viser en rik eller mager lesing. Etter en viss tid vil datamaskinen, hvis den er utstyrt med, slå på en vedlikeholds eller service lampe for å indikere et problem.

La oss si for dette eksempelet injektoren er vurdert på 19 lb/hr. Dette medfører at injektoren kan levere 19 lb av fuel ved 43.5 PSI i 60 min. 1 av disse injektorer kan ved maksimal flyt, levere nok drivstoff for en sylinder til å generere 30 HP. I en 8 sylindret motor med 8 injektorer vil dette gjøre maksimalt 240 HK. For å lave en 350 hk motor må du ha 28 lb/hr injektorer med 43,5 PSI drivstofftrykk. Også endring av drivstofftrykk opp eller ned vil øke eller redusere drivstoff levering fra injektoren. For eksempel 19 lb/hr injektorer rated ved 43.5 PSI vil levere 20,37 lb/hr ved 50 PSI. For å finne flow ut fra trykkforandringer bruk følgende metode:

Del det nye drivstofftrykket med det gamle (50/43.5 = 1,1494). Deretter finn kvadratroten av original flow på injektoren (SQRT = 1,0721) og multipliser kvadratroten av den opprinnelige flow på injektoren (1,0721 X 19 = 20,3699). Dette vil gi den nye flowen ved det nye trykket.

 For det andre, la oss se på tennings tidspunktet. Tidspunktet på 33 grader er hvor mye før TDC den tenner. Akkurat som de gamle mekaniske fordelerne, vil tenningen øke med motorens stigende turtall. Det er ikke noe vakuum opptrekk av tenning i datastyrte tenningssystemer slik at maskinen må legge tenning ut fra motorturtall, vakuumnivåer og gass spjeldets stilling. Den må kjenne alle tre verdiene for å gi riktig tenning for å få best mulig effekt eller økonomi! For eksempel vil den gi mer tenning ved svært lave throttle åpninger, og jevn mid range RPM ved høye vakuumnivåer for å få mest mulig økonomi.  Den vil ikke gi noe annet enn gitt RPM fortenning hvis gass spjeldets posisjon er fullt åpen og vakuumet er lavt.
Noen systemer benytter også som tidligere nevnt en ESC eller elektronisk gnist kontroll modul. Denne modulen og knock sensoren "lytter" til motoren, og hvis den oppdager tenningsbank vil det senke tenningen til et forhåndsprogrammert tidspunkt, ut fra RPM, gass pjeldets stilling, vakuumnivå og tenningsbankens intensitet. Dette er gjort for å forhindre motorskade fra detonasjoner.

Nå som vi har dekket det meste av innsprøytningssystemer kan vi se på hvordan systemene kan installeres. Av åpenbare grunner er fabrikksystemene lettest å ettermontere i ethvert prosjekt/bil. Hovedsakelig fordi du kan kjøre ned til nesten alle lokale delebutikker og få kjøpt nye sensorer eller deler, Det er bokstavelig talt tusenvis av biler på huggerier hvor du kan få tak i komplette systemer fra bilvrak. Det er også millioner av ettermarkeds deler der ute som er designet for å oppgradere eksisterende standard-systemer for mer ytelse. En av de mest populære systemene for å ettermontere er GM TPI eller Tuned Port Injection system. Siden dette systemet var tilgjengelig på 85-92 Camaro og Corvette er det nok av systemer der ute.
Hvis du ønsker å installere et innsprøytningssystem på en eldre bil som ikke var tilgjengelig med bensininnsprøytning trenger du å huske på noen få ting. Eldre forgassere brukte et drivstofftrykk på rundt 5-7 PSI fra en mekanisk pumpe. Spjeld hus innsprøytning trenger 9-14 PSI og multi-port systemer krever vanligvis 35-45 PSI, men kan kreve opptil 60 PSI å kunne operere. Med dette i tankene må du finne en drivstoffpumpe som kan generere denne type trykk. Siden de fleste nye systemer har innsprøytningspumpen montert inne i bensintanken, kan dette utgjøre et problem for noen eldre biler hvor du ikke kan endre den gamle tanken. Det finnes imidlertid inline bensininnsprøytingspumper som kan fås ved ettermarkedet, eller fra andre biler på huggeriet. For eksempel 1988-1992 Ford F-150 med 300 CID 6 sylindret innsprøytnings motor, er det brukt en innebygd drivstoffpumpe som kan generere ca. 60 PSI på rundt 40 liter i timen. Dette er tilstrekkelig nok til å drive en motor som gjør opp til omkring 325HP. Hvis du trenger en større pumpe må du i butikken. Holley og andre selger inline pumper som kan få så mye som 225 liter per time eller nok til å mate en 500 + hk motor.


En annen faktor er ledningsnettet. Med mindre du har en masse tid og tålmodighet, er fabrikk-ledningsnettet  ikke et godt valg. Disse ledningsnettet har vanligvis en masse ekstra ledninger i seg, og de er veldig sammenvevd med andre «ikke relevante» systemer i bilene. Det er der ettermarkedet gjør livene våre lettere! «Painless wiring» og annet selges custom, og veldig enkle ledningsnett som er fargekodet og bruker alle fabrikk kontakter som er merket! Disse ledningsnett krever vanligvis bare at du kobler opp ca. tre ledninger og kobler dem til de enkelte sensorer. Siden alle sensorene i de fleste GM-systemer har en unik dataplugg hvor du ikke kan plugge feil kontakt inn i feil sensor.

 Den siste faktoren er hvilken type injeksjon-system du velger. Mange vil ha et sekvensiell port injeksjon system, men det er det mest kostbare og kompliserte av alle systemer. De fleste velger å bruke vanlig multiportsystem som en TPI eller det enkleste systemet TBI. TPI er det mest brukte ettermarked systemet. Selv her er det to forskjellige systemer å vurdere, Mass air eller Speed density system. Begge har fordeler og ulemper. The Mass air system bryr seg ikke hvor hard kamaksel du putter i motoren. Alt den bryr seg om, er hvor mye luft som strømmer inn i motoren. Denne har fordelen som et ubegrenset kamaksel valg, men ulempen er de mer kompliserte utgående luftstrømmene, den dyre Mass sensoren og begrensningen av sensoren. Siden massemåleren må være i luftstrømmen før spjeldene, og disse bilene/motorene har vanligvis en 90-graders vinkel/albue  rett foran gass spjeldene. Speed Density systemet bruker motor vakuum, slik det i stor grad forenkler  problemet. Du kan feste et filter direkte på forsiden av spjeldhuset hvis du ønsker. Ulempen er at siden det fungerer på vakuum er den mer begrenset på kamaksel valg. Motoren må enten generere 17 "av vakuum eller du må ha en custom justerbar tilpasset Map Sensor, eller egendefinert programmering leser din spesifikke kamaksel og motor kombinasjon. Dette kan bli dyrt og tidkrevende siden hver gang du skifter kamaksel må du omprogrammere chipen. De fleste standard chip kan "læres" opp, og være Bolt On og vil kunne virke til 300 + HP serien.
Det finnes «aftermarked» programmerbare datasystemer på markedet som egner seg for et svært bredt spekter av applikasjoner. En motor som yter mer enn 550 HP med injeksjon, vil trenge injektorer som leverer mer enn 50 lb/hr og en «aftermarked» programmerbar datamaskin. Den programmerbare datamaskin vil være mye mer fleksibel og kan anvendes til alt fra NOS til kompressorer og turbo, og de klarer og takle injektor-drivere for som har «Low-resistance» og mer enn 50 lb/hr. Disse systemene vil kreve noen grunnleggende kunnskaper om programmering og mye prøving og feiling. Fordelen med programmerbare systemer er at du kan omprogrammere så ofte du ønsker eller trenger.
Med et slikt system kan du ha en svært kraftig bil som er morsom å kjøre, lett å starte og mye mer gatevennlig enn de fleste med forgassere. Så ikke vær redd for disse systemene! De er stadig mer vanlige nå i den elektroniske tidsalderen!