Předměty:
- obecný
- Škrticí ventil pro systém monobodového vstřikování
- Škrticí ventil na vícebodovém vstřikovacím systému
- Ovládání naprázdno
- Ovládání škrticí klapky pro větší motory
- Snímač polohy škrticí klapky
- Elektronický plynový pedál (plyn přes drát)
Obecné:
Každý benzínový motor má škrticí klapku. Škrticím ventilem lze regulovat množství vzduchu vstupujícího do válce. Vznětové motory mají také škrticí klapku, ale ta je při běžícím motoru vždy plně otevřená. Vznětový motor totiž běží na přebytek vzduchu. Škrtící klapka u dieselových motorů slouží pouze k tomu, aby se motor plynule vypínal; když se ventil zavře, přívod vzduchu se uzavře. Motor se poté okamžitě vypne. Přívod paliva je proto zastaven. U vznětového motoru se tomu také říká škrticí klapka místo škrticí klapky. Ve skutečnosti je škrticí klapka v benzínovém motoru také škrticí klapkou: vzduch je škrcen za všech podmínek kromě plného zatížení.
Další kapitoly o jednobodovém a vícebodovém vstřikování jsou samozřejmě o zážehových motorech.
Škrticí ventil s monobodovým vstřikovacím systémem:
Pro motory s jedním vstřikem (systém jednobodového vstřikování) jeden vstřikovač je namontován před škrticí klapkou. Tento vstřikovač rozstřikuje palivo přímo na škrticí klapku. Tato technologie je stará a u nových vozů se již nepoužívá. Tento systém má totiž řadu nevýhod. Protože vstřikovač vstřikuje na škrticí klapku, mísí se tam se vzduchem. Sací potrubí je rozděleno na 4 a více válců. Množství paliva nebude vždy přesně stejné ve všech válcích. Například válec 1 přijímá nejvíce paliva ve vzduchu, zatímco válec 4 přijímá mnohem méně. Systém proto není, nebo jen stěží, nastavitelný. Použití monopointu je proto nevhodné pro splnění současných ekologických požadavků.
V dnešní době se používá více vstřikovačů, které vstřikují přesně stejné množství paliva na válec. Množství lze pak dokonce regulovat na válec. Tak tomu říkáme vícebodový vstřikovací systém.
Škrticí ventil s vícebodovým vstřikovacím systémem:
U motorů s vícenásobným vstřikováním (systém vícebodového vstřikování) jsou vstřikovače pro nepřímé vstřikování namontovány v sacím potrubí za škrticí klapkou. Vstřikovače stříkají na sací ventily motoru. Při přímém vstřikování vstřikovače vstřikují přímo do spalovací komory. Motory s nepřímým i přímým vstřikováním mají těleso škrticí klapky namontované tak, jak je znázorněno níže. Výjimkou jsou motory s Valvetronic (BMW) a Multi-air (Fiat). Těleso škrticí klapky je namontováno mezi sacím potrubím a trubkou s měřičem hmotnosti vzduchu. To lze ovládat elektricky pomocí elektronického plynového pedálu (pohon po drátě) nebo plynovým lankem (bovdenové lanko).
Dnes používané systémy řízení motoru využívají ovládání polohy škrticí klapky. Seřizovací motor na škrticí klapce zajišťuje, že polohu škrticí klapky lze měnit. To může být pro tempomat nebo pro ovládání volnoběhu. Potenciometry změřte polohu škrtící klapky. Řídicí jednotka motoru (ECU) přijímá hodnoty z potenciometrů a může pak ovládat akční motory pro větší otevírání nebo zavírání škrticí klapky.
Ovládání volnoběhu:
Pro zrychlení sešlápnete plynový pedál. Škrtící klapka se otevře, aby bylo možné nasát větší množství vzduchu. Při zpomalování nebo volnoběhu není sešlápnutý pedál plynu; tady je plyn uzavřen. Aby se dosáhlo průchodu vzduchu, používá se regulace volnoběhu. Volnoběžné otáčky jsou systémem řízení motoru udržovány na co nejnižší úrovni. Čím nižší jsou volnoběžné otáčky, tím nižší je spotřeba paliva a opotřebení motoru. Volnoběžné otáčky nesmí být příliš nízké; To způsobuje nepravidelný chod motoru a je zde možnost, že se zastaví. Požadované volnoběžné otáčky nejsou vždy stejné. Regulaci volnoběhu ovlivňuje teplota nasávaného vzduchu, zapnutá klimatizace, poloha spojkového pedálu nebo páky voliče automatické převodovky. Stabilizaci regulace rychlosti lze dosáhnout různými způsoby:
- ovládání hladiny náplně. Nejčastěji se používá v kombinaci s úpravou časování zapalování.
- změnit složení směsi. To má negativní dopad na výfukové emise a regulační rozsah je omezený.
- upravit časování zapalování. To má také negativní dopad na emise, ale umožňuje extrémně rychlou regulaci.
- upravit časování ventilů. To poskytuje další možnost ovládání nad stávající ovládání hladiny naplnění.
Regulace úrovně plnění využívá obtokový ventil, který umožňuje cirkulaci vzduchu mimo plynový ventil, případně nastavení plynového ventilu.
Obtokový ventil:
Obtokový ventil otevírá nebo zavírá přívod vzduchu mimo škrticí klapku, takže otáčky naprázdno jsou stabilizované. Na obrázku níže je vlevo částečně otevřená škrticí klapka. Na pravé straně otevřený obtokový ventil umožňuje nasávání vzduchu do obtokového potrubí motorem. Když se škrticí ventil dále otevře, obtokový ventil se uzavře. Koneckonců, by-pass je nutný pouze při zavřeném plynovém ventilu. Systém řízení motoru určuje, jak daleko by měl být obtokový ventil otevřen. Potřebné informace poskytuje snímač polohy škrticí klapky, který udává úhel otevření škrticí klapky, spolu se snímačem teploty vzduchu.
Obtok, který se často používá, je pružinový solenoidový ventil s modulovanou šířkou pulzu. Systém řízení motoru dodává magnetické cívce signál PWM. Změnou pracovního cyklu lze ventil otevřít, zavřít nebo umístit do jakékoli polohy mezi nimi. Obtokový ventil může být také vybaven krokovým motorem.
Elektromagnetický obtokový ventil s modulovanou šířkou impulsu:
Obrázek ukazuje dva pohledy na PWM řízený obtokový ventil. Soudě podle tří kolíků v konektoru se často jedná o verzi se dvěma cívkami; jeden pro otevření ventilu a jeden pro jeho uzavření.
Níže uvedený diagram ukazuje způsob ovládání dvou cívek. Když je „EFI Main Relay“ (relé řídicího počítače motoru) zapnuto, je mikroprocesor napájen. V ECU jsou řízeny dva tranzistory.
Způsob spínání umožňuje spodnímu tranzistoru invertovat PWM signál horního. Signály PWM jsou zrcadleny. To je to, co vidíte na ISC1 a ISC2 (výstupy ECU). ECU mění pracovní cyklus pro každou cívku. Rozdíl v síle mezi dvěma magnetickými poli určuje polohu ventilu. Frekvence je mezi 100 a 250 Hz.
De řízení pracovního cyklu lze měřit osciloskopem. Na obrázku níže je ventil napůl otevřený (zátěž 50%). Na ISC1 a ISC2 jsou kladné a záporné impulsy stejné.
Pružinový obtokový elektromagnetický ventil s modulovanou šířkou impulsu:
Kromě aktuátoru se dvěma cívkami je často vybaven také jednou cívkou. V takovém případě jsou často v konektoru dva kolíky: pro řízení PWM a zemnící vodič. Pružina zajišťuje, že ventil je v klidu uzavřen; to dělá druhou cívku nadbytečnou.
Bypass vybavený krokovým motorem:
Kromě obtokových ventilů řízených PWM existují také ventily, které se nastavují pomocí krokového motoru. ECU ovládá cívky. Kliknutím sem přejdete na stránku krokového motoru.
Těleso škrticí klapky s pohonem:
Moderní systémy řízení motoru využívají ke stabilizaci volnoběžných otáček ovládání polohy škrticí klapky. Již není třeba používat samostatný obtokový ventil. Všechny komponenty pro ovládání polohy škrticí klapky jsou umístěny ve skříni. Dva potenciometry registrujte polohu škrtící klapky pro celou úhlovou rotaci (uprostřed obrázku). Společně se spínačem volnoběhu, který registruje volnoběh (vlevo), jsou signály posílány do ECU. Stejnosměrný nebo stejnosměrný motor v škrticí klapce je řízen pomocí signálu PWM pro regulaci polohy škrticí klapky. I zde je možné, že krokový motor otáčí škrticí klapkou.
Vnitřek tělesa škrticí klapky byl upraven tak, aby se vzduchová mezera lineárně zvětšovala s úhlovým pohybem škrticí klapky. To zní velmi přesně. Je proto důležité, aby se poloha škrticí klapky po výměně nebo vyčištění škrticí klapky vrátila do základního nastavení pomocí diagnostického zařízení.
Ovládání škrticí klapky pro větší motory:
U velkých motorů, jako je motor BMW V12 (zobrazený na obrázku níže), je přívod vzduchu přes jeden škrticí ventil příliš malý. Při plném zatížení potřebuje motor tolik vzduchu, že průměr jediné škrticí klapky by byl příliš malý. Byla proto instalována dvě tělesa škrticí klapky. Jeden pro každou řadu válců. Tato verze má dvě pouzdra vzduchového filtru, dva měřiče hmotnosti vzduchu a dvě sací potrubí.
Snímač polohy škrticí klapky:
Uvnitř těla škrticí klapky je snímač polohy škrticí klapky který přenáší polohu škrtící klapky do ECU systému řízení motoru. Poloha škrtící klapky určuje množství nasávaného vzduchu, a tedy i množství vstřikovaného paliva. Na základě polohy škrticí klapky může ECU přizpůsobit regulaci volnoběžných otáček provozním podmínkám: při studeném motoru nebo se zapnutou klimatizací je třeba mírně zvýšit volnoběžné otáčky, takže se škrticí klapka musí otevřít o něco dále. Viz část: ovládání volnoběhu.
Na následujícím schématu vidíme ECU a potenciometr, které jsou vzájemně propojeny třemi vodiči. Potenciometr má mechanické spojení se škrticí klapkou. Otočením škrtící klapky dojde k posunu běžce.
- Na kolíku 3 přijme potenciometr napájecí napětí 5 voltů;
- Potenciometr je spojen se zemí na pinu 1;
- Signál z potenciometru je odeslán do ECU přes kolík 2: k tomuto vodiči je připojen stěrač (šipka).
Pozice běžce na uhlíkové dráze potenciometr určuje výstupní napětí. Když je běžec umístěn daleko vlevo, výstupní napětí je vysoké: proud musí projít pouze krátkou vzdálenost přes odpor, takže se absorbuje méně napětí. Čím více se běžec posune doprava, tím nižší bude napětí signálu. Na stránce: potenciometr operace je rozebrána podrobněji.
Pomocí multimetru můžete měřit napájecí napětí proti zemi. Musí to být stabilizované napětí 5,0 voltů. Napětí signálu je lepší měřit osciloskopem: v AM signálu mohou nastat poruchy, které nejsou při měření multimetrem viditelné. Dva níže uvedené obrázky ukazují správný signál (hladké čáry) a signál s rušením, kde signál vykazuje zvláštní pokles napětí během velmi krátké doby.
V anglické, ale někdy i v nizozemské literatuře se často setkáváme se zkratkou „TPS“. To znamená: „Throttle Position Sensor“, což je překlad nizozemského „Throttle position sensor“.
Elektronický pedál plynu (plyn po drátě):
V dnešní době jsou škrticí klapky ovládány elektronicky: mezi plynovým pedálem a škrticí klapkou již nenajdeme (mechanický) kabel. Poloha plynového pedálu je registrována dvěma snímači polohy a odeslána do ECU systému řízení motoru. ECU kontroluje věrohodnost signálů jejich vzájemným porovnáváním a řídí ovladač škrticí klapky (motor nastavení), aby ventil zaujal předem určenou polohu. Říkáme tomu „plyn po drátě“, v holandštině: ovládání plynu přes kabeláž.
Snímače polohy plynového pedálu jsou namontovány ve skříni nebo na horní straně plynového pedálu. Signály z těchto senzorů musí být extrémně přesné a spolehlivé: nechceme, aby jakékoli rušení signálu za žádných okolností vedlo k neúmyslnému zrychlení nebo zhasnutí motoru. Pro zajištění spolehlivosti výrobci používají dva snímače polohy přidat:
- Výrobci se mohou rozhodnout přenášet signály z obou snímačů na různých úrovních napětí. Když se signální napětí senzoru 1 zvýší z 1,2 na 1,6 voltu, signální napětí senzoru 2 se také zvýší o 400 mV, ale z 2,2 na 2,6 voltu;
- Další možností je zrcadlení dvou identických signálů: Tuto strategii ukazuje obrázek osciloskopu níže. Při sešlápnutí plynového pedálu se signál na kanálu A (modrý) zvýší z 800 mV na 2,9 voltu a signál na kanálu B (červený) se sníží ze 4,3 na 2,2 voltu. Progrese signálu amplitudy (AM signál) je úplně stejný, ale zrcadlově.
Pokud dojde k poruše jednoho ze dvou signálů: signál krátce klesne na zem nebo vykazuje šum, je v obou signálech vidět rozdíl. ECU se pak může rozhodnout přejít do úsporného režimu: poloha pedálu plynu již není spolehlivá. V nouzovém režimu je k dispozici omezený výkon, který umožňuje jízdu sníženou rychlostí na bezpečné místo podél silnice, případně do garáže.
Plyn je ovládán pomocí a Stejnosměrný elektromotor otevřeno a zavřeno. Motor nastavení plynu je ovládán a H-můstek kontrolované. Pohon je stejně jako plynový pedál vybaven dvěma potenciometry. Dva obrázky níže ukazují motor ovládání škrticí klapky (3) se dvěma možnostmi dvojitých potenciometrů:
- Potenciometry se stěrači směřujícími nahoru: oba signály jsou totožné, ale na jiné napěťové úrovni;
- Potenciometry s běžci proti sobě: signály jsou zrcadlové obrazy. Pokud se jeden signál při otevření škrticí klapky zvýší, druhý signál se sníží.
Na stránce H-můstek jsou popsány způsoby řízení elektromotoru. Na stránce Potenciometr Podrobně je rozebrána činnost a měření polohového snímače.
