emner:
- generelt
- Drosselventil til et monopunkt indsprøjtningssystem
- Gasspjældsventil på et flerpunktsindsprøjtningssystem
- Tomgangskontrol
- Gasspjældskontrol til større motorer
- Gashåndtagspositionssensor
- Elektronisk speederpedal (gas med wire)
overordnet:
Hver benzinmotor har en gasspjæld. Gasspjældet kan regulere mængden af luft, der kommer ind i cylinderen. Dieselmotorer har også en gasspjældsventil, men den er altid helt åben, når motoren kører. Det skyldes, at en dieselmotor kører på et overskud af luft. Gasspjældet på dieselmotorer tjener kun til at lade motoren slukke jævnt; når ventilen lukker lukkes lufttilførslen. Motoren stopper derefter øjeblikkeligt. Brændstoftilførslen er derfor stoppet. I en dieselmotor kaldes dette også for gasspjældet i stedet for gasspjældet. Faktisk er en gasspjældsventil i en benzinmotor også en spjældventil: Luften drosles under alle forhold undtagen fuld belastning.
De næste kapitler om monopoint og multipoint indsprøjtningssystemerne handler naturligvis om benzinmotorer.
Gasspjældsventil med monopunkt-indsprøjtningssystem:
Til motorer med enkelt indsprøjtning (monopoint injektionssystem) en injektor er monteret foran gasspjældet. Denne injektor sprøjter brændstoffet direkte på gasspjældet. Denne teknologi er gammel og bruges ikke længere på nye biler. Dette skyldes, at dette system har en række ulemper. Fordi injektoren sprøjter ind på drosselventilen, blandes den med luften der. Indsugningsmanifolden er delt over 4 eller flere cylindre. Brændstofmængden vil ikke altid være helt den samme i alle cylindre. For eksempel modtager cylinder 1 mest brændstof i luften, mens cylinder 4 modtager meget mindre. Systemet er derfor ikke, eller næppe, justerbart. Anvendelsen af monopoint er derfor uegnet til at opfylde gældende miljøkrav.
I dag bruges der flere injektorer, der indsprøjter nøjagtig den samme mængde brændstof pr. cylinder. Mængden kan så endda reguleres pr. cylinder. Det er det, vi kalder det multipoint injektionssystem.
Gasspjældsventil med flerpunktsindsprøjtningssystem:
I motorer med multipel indsprøjtning (multipoint indsprøjtningssystem) er injektorerne til indirekte indsprøjtning monteret i indsugningsmanifolden efter drosselventilen. Injektorerne sprøjter på motorens indsugningsventiler. Ved direkte indsprøjtning sprøjter injektorerne direkte ind i forbrændingskammeret. Både de indirekte og direkte indsprøjtningsmotorer har et gashåndtag monteret som vist nedenfor. Undtagelser er motorer med Valvetronic (BMW) og Multi-air (Fiat). Gasspjældet er monteret mellem indsugningsmanifolden og røret med luftmassemåleren. Dette kan styres elektrisk ved hjælp af en elektronisk speederpedal (drevet af wire) eller med et gaskabel (Bowden-kabel).
De motorstyringssystemer, der er i brug i dag, bruger en gasregulering. En justeringsmotor på gasspjældet sikrer, at spjældventilens position kan ændres. Dette kan være til fartpiloten eller til tomgangskontrollen. Potentiometre måle gasspjældsventilens position. Motorstyringsenheden (ECU'en) modtager værdierne fra potentiometrene og kan derefter styre aktiveringsmotorerne til at åbne eller lukke gasspjældet mere.
Tomgangskontrol:
For at accelerere trykkes gaspedalen ned. Gasspjældet åbner, så en større mængde luft kan suges ind. Ved deceleration eller tomgang betjenes gaspedalen ikke; her er gashåndtaget lukket. For at opnå luftpassage anvendes en tomgangskontrol. Tomgangshastigheden holdes så lav som muligt af motorstyringssystemet. Jo lavere tomgangshastighed, jo lavere brændstofforbrug og motorslid. Tomgangshastigheden må ikke være for lav; Dette får motoren til at køre uregelmæssigt, og der er en chance for, at den går i stå. Den ønskede tomgangshastighed er ikke altid den samme. Temperaturen på indsugningsluften, tilkoblet klimaanlæg, positionen af koblingspedalen eller gearvælgeren til automatgear påvirker tomgangskontrollen. Stabiliseringen af hastighedsreguleringen kan opnås på forskellige måder:
- kontrol af påfyldningsniveau. Det bruges mest i kombination med justering af tændingstidspunktet.
- ændre blandingssammensætning. Dette har en negativ indvirkning på udstødningsemissionerne, og kontrolområdet er begrænset.
- justere tændingstidspunktet. Dette har også en negativ indvirkning på emissionerne, men muliggør en ekstrem hurtig kontrol.
- justere ventiltiming. Dette giver en ekstra kontrolmulighed oven i en eksisterende påfyldningsniveaukontrol.
Påfyldningsniveaukontrol bruger en by-pass ventil, der tillader luftcirkulation uden for gasventilen, eller justering af gasventilen.
By-pass ventil:
En bypass-ventil åbner eller lukker for lufttilførslen uden for gasspjældet, så tomgangshastigheden stabiliseres. Billedet nedenfor viser en delvist åben gasspjældsventil til venstre. På højre side tillader en åben bypass-ventil luft at blive trukket ind i bypass-kanalen af motoren. Når spjældventilen åbner yderligere, vil by-pass ventilen lukke. Omløbet er trods alt kun nødvendigt, når gasventilen er lukket. Motorstyringssystemet bestemmer, hvor langt omløbsventilen skal åbnes. Gasspjældpositionssensoren, der angiver gasspjældsventilens åbningsvinkel, giver sammen med lufttemperatursensoren den nødvendige information.
Bypasset, der ofte bruges, er en pulsbreddemoduleret fjederbelastet magnetventil. Motorstyringssystemet forsyner magnetspolen med et PWM-signal. Ved at variere driftscyklussen kan ventilen åbnes, lukkes eller placeres i en hvilken som helst position derimellem. By-pass ventilen kan også udstyres med en stepmotor.
Pulsbreddemoduleret bypass-magnetventil:
Figuren viser to billeder af en PWM-styret bypass-ventil. At dømme ud fra de tre ben i stikforbindelsen er dette ofte en version med to spoler; en til at åbne ventilen og en til at lukke den.
Diagrammet nedenfor viser styringsmetoden for de to spoler. Når "EFI Main Relay" (relæ til motorstyringscomputeren) er tændt, forsynes mikroprocessoren med strøm. To transistorer styres i ECU'en.
Metoden til at skifte tillader den nedre transistor at invertere PWM-signalet fra den øvre. PWM-signalerne spejles. Dette er, hvad du ser ved ISC1 og ISC2 (udgangene fra ECU'en). ECU'en varierer driftscyklussen for hver spole. Forskellen i styrke mellem de to magnetfelter bestemmer ventilens position. Frekvensen er mellem 100 og 250Hz.
De driftscyklus kontrol kan måles med oscilloskopet. På billedet nedenfor er ventilen halvt åben (duty cucle 50%). På ISC1 og ISC2 er de positive og negative impulser ens.
Pulsbreddemoduleret fjederbelastet bypass-magnetventil:
Udover aktuatoren med to spoler, er den også ofte udstyret med en spole. I så fald er der ofte to ben i stikforbindelsen: til PWM-styringen og en jordledning. En fjeder sørger for, at ventilen er lukket i hvile; dette gør den anden spole overflødig.
Bypass udstyret med stepmotor:
Udover de PWM-styrede bypass-ventiler findes der også ventiler, der justeres ved hjælp af en stepmotor. ECU'en styrer spolerne. Klik her for at gå til stepmotorsiden.
Gasspjældhus med aktuator:
Moderne motorstyringssystemer bruger en gasregulering til at stabilisere tomgangshastigheden. Der skal ikke længere bruges en separat bypass-ventil. Alle komponenter til gashåndtagets positionskontrol er placeret i huset. To potentiometre registrer spjældventilens position for hele vinkeldrejningen (midten af billedet). Sammen med tomgangskontakten, der registrerer tomgang (venstre), sendes signalerne til ECU'en. DC- eller DC-motoren i gasspjældet styres ved hjælp af et PWM-signal for at regulere spjældventilens position. Også her er det muligt, at en stepmotor drejer gasspjældet.
Indvendigt er spjældhuset modificeret, så luftspalten øges lineært med spjældventilens vinkelbevægelse. Det lyder meget præcist. Det er derfor vigtigt, at gasspjældets position indstilles til grundindstillingerne med diagnoseudstyr efter udskiftning eller rensning af spjældventilen.
Gasspjældskontrol til større motorer:
I store motorer, som BMWs V12-motor (vist på billedet nedenfor), er lufttilførslen gennem den ene spjældventil for lille. Ved fuld belastning kræver motoren så meget luft, at diameteren på en enkelt gasspjældsventil ville være for lille. Der er derfor monteret to gasspjældhuse. En for hver cylinderrække. Denne version har to luftfilterhuse, to luftmassemålere og to sugerør.
Gashåndtagspositionssensor:
Inde i et gashåndtag er der en gashåndtagspositionssensor som overfører gasspjældsventilens position til motorstyringssystemets ECU. Gasventilens position bestemmer mængden af luft, der suges ind, og dermed også mængden af brændstof, der skal sprøjtes ind. Baseret på gashåndtagets position kan ECU'en justere tomgangshastighedskontrollen til driftsforholdene: med en kold motor eller med aircondition tændt skal tomgangshastigheden øges lidt, så gasspjældet skal åbne lidt længere. Se afsnittet: tomgangskontrol.
I det følgende diagram ser vi en ECU og et potentiometer, som er forbundet med hinanden med tre ledninger. Potentiometeret har en mekanisk forbindelse til spjældventilen. Drejning af gasspjældet vil få løberen til at skifte.
- På ben 3 modtager potentiometeret en forsyningsspænding på 5 volt;
- Potentiometeret er forbundet til jord på ben 1;
- Signalet fra potentiometeret sendes til ECU'en via ben 2: viskeren (pilen) er fastgjort til denne ledning.
Løberens position på kulstofbanen af potentiometer bestemmer udgangsspændingen. Når løberen er placeret langt til venstre, er udgangsspændingen høj: strømmen skal kun rejse et kort stykke hen over modstanden, så mindre spænding absorberes. Jo længere løberen bevæger sig til højre, jo lavere vil signalspændingen være. På siden: potentiometer operationen diskuteres mere detaljeret.
Med et multimeter kan du måle forsyningsspændingen mod jord. Dette skal være en stabiliseret spænding på 5,0 volt. Det er bedre at måle signalspændingen med et oscilloskop: Der kan forekomme forstyrrelser i AM-signalet, som ikke er synlige med en multimetermåling. De to nedenstående tegninger viser et korrekt signal (glatte linjer) og et signal med interferens, hvor signalet viser et ejendommeligt spændingsfald inden for meget kort tid.
I engelsk, men nogle gange også i hollandsk, litteratur ser vi ofte forkortelsen "TPS" brugt. Dette står for: "Throttle Position Sensor", som er en oversættelse af den hollandske "Throttle Position Sensor".
Elektronisk speederpedal (gas med wire):
I dag styres gasspjældet elektronisk: vi finder ikke længere et (mekanisk) kabel mellem gaspedalen og gasspjældet. Gaspedalens position registreres af to positionssensorer og sendes til motorstyringssystemets ECU. ECU'en kontrollerer plausibiliteten af signalerne ved at sammenligne dem med hinanden og styrer gasspjældets aktuator (justeringsmotor) for at få ventilen til at indtage en forudbestemt position. Vi kalder dette "gas for ledning", på hollandsk: gasregulering via ledninger.
Gaspedalens positionssensorer er monteret i huset eller på toppen af speederpedalen. Signalerne fra disse sensorer skal være ekstremt nøjagtige og pålidelige: Vi ønsker ikke, at interferens i signalet under nogen omstændigheder skal føre til utilsigtet acceleration eller motorstop. For at sikre pålidelighed passer producenterne to positionssensorer tilføje:
- Producenter kan vælge at transmittere signalerne fra begge sensorer ved forskellige spændingsniveauer. Når signalspændingen for sensor 1 stiger fra 1,2 til 1,6 volt, vil signalspændingen for sensor 2 også stige med 400 mV, men fra 2,2 til 2,6 volt;
- En anden mulighed er at spejle to identiske signaler: Omfangsbilledet nedenfor viser denne strategi. Når gaspedalen betjenes, stiger signalet på kanal A (blå) fra 800 mV til 2,9 volt, og signalet på kanal B (rød) falder fra 4,3 til 2,2 volt. Signalforløbet af Amplituden (AM-signal) er nøjagtig det samme, men i spejlbillede.
Når et af de to signaler har en funktionsfejl: signalet falder kortvarigt til jorden eller viser støj, ses en forskel på begge signaler. ECU'en kan derefter beslutte at gå i haltende tilstand: gaspedalens position er ikke længere pålidelig. I nødtilstand er begrænset effekt tilgængelig, hvilket gør, at man kan køre med nedsat hastighed til et sikkert sted langs vejen, eller eventuelt til garagen.
Gashåndtaget styres af en DC elektrisk motor åbnet og lukket. Gasreguleringsmotoren styres af en H-bro kontrolleret. Aktuatoren er ligesom gaspedalen udstyret med to potentiometre. De to billeder nedenfor viser gasreguleringsmotoren (3) med to muligheder for de dobbelte potentiometre:
- Potentiometre med viskere peget opad: begge signaler er identiske, men på et forskelligt spændingsniveau;
- Potentiometre med løberne modsat hinanden: signaler er spejlbilleder. Hvis det ene signal bliver højt, når gasspjældet åbnes, falder det andet signal.
Pagina op H-bro styremetoderne for den elektriske motor er beskrevet. På siden Potentiometer Betjening og måling af positionssensoren diskuteres i detaljer.
