กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 7 นาที

การฉีดเข้าท่อร่วมไอดี

ระบบฉีดเชื้อเพลิง เข้าท่อร่วมไอดี (Manifold injection ) เป็นระบบการผสมเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีการผสมเชื้อเพลิงภายนอก...

การฉีดเข้าท่อร่วมไอดี

ระบบฉีดเชื้อเพลิง เข้าท่อร่วมไอดี (Manifold injection ) เป็นระบบการผสมเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีการผสมเชื้อเพลิงภายนอก โดยทั่วไปใช้ในเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟที่ใช้น้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิง เช่นเครื่องยนต์ออตโต (Otto engine ) และเครื่องยนต์แวนเคล (Wankel engine ) ในเครื่องยนต์ระบบฉีดเชื้อเพลิงเข้าท่อร่วมไอดี เชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปในท่อร่วมไอดี ซึ่งจะเริ่มสร้างส่วนผสมของอากาศและเชื้อเพลิงที่สามารถเผาไหม้ได้ เมื่อวาล์วไอดีเปิด ลูกสูบจะเริ่มดูดส่วนผสมที่กำลังก่อตัวขึ้น โดยปกติแล้ว ส่วนผสมนี้จะค่อนข้างเป็นเนื้อเดียวกัน และอย่างน้อยในเครื่องยนต์ที่ผลิตสำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคล จะมีอัตราส่วนเชื้อเพลิงต่ออากาศโดยประมาณตามสัดส่วนทางเคมี(stoichiometric ) ซึ่งหมายความว่ามีการกระจายตัวของเชื้อเพลิงและอากาศอย่างสม่ำเสมอทั่วห้องเผาไหม้ และมีอากาศเพียงพอ แต่ไม่มากเกินไปกว่าที่จำเป็นสำหรับการเผาไหม้เชื้อเพลิงอย่างสมบูรณ์ จังหวะการฉีดและการวัดปริมาณเชื้อเพลิงสามารถควบคุมได้ทั้งทางกล (โดยตัวจ่ายเชื้อเพลิง) หรือทางอิเล็กทรอนิกส์ (โดยหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ ) ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 และ 1980 ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบท่อร่วมไอดีได้เข้ามาแทนที่คาร์บูเรเตอร์ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1990 ผู้ผลิตรถยนต์เริ่มใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงโดยตรง (Direct Injection ) ซึ่งส่งผลให้การติดตั้งระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบท่อร่วมไอดีในรถยนต์ที่ผลิตใหม่ลดลง

ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบท่อร่วมไอดีมีสองประเภทที่แตกต่างกัน:

  • ระบบฉีดเชื้อเพลิงหลายจุด(MPI)หรือที่รู้จักกันในชื่อระบบฉีดเชื้อเพลิงผ่านพอร์ตหรือระบบท่อร่วมไอดีแบบแห้ง
  • และ ระบบ ฉีดเชื้อเพลิงแบบจุดเดียว(SPI)หรือที่รู้จักกันในชื่อระบบฉีดเชื้อเพลิงผ่านลิ้นปีกผีเสื้อ (TBI), ระบบฉีดเชื้อเพลิงส่วนกลาง (CFI), ระบบฉีดน้ำมันเบนซินอิเล็กทรอนิกส์ (EGI) และระบบท่อร่วมไอดีแบบเปียก

ในบทความนี้ จะใช้คำว่า ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบหลายจุด (MPI) และระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบจุดเดียว (SPI) ในระบบ MPI จะมีหัวฉีดเชื้อเพลิงหนึ่งหัวต่อหนึ่งกระบอกสูบ ติดตั้งอยู่ใกล้กับวาล์วไอดีมาก ส่วนในระบบ SPI จะมีหัวฉีดเชื้อเพลิงเพียงหัวเดียว โดยปกติจะติดตั้งอยู่ด้านหลังวาล์วปีกผีเสื้อ ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบท่อร่วมไอดีในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นระบบ MPI ส่วนระบบ SPI นั้นถือว่าล้าสมัยแล้ว

คำอธิบาย

ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบต่อเนื่อง MPI เชิงกล Bosch K-Jetronic (ประมาณทศวรรษ 1980) ชิ้นส่วนทางด้านขวาที่มีท่อเชื้อเพลิงสีแดงออกมาคือตัวจ่ายเชื้อเพลิง ชิ้นส่วนทางด้านซ้ายคือลูกสูบที่ขับเคลื่อนด้วยสุญญากาศซึ่งใช้สำหรับกำหนดปริมาณอากาศที่ถูกดูดเข้าไปในเครื่องยนต์ในขณะนั้น

ในเครื่องยนต์แบบฉีดเชื้อเพลิงเข้าท่อร่วมไอดี เชื้อเพลิงจะถูกฉีดด้วยแรงดันค่อนข้างต่ำ (70...1470 kPa) เข้าไปในท่อร่วมไอดีเพื่อสร้างไอเชื้อเพลิงละเอียด ไอเชื้อเพลิงนี้สามารถผสมกับอากาศและเผาไหม้ได้ จากนั้นส่วนผสมจะถูกดูดเข้าไปในกระบอกสูบโดยลูกสูบในจังหวะดูด เครื่องยนต์ออตโตใช้เทคนิคที่เรียกว่าการควบคุมปริมาณ เพื่อกำหนด แรงบิดของเครื่องยนต์ที่ต้องการซึ่งหมายความว่าปริมาณส่วนผสมที่ถูกดูดเข้าไปในเครื่องยนต์จะเป็นตัวกำหนดปริมาณแรงบิดที่ผลิตได้ สำหรับการควบคุมปริมาณส่วนผสม จะใช้ ลิ้นปีกผีเสื้อซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมการควบคุมปริมาณจึงเรียกว่าการควบคุมปริมาณอากาศเข้า การควบคุมปริมาณอากาศเข้าจะเปลี่ยนปริมาณอากาศที่ถูกดูดเข้าไปในเครื่องยนต์ ซึ่งหมายความว่าหากต้องการส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิงแบบสัดส่วนที่เหมาะสม (stoichiometric) ปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไปจะต้องเปลี่ยนไปพร้อมกับการควบคุมปริมาณอากาศเข้า เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ระบบฉีดเชื้อเพลิงเข้าท่อร่วมไอดีจึงมีอย่างน้อยหนึ่งวิธีในการวัดปริมาณอากาศที่กำลังถูกดูดเข้าไปในเครื่องยนต์ในขณะนั้น ในระบบควบคุมเชิงกลที่มีตัวกระจายเชื้อเพลิง จะใช้ลูกสูบที่ขับเคลื่อนด้วยสุญญากาศซึ่งเชื่อมต่อโดยตรงกับแร็คควบคุม ในขณะที่ระบบฉีดเชื้อเพลิงเข้าท่อร่วมไอดีที่ควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไปจะใช้เซ็นเซอร์วัดการไหลของอากาศและเซ็นเซอร์แลมบ์ดามีเพียงระบบควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์เท่านั้นที่สามารถสร้างส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิงตามสัดส่วนได้อย่างแม่นยำเพียงพอเพื่อให้ตัวเร่งปฏิกิริยาแบบสามทางทำงานได้อย่างเพียงพอ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมระบบฉีดเชื้อเพลิงเข้าท่อร่วมไอดีที่ควบคุมด้วยกลไก เช่นBosch K-Jetronicจึงถือว่าล้าสมัยแล้ว[ 1 ]

ประเภทหลัก

การฉีดจุดเดียว

หัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงแบบฉีดจุดเดียวของระบบ Bosch Mono-Jetronic (ประมาณทศวรรษ 1990)

ตามชื่อที่บ่งบอก เครื่องยนต์แบบฉีดเชื้อเพลิงจุดเดียว (SPI) มีหัวฉีดเชื้อเพลิงเพียงหัวเดียว โดยปกติจะติดตั้งอยู่ด้านหลังวาล์วปีกผีเสื้อในตัวเรือนปีกผีเสื้อ การฉีดเชื้อเพลิงจุดเดียวเป็นวิธีที่ต้นทุนค่อนข้างต่ำสำหรับผู้ผลิตรถยนต์ในการลดการปล่อยไอเสียเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดขึ้น ในขณะเดียวกันก็ให้ "ความสามารถในการขับขี่" ที่ดีกว่า (สตาร์ทง่าย เครื่องยนต์ทำงานราบรื่น ปราศจากอาการสะดุด) เมื่อเทียบกับคาร์บูเรเตอร์ ส่วนประกอบสนับสนุนของคาร์บูเรเตอร์หลายอย่าง เช่น ตัวกรองอากาศ ท่อร่วมไอดี และการวางแนวท่อเชื้อเพลิง สามารถนำมาใช้ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนแปลงมากนักหรืออาจไม่ต้องเปลี่ยนแปลงเลย ซึ่งช่วยชะลอต้นทุนการออกแบบใหม่และการผลิตเครื่องมือของส่วนประกอบเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม การฉีดเชื้อเพลิงจุดเดียวไม่สามารถสร้างส่วนผสมที่แม่นยำมากตามข้อกำหนดการปล่อยมลพิษในปัจจุบันได้ จึงถือว่าเป็นเทคโนโลยีที่ล้าสมัยในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล[ 1 ]การฉีดเชื้อเพลิงจุดเดียวถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลและรถบรรทุกขนาดเล็กที่ผลิตในอเมริกาในช่วงปี 1980–1995 และในรถยนต์ยุโรปบางรุ่นในช่วงต้นและกลางทศวรรษ 1990

ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบจุดเดียวเป็นเทคโนโลยีที่รู้จักกันมาตั้งแต่ทศวรรษ 1960 แต่ถูกมองว่าด้อยกว่าคาร์บูเรเตอร์มานานแล้ว เนื่องจากต้องใช้ปั๊มฉีดเชื้อเพลิง จึงมีความซับซ้อนกว่า[ 2 ]เฉพาะเมื่อมีหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ดิจิทัล (ECU) ราคาไม่แพงในช่วงทศวรรษ 1980 เท่านั้นที่ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบจุดเดียวกลายเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคล โดยปกติแล้วจะใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบไม่ต่อเนื่อง แรงดันฉีดต่ำ (70...100 kPa) ซึ่งช่วยให้สามารถใช้ปั๊มฉีดเชื้อเพลิงไฟฟ้าต้นทุนต่ำได้[ 3 ]ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบจุดเดียวที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลหลายคันคือBosch Mono-Jetronicซึ่งOlaf von Fersen นักข่าวสายยานยนต์ชาวเยอรมัน ถือว่าเป็น "การผสมผสานระหว่างระบบฉีดเชื้อเพลิงและคาร์บูเรเตอร์" [ 4 ]

ระบบนี้ถูกเรียกว่า ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบหัวฉีดที่ลิ้นปีกผีเสื้อ (Throttle-body Injection) หรือ ระบบฉีดเชื้อเพลิงดิจิทัล (Digital Fuel Injection) โดย บริษัทเจ เนอรัล มอเตอร์ส (General Motors ) ระบบ ฉีดเชื้อเพลิงส่วนกลาง (Central Fuel Injection) โดยบริษัทฟอร์ด (Ford)ระบบ PGM-CARB โดยบริษัทฮอนด้า (Honda) และ ระบบ EGI โดย บริษัทมาสด้า (Mazda )

การฉีดหลายจุด

เครื่องยนต์หกสูบเรียง BMW M88 ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นถึงโครงสร้างพื้นฐานของเครื่องยนต์ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบหลายจุด – แต่ละกระบอกสูบติดตั้งหัวฉีดเชื้อเพลิงของตัวเอง และแต่ละหัวฉีดเชื้อเพลิงมีท่อส่งเชื้อเพลิง (ชิ้นส่วนสีขาว) ต่อตรงไปยังปั๊มฉีดเชื้อเพลิง (ติดตั้งอยู่ทางด้านขวามือ)

ในเครื่องยนต์แบบฉีดหลายจุด กระบอกสูบแต่ละกระบอกจะมีหัวฉีดเชื้อเพลิงของตัวเอง และหัวฉีดเชื้อเพลิงมักจะติดตั้งอยู่ใกล้กับวาล์วไอดี ดังนั้น หัวฉีดจะฉีดเชื้อเพลิงผ่านวาล์วไอดีที่เปิดอยู่เข้าไปในกระบอกสูบ ซึ่งไม่ควรสับสนกับการฉีดโดยตรง ระบบฉีดหลายจุดบางระบบยังใช้ท่อที่มีวาล์วป๊อปเป็ตที่ป้อนโดยหัวฉีดกลางแทนที่จะใช้หัวฉีดแต่ละตัว โดยทั่วไปแล้ว เครื่องยนต์แบบฉีดหลายจุดจะมีหัวฉีดเชื้อเพลิงหนึ่งตัวต่อกระบอกสูบ ปั๊มเชื้อเพลิงไฟฟ้า ตัวจ่ายเชื้อเพลิง เซ็นเซอร์วัดการไหลของอากาศ[ 5 ]และในเครื่องยนต์สมัยใหม่จะมีหน่วยควบคุมเครื่องยนต์[ 6 ]อุณหภูมิใกล้กับวาล์วไอดีค่อนข้างสูง จังหวะการดูดทำให้เกิดการหมุนวนของอากาศเข้า และมีเวลามากพอสำหรับการผสมอากาศกับเชื้อเพลิง[ 7 ]ดังนั้น เชื้อเพลิงจึงไม่จำเป็นต้องมีการทำให้เป็นละอองมากนัก[ 2 ]คุณภาพการทำให้เป็นละอองนั้นสัมพันธ์กับแรงดันการฉีด ซึ่งหมายความว่าแรงดันการฉีดที่ค่อนข้างต่ำ (เมื่อเทียบกับการฉีดโดยตรง) ก็เพียงพอสำหรับเครื่องยนต์แบบฉีดหลายจุด แรงดันการฉีดต่ำส่งผลให้ความเร็วสัมพัทธ์ของอากาศและเชื้อเพลิงต่ำ ซึ่งทำให้เกิดหยดเชื้อเพลิงขนาดใหญ่และระเหยช้า[ 8 ]ดังนั้นจังหวะการฉีดจึงต้องแม่นยำเพื่อลดเชื้อเพลิงที่เผาไหม้ไม่หมด (และลดการปล่อย HC) ด้วยเหตุนี้ ระบบฉีดอย่างต่อเนื่องเช่น Bosch K-Jetronic จึงล้าสมัย[ 1 ]ระบบฉีดหลายจุดที่ทันสมัยใช้การฉีดแบบไม่ต่อเนื่องที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์แทน[ 6 ]

ตั้งแต่ปี 1992 ถึง 1996 General Motorsได้นำระบบที่เรียกว่า Central Port Injection หรือ Central Port Fuel Injection มาใช้ ระบบนี้ใช้ท่อที่มีวาล์วป๊อปเป็ตจากหัวฉีดกลางเพื่อฉีดเชื้อเพลิงที่แต่ละพอร์ตไอดีแทนที่จะเป็นตัวเรือนปีกผีเสื้อกลาง แรงดันเชื้อเพลิงจะคล้ายกับระบบฉีดแบบจุดเดียว CPFI (ใช้ตั้งแต่ปี 1992 ถึง 1995) เป็น ระบบ แบบยิงเป็นชุดในขณะที่ CSFI (ตั้งแต่ปี 1996) เป็นระบบแบบลำดับ[ 9 ]

กลไกควบคุมการฉีด

ในเครื่องยนต์แบบฉีดเชื้อเพลิงเข้าท่อร่วมไอดี มีวิธีการวัดปริมาณเชื้อเพลิงและควบคุมจังหวะการฉีดเชื้อเพลิงหลักๆ อยู่ 3 วิธี

ควบคุมด้วยกลไก

ระบบปั๊มฉีดเชื้อเพลิงเชิงกล "คูเกลฟิเชอร์" ระบบนี้ใช้ลูกเบี้ยวสามมิติ

ในเครื่องยนต์รุ่นแรกๆ ที่ใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบกลไกล้วนๆ จะใช้ปั๊มฉีดเชื้อเพลิงแบบขับเคลื่อนด้วยเฟือง โซ่ หรือสายพาน ร่วมกับแผนที่เครื่องยนต์แบบ "อนาล็อก" ทางกลไก ซึ่งทำให้สามารถฉีดเชื้อเพลิงได้เป็นช่วงๆ และค่อนข้างแม่นยำ โดยทั่วไป ปั๊มฉีดเชื้อเพลิงดังกล่าวจะมีลูกเบี้ยวสามมิติที่แสดงถึงแผนที่เครื่องยนต์ ลูกเบี้ยวสามมิติจะเคลื่อนที่ตามแนวแกนบนเพลาตามตำแหน่งของคันเร่ง กลไกรับแบบลูกกลิ้งที่เชื่อมต่อโดยตรงกับแร็คควบคุมปั๊มฉีดเชื้อเพลิงจะวิ่งอยู่บนลูกเบี้ยวสามมิติ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของลูกเบี้ยวสามมิติ มันจะดันลูกสูบปั๊มฉีดเชื้อเพลิงที่ขับเคลื่อนด้วยเพลาลูกเบี้ยวเข้าหรือออก ซึ่งควบคุมทั้งปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดและจังหวะการฉีด ลูกสูบฉีดเชื้อเพลิงทำหน้าที่ทั้งสร้างแรงดันการฉีดและเป็นตัวกระจายเชื้อเพลิง โดยปกติจะมีก้านปรับเพิ่มเติมที่เชื่อมต่อกับเซลล์บารอมิเตอร์และเทอร์โมมิเตอร์น้ำหล่อเย็น เพื่อให้สามารถปรับปริมาณเชื้อเพลิงตามแรงดันอากาศและอุณหภูมิน้ำได้[ 10 ]ระบบฉีดเชื้อเพลิง Kugelfischer ยังมีเซ็นเซอร์วัดความเร็วเพลาข้อเหวี่ยงแบบแรงเหวี่ยงเชิงกลอีกด้วย[ 11 ]ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบหลายจุดที่มีการควบคุมเชิงกลถูกนำมาใช้จนถึงทศวรรษ 1970

ไม่สามารถควบคุมจังหวะการฉีดได้

ในระบบที่ไม่มีการควบคุมจังหวะการฉีดเชื้อเพลิง เชื้อเพลิงจะถูกฉีดอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีการกำหนดจังหวะการฉีด ข้อเสียที่สำคัญที่สุดของระบบดังกล่าวคือ เชื้อเพลิงจะถูกฉีดแม้ในขณะที่วาล์วไอดีปิดอยู่ แต่ระบบดังกล่าวมีความเรียบง่ายและราคาถูกกว่าระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบกลไกที่มีแผนที่เครื่องยนต์บนแคมสามมิติมาก สิ่งเดียวที่ต้องกำหนดคือปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีด ซึ่งสามารถทำได้ง่ายมากด้วยตัวจ่ายเชื้อเพลิงที่ค่อนข้างเรียบง่ายซึ่งควบคุมโดยเซ็นเซอร์วัดการไหลของอากาศที่ขับเคลื่อนด้วยสุญญากาศในท่อร่วมไอดี ตัวจ่ายเชื้อเพลิงไม่จำเป็นต้องสร้างแรงดันการฉีดใดๆ เนื่องจากปั๊มเชื้อเพลิงให้แรงดันที่เพียงพอสำหรับการฉีดอยู่แล้ว (สูงสุด 500 kPa) ดังนั้น ระบบดังกล่าวจึงเรียกว่าระบบที่ไม่ต้องใช้กำลังขับเคลื่อนและไม่จำเป็นต้องขับเคลื่อนด้วยโซ่หรือสายพาน ต่างจากระบบที่มีปั๊มฉีดเชื้อเพลิงแบบกลไก นอกจากนี้ยังไม่จำเป็นต้องมีหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ด้วย[ 12 ]ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบหลายจุดที่ไม่มีกำลังไฟฟ้าและไม่มีการควบคุมจังหวะการฉีด เช่น Bosch K-Jetronic ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายตั้งแต่กลางทศวรรษ 1970 จนถึงต้นทศวรรษ 1990 ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล แม้ว่าจะมีตัวอย่างที่เคยมีมาก่อน เช่นRochester Ramjet ที่นำเสนอในเครื่องยนต์ Chevrolet small-blockรุ่นสมรรถนะสูงตั้งแต่ปี 1957 ถึง 1965

หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์

Bosch LH-Jetronic เป็นหน่วยควบคุมเครื่องยนต์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีแผนที่เครื่องยนต์เก็บไว้ในROMและใช้แผนที่นั้นรวมถึงข้อมูลจากเซ็นเซอร์เพื่อกำหนดปริมาณเชื้อเพลิงที่ต้องฉีดและเวลาที่ต้องฉีดเชื้อเพลิง

เครื่องยนต์ที่มีระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบท่อร่วมไอดีและหน่วยควบคุมเครื่องยนต์อิเล็กทรอนิกส์ มักถูกเรียกว่าเครื่องยนต์ระบบฉีดเชื้อเพลิงอิเล็กทรอนิกส์ (EFI) โดยทั่วไป เครื่องยนต์ EFI จะมีแผนที่เครื่องยนต์ที่สร้างขึ้นในส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์แบบแยกส่วน เช่นหน่วยความจำแบบอ่านอย่างเดียว ซึ่งมีความน่าเชื่อถือและแม่นยำกว่าแคมสามมิติ วงจรควบคุมเครื่องยนต์ใช้แผนที่เครื่องยนต์ รวมถึงข้อมูลการไหลของอากาศ วาล์วปีกผีเสื้อ ความเร็วเพลาข้อเหวี่ยง และเซ็นเซอร์อุณหภูมิอากาศเข้า เพื่อกำหนดทั้งปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดและจังหวะการฉีด โดยปกติ ระบบดังกล่าวจะมีรางเชื้อเพลิงแรงดันเดียวและวาล์วฉีดที่เปิดตามสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งมาจากวงจรควบคุมเครื่องยนต์ วงจรอาจเป็นแบบอนาล็อกทั้งหมดหรือแบบดิจิทัลก็ได้ ระบบอนาล็อก เช่นBendix Electrojector เป็นระบบเฉพาะกลุ่มและใช้งานตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1950 จนถึงต้นทศวรรษ 1970 วงจรดิจิทัลเริ่มมีให้ใช้ในปลายทศวรรษ 1970 และถูกนำมา ใช้ในระบบควบคุมเครื่องยนต์อิเล็กทรอนิกส์ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา หนึ่งในหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ดิจิทัลที่แพร่หลายเป็นครั้งแรกคือ Bosch Motronic [ 13 ]

การกำหนดมวลอากาศ

เพื่อให้การผสมอากาศและเชื้อเพลิงเป็นไปอย่างถูกต้องจนเกิดส่วนผสมอากาศ-เชื้อเพลิงที่เหมาะสม ระบบควบคุมการฉีดจำเป็นต้องทราบปริมาณอากาศที่ถูกดูดเข้าไปในเครื่องยนต์ เพื่อที่จะสามารถกำหนดปริมาณเชื้อเพลิงที่ต้องฉีดเข้าไปได้ ในระบบที่ทันสมัย ​​มิเตอร์วัดมวลอากาศที่ติดตั้งอยู่ในตัวเรือนปีกผีเสื้อจะวัดมวลอากาศและส่งสัญญาณไปยังหน่วยควบคุมเครื่องยนต์ เพื่อให้สามารถคำนวณมวลเชื้อเพลิงที่ถูกต้องได้ หรืออาจใช้เซ็นเซอร์สุญญากาศในท่อร่วมไอดีก็ได้ สัญญาณจากเซ็นเซอร์สุญญากาศในท่อร่วมไอดี ตำแหน่งของปีกผีเสื้อ และความเร็วของเพลาข้อเหวี่ยง สามารถนำมาใช้โดยหน่วยควบคุมเครื่องยนต์เพื่อคำนวณปริมาณเชื้อเพลิงที่ถูกต้อง ในเครื่องยนต์ที่ทันสมัย ​​จะใช้ระบบเหล่านี้ร่วมกัน[ 5 ]ระบบควบคุมการฉีดแบบกลไก รวมถึงระบบที่ไม่มีกำลังขับเคลื่อน โดยทั่วไปจะมีเพียงเซ็นเซอร์สุญญากาศในท่อร่วมไอดี (เมมเบรนหรือแผ่นเซ็นเซอร์) ที่เชื่อมต่อทางกลไกกับแร็คปั๊มฉีดหรือตัวกระจายเชื้อเพลิง[ 14 ]

โหมดการทำงานของการฉีด

เครื่องยนต์แบบฉีดเชื้อเพลิงหลายหัวจ่ายสามารถใช้การฉีดแบบต่อเนื่องหรือแบบไม่ต่อเนื่องก็ได้ ในระบบฉีดแบบต่อเนื่อง เชื้อเพลิงจะถูกฉีดอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นจึงไม่มีโหมดการทำงานใดๆ ในขณะที่ระบบฉีดแบบไม่ต่อเนื่องนั้น โดยทั่วไปจะมีโหมดการทำงานที่แตกต่างกันสี่โหมด[ 15 ]

การฉีดพร้อมกัน

ในระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบไม่ต่อเนื่องพร้อมกัน จะมีจังหวะการฉีดเชื้อเพลิงคงที่เพียงจังหวะเดียวสำหรับทุกกระบอกสูบ ดังนั้น จังหวะการฉีดเชื้อเพลิงจึงเหมาะสมที่สุดสำหรับบางกระบอกสูบเท่านั้น จะมีอย่างน้อยหนึ่งกระบอกสูบที่ได้รับเชื้อเพลิงขณะที่วาล์วไอดีปิดอยู่เสมอ ซึ่งทำให้เวลาการระเหยของเชื้อเพลิงแตกต่างกันในแต่ละกระบอกสูบ

การฉีดแบบกลุ่ม

ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบกลุ่มเป็นช่วงๆ ทำงานคล้ายกับระบบฉีดเชื้อเพลิงพร้อมกันที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้ ยกเว้นว่าระบบเหล่านี้มีกลุ่มหัวฉีดเชื้อเพลิงที่ฉีดพร้อมกันสองกลุ่มขึ้นไป โดยทั่วไปแล้ว กลุ่มหนึ่งจะประกอบด้วยหัวฉีดเชื้อเพลิงสองหัว ในเครื่องยนต์ที่มีกลุ่มหัวฉีดเชื้อเพลิงสองกลุ่ม จะมีการฉีดเชื้อเพลิงทุกๆ ครึ่งรอบการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง ดังนั้นอย่างน้อยในบางพื้นที่ของแผนที่การทำงานของเครื่องยนต์ จะไม่มีการฉีดเชื้อเพลิงในขณะที่วาล์วไอดีปิดอยู่ นี่เป็นการปรับปรุงที่ดีกว่าระบบฉีดเชื้อเพลิงพร้อมกัน อย่างไรก็ตาม เวลาการระเหยของเชื้อเพลิงยังคงแตกต่างกันในแต่ละกระบอกสูบ

การฉีดแบบลำดับ

ในระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบเรียงลำดับ หัวฉีดเชื้อเพลิงแต่ละตัวจะมีจังหวะการฉีดที่กำหนดไว้ตายตัวและถูกต้อง ซึ่งสอดคล้องกับลำดับการจุดระเบิดของหัวเทียนและการเปิดของวาล์วไอดี ด้วยวิธีนี้ จะไม่มีการฉีดเชื้อเพลิงเพิ่มเติมในขณะที่วาล์วไอดีปิดอยู่

การฉีดเฉพาะกระบอกสูบ

ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบเฉพาะกระบอกสูบหมายความว่าไม่มีข้อจำกัดเรื่องจังหวะการฉีด ระบบควบคุมการฉีดสามารถตั้งจังหวะการฉีดสำหรับแต่ละกระบอกสูบได้อย่างอิสระ และไม่มีการซิงโครไนซ์ที่ตายตัวระหว่างหัวฉีดของแต่ละกระบอกสูบ これにより หน่วยควบคุมการฉีดจึงสามารถฉีดเชื้อเพลิงได้ไม่เพียงแต่ตามลำดับการจุดระเบิดและช่วงเวลาการเปิดวาล์วไอดีเท่านั้น แต่ยังช่วยแก้ไขความไม่สม่ำเสมอของปริมาณอากาศในกระบอกสูบได้อีกด้วย ข้อเสียของระบบนี้คือต้องมีการกำหนดปริมาณอากาศเฉพาะกระบอกสูบ ซึ่งทำให้ซับซ้อนกว่าระบบฉีดแบบเรียงลำดับ

ประวัติศาสตร์

ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบท่อร่วมไอดีระบบแรกได้รับการออกแบบโดย Johannes Spiel ที่ Hallesche Maschinenfabrik [ 16 ] Deutzเริ่มผลิตเครื่องยนต์สี่จังหวะแบบอยู่กับที่ที่มีระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบท่อร่วมไอดีในปี 1898 Grade สร้างเครื่องยนต์สองจังหวะเครื่องแรกที่มีระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบท่อร่วมไอดีในปี 1906 เครื่องยนต์เครื่องบินสี่จังหวะแบบฉีดเชื้อเพลิงแบบท่อร่วมไอดีที่ผลิตเป็นจำนวนมากเครื่องแรกถูกสร้างขึ้นโดย Wright และ Antoinette ในปีเดียวกัน ( Antoinette 8V ) [ 17 ]ในปี 1912 Boschได้ติดตั้งเครื่องยนต์เรือด้วยปั๊มฉีดเชื้อเพลิงแบบชั่วคราวที่สร้างจากปั๊มน้ำมัน แต่ระบบนี้พิสูจน์แล้วว่าไม่น่าเชื่อถือ ในช่วงทศวรรษ 1920 พวกเขาพยายามใช้ปั๊มฉีดเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซลในเครื่องยนต์ Otto ที่ใช้น้ำมันเบนซิน อย่างไรก็ตาม พวกเขาไม่ประสบความสำเร็จ ในปี 1930 Moto Guzzi สร้างเครื่องยนต์ Otto แบบฉีดเชื้อเพลิงแบบท่อร่วมไอดีเครื่องแรกสำหรับรถจักรยานยนต์ ซึ่งในที่สุดก็กลายเป็นเครื่องยนต์สำหรับยานพาหนะบนบกเครื่องแรกที่มีระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบท่อร่วมไอดี[ 18 ]ตั้งแต่ช่วงปี 1930 จนถึงปี 1950 ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบหลายทางไม่ได้ถูกนำมาใช้ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล แม้ว่าระบบดังกล่าวจะมีอยู่จริงก็ตาม ทั้งนี้เป็นเพราะคาร์บูเรเตอร์พิสูจน์แล้วว่าเป็นระบบผสมเชื้อเพลิงที่ง่ายกว่า ราคาถูกกว่า และเพียงพอ ซึ่งไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนใหม่[ 14 ]

ประมาณปี 1950 Daimler-Benzเริ่มพัฒนาระบบฉีดเชื้อเพลิงโดยตรงสำหรับรถสปอร์ต Mercedes-Benz ของพวกเขา อย่างไรก็ตาม สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคล ระบบฉีดเชื้อเพลิงผ่านท่อร่วมไอดีถือว่ามีความเป็นไปได้มากกว่า[ 14 ]ในที่สุด รถยนต์นั่งส่วนบุคคล Mercedes-Benz W 128 , W 113 , W 189และW 112ก็ติดตั้งเครื่องยนต์ Otto ที่ใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงผ่านท่อร่วมไอดี[ 19 ] [ 20 ]

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2494 ถึง พ.ศ. 2499 FAG Kugelfischer Georg Schäfer & Co. ได้พัฒนาระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบกลไก Kugelfischer [ 18 ]ระบบนี้ถูกนำไปใช้ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลหลายรุ่น เช่นPeugeot 404 (พ.ศ. 2505), Lancia Flavia iniezione (พ.ศ. 2508), BMW E10 (พ.ศ. 2502), Ford Capri RS 2600 (พ.ศ. 2513), BMW E12 (พ.ศ. 2516), BMW E20 (พ.ศ. 2516) และBMW E26 (พ.ศ. 2521) [ 21 ]

ในปี พ.ศ. 2490 บริษัท Bendix Corporationได้นำเสนอBendix Electrojectorซึ่งเป็นหนึ่งในระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบหลายจุดที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์เป็นครั้งแรก[ 22 ] Bosch ผลิตระบบนี้ภายใต้ใบอนุญาต และทำการตลาดตั้งแต่ปี พ.ศ. 2510 ในชื่อD-Jetronic [ 21 ] ในปี พ.ศ. 2516 Bosch ได้แนะนำระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบหลายจุดที่พัฒนาขึ้นเองเป็นครั้งแรก ได้แก่L-Jetronic แบบอิเล็กทรอนิกส์ และK-Jetronicแบบ กลไกที่ไม่มีกำลังไฟฟ้า [ 23 ] ระบบ Motronicแบบดิจิทัลเต็มรูปแบบของพวกเขาได้รับการแนะนำในปี พ.ศ. 2522 และมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในรถยนต์หรูของเยอรมัน ในขณะเดียวกัน ผู้ผลิตรถยนต์ส่วนใหญ่ในอเมริกายังคงใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบจุดเดียวแบบอิเล็กทรอนิกส์[ 24 ]ในช่วงกลางทศวรรษ พ.ศ. 2523 Bosch ได้อัปเกรดระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบหลายจุดที่ไม่ใช่ Motronic ด้วยหน่วยควบคุมเครื่องยนต์แบบดิจิทัล ทำให้เกิด KE-Jetronic และ LH-Jetronic ขึ้นมา[ 23 ] Volkswagen ได้พัฒนาระบบฉีดเชื้อเพลิงดิจิทัล Digijet สำหรับเครื่องยนต์ระบายความร้อนด้วยน้ำ "Wasserboxer"ซึ่งพัฒนาเป็น ระบบ Volkswagen Digifantในปี 1985 [ 4 ]

ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบจุดเดียวราคาประหยัดที่ทำงานร่วมกับตัวแปลงแคตตาไลติกแบบสองทางหรือสามทาง เช่นMono-Jetronicที่เปิดตัวในปี 1987 [ 23 ]ทำให้ผู้ผลิตรถยนต์สามารถนำเสนอทางเลือกแทนคาร์บูเรเตอร์ได้อย่างประหยัด แม้แต่ในรถยนต์ประหยัดของพวกเขา ซึ่งช่วยให้ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบหลายจุดแพร่หลายไปทั่วทุกกลุ่มตลาดรถยนต์นั่งส่วนบุคคลในช่วงทศวรรษ 1990 [ 25 ]ในปี 1995 มิตซูบิชิได้เปิดตัวเครื่องยนต์ Otto ระบบฉีดเชื้อเพลิงโดยตรงสำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลเป็นครั้งแรก และระบบฉีดเชื้อเพลิงโดยตรงได้เข้ามาแทนที่ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบหลายจุดตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา แต่ไม่ได้ครอบคลุมทุกกลุ่มตลาด เครื่องยนต์รถยนต์นั่งส่วนบุคคลที่ผลิตใหม่หลายรุ่นยังคงใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบหลายจุด[ 26 ]

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Manifold_injection&oldid=1317666459#Multi-point_injection "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การฉีดเข้าท่อร่วมไอดี

ระบบฉีดเชื้อเพลิง เข้าท่อร่วมไอดี (Manifold injection ) เป็นระบบการผสมเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในที่มีการผสมเชื้อเพลิงภายนอก...

คำอธิบาย

ในเครื่องยนต์แบบฉีดเชื้อเพลิงเข้าท่อร่วมไอดี เชื้อเพลิงจะถูกฉีดด้วยแรงดันค่อนข้างต่ำ (70...

ประเภทหลัก

ตามชื่อที่บ่งบอก เครื่องยนต์แบบฉีดเชื้อเพลิงจุดเดียว (SPI) มีหัวฉีดเชื้อเพลิงเพียงหัวเดียว โดยปกติจะติดตั้งอยู่ด้านหลังวาล์วปีกผีเสื้อในตัวเรือนปีกผีเสื้อ การฉีดเชื้อเพลิงจุดเดียวเป็นวิธีที่ต้นทุนค่อนข้างต่ำสำหรับผู้ผลิตรถยนต์ในการลด การปล่อยไอเสีย...

กลไกควบคุมการฉีด

ในเครื่องยนต์แบบฉีดเชื้อเพลิงเข้าท่อร่วมไอดี มีวิธีการวัดปริมาณเชื้อเพลิงและควบคุมจังหวะการฉีดเชื้อเพลิงหลักๆ อยู่ 3 วิธี