Στα μέσα της δεκαετίας του 1980, η μακρά κυριαρχία των καρμπυρατέρ άρχισε να φθίνει με την εμφάνιση μιας νέας μεθόδου τροφοδοσίας καυσίμου. Το ηλεκτρονικό σύστημα ψεκασμού καυσίμου (Electronic fuel injection – EFI), πολύ πιο αποδοτικό και οικονομικό από τον προκάτοχό του, άρχισε να χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή οχημάτων και επικρατεί μέχρι σήμερα.

Ήταν ένα ενσωματωμένο ηλεκτρονικό σύστημα που μετρούσε με ακρίβεια, προσάρμοζε και έλεγχε όλα τα στάδια της έγχυσης καυσίμου στον κινητήρα. Η όλη διαδικασία βελτιστοποιήθηκε μέσω μιας ηλεκτρονικής μονάδας ελέγχου (ECU) που λάμβανε δεδομένα από διάφορους αισθητήρες και εκτελούσε σύνθετους μαθηματικούς υπολογισμούς, μεταξύ άλλων, για να διατηρήσει το καλύτερο δυνατό μείγμα αέρα/καυσίμου, ανεξάρτητα από εξωτερικούς παράγοντες.

Ο λόγος για την ταχεία διάδοση της ηλεκτρονικής έγχυσης οφειλόταν σε πολλούς λόγους:

Επιπλέον, ο κύριος ανταγωνιστής του ηλεκτρονικού συστήματος ήταν το παλιό καρμπυρατέρ, το οποίο διευκόλυνε πολύ τη μεγάλης κλίμακας υιοθέτηση του ηλεκτρονικού ψεκασμού.

Πριν εμβαθύνουμε στο περίπλοκο και συναρπαστικό ηλεκτρονικό σύστημα έγχυσης, πρέπει να κατανοήσουμε πώς λειτουργεί το σύστημα καρμπυρατέρ και ο ηλεκτρονικός ψεκασμός, καθώς και τις κύριες διαφορές τους.

Τα καρμπυρατέρ παρέχουν έλεγχο καυσίμου μέσω δυναμικών μέσων, όπου μια διαφορά πίεσης ελέγχει τη ροή του καυσίμου μαζί με την περιστροφή των βαλβίδων ελέγχου ροής αέρα. Η σχέση μεταξύ ροής αέρα και ροής καυσίμου ρυθμίζεται ουσιαστικά μηχανικά.

Διάφορες μέθοδοι έχουν χρησιμοποιηθεί όλα αυτά τα χρόνια σε μια προσπάθεια να παρασχεθεί μια μορφή αντιστάθμισης για διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας σε συστήματα με καρμπυρατέρ. Καμία από αυτές τις μεθόδους δεν ήταν τόσο αποτελεσματική όσο η ηλεκτρονική έγχυση.

Στο ηλεκτρονικό σύστημα ψεκασμού, το καρμπυρατέρ εξαλείφεται. Η ρύθμιση της ροής του αέρα συνεχίζει να πραγματοποιείται με χρήση πεταλούδας ή βαλβίδας, αλλά η ποσότητα του καυσίμου που χρησιμοποιείται ελέγχεται ηλεκτρονικά από το σύστημα. Η αναλογία καυσίμου και αέρα που παρέχεται στον κινητήρα μπορεί να ρυθμιστεί ανεξάρτητα.

Το EFI παρέχει την παράδοση του απαιτούμενου μείγματος καυσίμου/αέρα με βάση τις πληροφορίες που παρέχονται από πολλούς αισθητήρες, συμπεριλαμβανομένου του αισθητήρα θερμοκρασίας αέρα, της θερμοκρασίας κινητήρα, του αισθητήρα πίεσης πολλαπλής, του αισθητήρα οξυγόνου, του αισθητήρα ταχύτητας κινητήρα και της θέσης γκαζιού.

Μια ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου (ECU) εκτελεί τους υπολογισμούς που είναι απαραίτητοι για τη βελτιστοποίηση τόσο της παροχής καυσίμου όσο και του συστήματος ανάφλεξης. Το EFI επιτρέπει τη συνεχή προσαρμογή της αναλογίας αέρα/καυσίμου σύμφωνα με τις συνθήκες λειτουργίας (υψόμετρο και θερμοκρασία) και τις απαιτήσεις του κινητήρα (άνοιγμα γκαζιού, κρύα εκκίνηση, θερμή εκκίνηση κ.λπ.).

Οι κινητήρες εξοπλισμένοι με ηλεκτρονικό ψεκασμό προσφέρουν γενικά μεγαλύτερη ισχύ και ροπή από μια έκδοση με καρμπυρατέρ. Στα καρμπυρατέρ είναι δύσκολο να βελτιστοποιηθεί η ισχύς/ροπή σε διαφορετικά εύρη στροφών περιστροφής, ενώ τα συστήματα EFI είναι ικανά να προσαρμόζονται σε όλους τους κύκλους λειτουργίας.

Επιπλέον, ο ηλεκτρονικός ψεκασμός μπορεί ταυτόχρονα να αντισταθμίσει άλλους παράγοντες για τη διατήρηση της βέλτιστης απόδοσης. Συνήθως οι κινητήρες ψεκασμού παράγουν περίπου 5% έως 10% περισσότερη ενέργεια από την έκδοση με καρμπυρατέρ.

Αν η καρδιά ενός αυτοκινήτου είναι ο κινητήρας του, μπορούμε να πούμε ότι ο εγκέφαλός του είναι η Μονάδα Ελέγχου Κινητήρα (ECU – Engine Control Unit). Το UCE βελτιστοποιεί την απόδοση του κινητήρα λαμβάνοντας αποφάσεις με βάση τα δεδομένα που συλλέγονται μέσω των αισθητήρων που απαρτίζουν το ηλεκτρονικό σύστημα ψεκασμού. Αυτή η κεντρική μονάδα είναι υπεύθυνη για την εκτέλεση τεσσάρων λειτουργιών που είναι θεμελιώδεις για τη λειτουργία του οχήματος:

Πριν προχωρήσουμε σε λεπτομέρειες σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο η ECU εκτελεί τις εργασίες της, ας ακολουθήσουμε τη διαδρομή που ακολουθεί μια σταγόνα βενζίνης που εισάγεται στο αυτοκίνητό σας. Στη δεξαμενή, το καύσιμο αναρροφάται από μια ηλεκτρική αντλία. Αυτή η συσκευή στέλνει βενζίνη, μέσω άκαμπτων γραμμών καυσίμου, στον σωλήνα διανομής.

Ένας ρυθμιστής πίεσης κενού στο άκρο του διανομέα διασφαλίζει ότι η πίεση καυσίμου στο σωλήνα παραμένει σταθερή σε σχέση με την πίεση εισόδου και στέλνει το πλεόνασμα πίσω στη δεξαμενή. Άμεσα συνδέονται με τον διανομέα οι βαλβίδες ψεκασμού, οι οποίες παραμένουν κλειστές μέχρι να αποφασίσει η ECU να στείλει καύσιμο στους κυλίνδρους.

Κανονικά, οι βαλβίδες έγχυσης έχουν δύο συνδέσεις. Το ένα συνδέεται με την μπαταρία μέσω ενός ρελέ ενεργοποίησης και το άλλο συνδέεται στη μονάδα ελέγχου. Η ECU, όταν αποφασίζει να στείλει καύσιμο στον θάλαμο καύσης, εκπέμπει έναν ηλεκτρικό παλμό στον εγχυτήρα, ο οποίος κλείνει το κύκλωμα και παρέχει τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα.

Ο μαγνήτης στο επάνω μέρος του εμβόλου έλκεται από το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το ρεύμα στην ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, προκαλώντας το άνοιγμα της βαλβίδας. Μόλις βρεθεί σε υψηλή πίεση στο σωλήνα διανομής, το άνοιγμα της βαλβίδας στέλνει το καύσιμο με υψηλή ταχύτητα μέσα από το άκρο ψεκασμού του μπεκ ψεκασμού. Ο χρόνος κατά τον οποίο η βαλβίδα θα είναι ανοιχτή και, κατά συνέπεια, η ποσότητα καυσίμου που αποστέλλεται στον κύλινδρο, εξαρτάται από το πλάτος του παλμού που στέλνει η ECU.

Όταν πατάτε το πεντάλ γκαζιού, ο αισθητήρας θέσης γκαζιού στέλνει ένα σήμα στην ECU. Ο αισθητήρας πίεσης πολλαπλής καθορίζει πόσο αέρα εισέρχεται στην πολλαπλή εισαγωγής και επίσης προωθεί αυτές τις πληροφορίες στη μονάδα ελέγχου. Η ECU χρησιμοποιεί αυτές τις πληροφορίες για να αποφασίσει πόσο καύσιμο θα πρέπει να εγχυθεί στους κυλίνδρους για να διατηρηθεί το στοιχειομετρικό μείγμα.

Ο υπολογιστής ελέγχει συνεχώς τη θέση του γκαζιού για να μετρήσει την ποσότητα αέρα που εισέρχεται στο σύστημα προκειμένου να ρυθμίσει τον ηλεκτρικό παλμό που αποστέλλεται στις βαλβίδες ψεκασμού, διασφαλίζοντας ότι έχει εισαχθεί η κατάλληλη ποσότητα καυσίμου.

Επιπλέον, η ECU χρησιμοποιεί τον αισθητήρα οξυγόνου για να ανακαλύψει πόσο από αυτό το αέριο υπάρχει στην εξάτμιση. Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στα καυσαέρια παρέχει μια ένδειξη για το πόσο καλά καίγεται το μείγμα. Μεταξύ των αισθητήρων θέσης γκαζιού, της πίεσης πολλαπλής και του μετρητή οξυγόνου, ο υπολογιστής συντονίζει τον παλμό που μεταδίδει στις βαλβίδες έγχυσης.

Για να λειτουργήσει τέλεια, το ηλεκτρικό ρεύμα που προορίζεται για τα μπουζί πρέπει να παρέχεται σε πολύ ακριβή σημεία εντός του κύκλου λειτουργίας των κινητήρων. Ο σπινθήρας, που παράγεται μέσω του μπουζί, βελτιστοποιείται σε σχέση με τη θέση του εμβόλου. Αυτό επιτρέπει στον κινητήρα να εκμεταλλευτεί τη μέγιστη ποσότητα εργασίας από τη διαστολή των αερίων που προκύπτουν από την καύση.

Με βάση τα δεδομένα από τον αισθητήρα θέσης κυλίνδρου, γνωστό και ως αισθητήρας περιστροφής και τους άλλους αισθητήρες που αναφέρονται παραπάνω, η ECU καθορίζει πότε θα ενεργοποιηθεί το πηνίο και, κατά συνέπεια, τα μπουζί. Η ECU λαμβάνει συνεχώς πληροφορίες από τον αισθητήρα ταχύτητας και τις χρησιμοποιεί για να βελτιστοποιήσει την ανάφλεξη.

Είναι ένα πολύ περίπλοκο σύστημα, με πολλά στοιχεία που συνεργάζονται. Γι' αυτό φέραμε ένα μικρό απλοποιημένο διάγραμμα με όλα τα μέλη του συστήματος και τις αντίστοιχες θέσεις τους στον κύκλο λειτουργιών.

Παρά την πολυπλοκότητα και την εφευρετικότητά τους, τα ηλεκτρονικά συστήματα ψεκασμού καυσίμου είναι εγγενώς πιο αξιόπιστα από τα καρμπυρατέρ. Αυτό προκύπτει από την ικανότητά του να διατηρεί ιδανικές αναλογίες αέρα/καυσίμου σε όλο τον κύκλο λειτουργίας. Τα απροσδόκητα στάδια του κινητήρα, τα υπερβολικά φθαρμένα μπουζί και άλλα προβλήματα που σχετίζονται με δυσανάλογα μείγματα εξαλείφονται.

Τα καρμπυρατέρ τείνουν να απαιτούν περισσότερη συντήρηση, εκτός από το ότι απαιτούν συνεχείς ρυθμίσεις. Οι κινητήρες εξοπλισμένοι με ηλεκτρονικό σύστημα ψεκασμού καυσίμου παραμένουν συνεχώς σε άψογο συντονισμό. Αυτό όχι μόνο βελτιώνει την αξιοπιστία, αλλά και μειώνει την ποσότητα της τακτικής συντήρησης που απαιτείται για ικανοποιητική απόδοση.