Emner:
- Algemeen
- Gassventil for et monopunkt-injeksjonssystem
- Gassventil på et flerpunktsinjeksjonssystem
- Tomgangskontroll
- Gassventilkontroll for større motorer
- Gassposisjonssensor
- Elektronisk gasspedal (gass med wire)
generelle:
Hver bensinmotor har en gassventil. Gassventilen kontrollerer mengden luft som kommer inn i sylinderen. Dieselmotorer har også en strupeventil, men den er alltid helt åpen når motoren går. Dette er fordi en dieselmotor går på overskudd av luft. Gassventilen på dieselmotorer tjener kun til å la motoren slå seg av jevnt; når ventilen stenger stenges lufttilførselen. Motoren slås deretter umiddelbart av. Drivstofftilførselen er derfor stoppet. I en dieselmotor kalles dette også strupeventilen i stedet for strupeventilen. Faktisk er en strupeventil i en bensinmotor også en strupeventil: luften strupes under alle forhold bortsett fra full last.
De neste kapitlene om monopunkt- og flerpunktsinjeksjonssystemene handler selvsagt om bensinmotorer.
Gassventil med monopunkt-injeksjonssystem:
For motorer med enkeltinnsprøytning (monopoint injeksjonssystem) en injektor er montert foran strupeventilen. Denne injektoren sprayer drivstoffet direkte på gassventilen. Denne teknologien er gammel og brukes ikke lenger på nye biler. Dette er fordi dette systemet har en rekke ulemper. Fordi injektoren sprøyter inn på strupeventilen, blander den seg med luften der. Innsugningsmanifolden er delt over 4 eller flere sylindre. Drivstoffmengden vil ikke alltid være helt lik i alle sylindre. For eksempel mottar sylinder 1 mest drivstoff i luften, mens sylinder 4 mottar mye mindre. Systemet er derfor ikke, eller knapt, justerbart. Bruk av monopoint er derfor uegnet for å oppfylle gjeldende miljøkrav.
I dag brukes flere injektorer som sprøyter inn nøyaktig samme mengde drivstoff per sylinder. Mengden kan da til og med reguleres per sylinder. Dette er hva vi kaller det flerpunktsinjeksjonssystem.
Gassventil med flerpunktsinjeksjonssystem:
I motorer med multippel innsprøytning (flerpunktsinjeksjonssystem) er injektorene for indirekte innsprøytning montert i inntaksmanifolden etter strupeventilen. Injektorene sprayer på motorens inntaksventiler. Ved direkte injeksjon sprøyter injektorene direkte inn i forbrenningskammeret. Både de indirekte og direkte innsprøytningsmotorene har et gasshus montert som vist nedenfor. Unntak er motorer med Valvetronic (BMW) og Multi-air (Fiat). Gassspjeldhuset er montert mellom inntaksmanifolden og røret med luftmassemåleren. Dette kan styres elektrisk ved hjelp av en elektronisk gasspedal (drive by wire) eller med en gasskabel (Bowden-kabel).
Motorstyringssystemene som brukes i dag, bruker en gassposisjonskontroll. En justeringsmotor på strupeventilen sørger for at posisjonen til strupeventilen kan endres. Dette kan være for cruisekontrollen eller for tomgangskontrollen. Potensiometre måle posisjonen til strupeventilen. Motorkontrollenheten (ECU) mottar verdiene fra potensiometrene og kan deretter styre aktiveringsmotorene for å åpne eller lukke gassventilen mer.
Tomgangskontroll:
For å akselerere trykkes gasspedalen ned. Gassventilen åpnes slik at en større mengde luft kan suges inn. Ved nedbremsing eller tomgang betjenes ikke gasspedalen; her er gassen stengt. For å oppnå luftgjennomgang brukes en tomgangskontroll. Tomgangshastigheten holdes så lav som mulig av motorstyringssystemet. Jo lavere tomgangsturtall, jo lavere drivstofforbruk og motorslitasje. Tomgangshastigheten må ikke være for lav; Dette fører til at motoren går uregelmessig og det er en sjanse for at den stopper opp. Ønsket tomgangsturtall er ikke alltid det samme. Temperaturen på inntaksluften, klimaanlegget slått på, posisjonen til clutchpedalen eller girspaken for automatisk gir påvirker tomgangskontrollen. Stabiliseringen av hastighetskontrollen kan oppnås på forskjellige måter:
- fyllingsnivåkontroll. Den brukes oftest i kombinasjon med justering av tenningstidspunktet.
- endre blandingssammensetning. Dette har en negativ innvirkning på eksosutslipp og kontrollområdet er begrenset.
- justere tenningstidspunktet. Dette har også en negativ innvirkning på utslippene, men muliggjør ekstremt rask kontroll.
- justere ventiltiming. Dette gir et ekstra kontrollalternativ på toppen av en eksisterende fyllingsnivåkontroll.
Påfyllingsnivåkontroll bruker en by-pass-ventil som tillater luftsirkulasjon utenfor gassventilen, eller justering av gassventilen.
By-pass ventil:
En bypassventil åpner eller stenger lufttilførselen utenfor strupeventilen slik at tomgangshastigheten stabiliseres. Bildet nedenfor viser en delvis åpen strupeventil til venstre. På høyre side lar en åpen bypass-ventil luft trekkes inn i bypass-kanalen av motoren. Når strupeventilen åpner ytterligere, vil by-pass ventilen stenge. Tross alt er by-pass bare nødvendig når gassventilen er stengt. Motorstyringssystemet bestemmer hvor langt omløpsventilen skal åpnes. Gassposisjonssensoren, som indikerer åpningsvinkelen til gassventilen, gir sammen med lufttemperatursensoren nødvendig informasjon.
Bypasset som ofte brukes er en pulsbreddemodulert fjærbelastet magnetventil. Motorstyringssystemet forsyner magnetspolen med et PWM-signal. Ved å variere driftssyklusen kan ventilen åpnes, lukkes eller plasseres i en hvilken som helst posisjon i mellom. By-pass ventilen kan også utstyres med en trinnmotor.
Pulsbreddemodulert bypass-magnetventil:
Figuren viser to visninger av en PWM-kontrollert bypassventil. Ut fra de tre pinnene i pluggforbindelsen å dømme er dette ofte en versjon med to spoler; en for å åpne ventilen og en for å lukke den.
Diagrammet nedenfor viser kontrollmetoden til de to spolene. Når "EFI Main Relay" (relé for motorstyringsdatamaskinen) er slått på, forsynes mikroprosessoren med strøm. To transistorer styres i ECU.
Metoden for å bytte lar den nedre transistoren invertere PWM-signalet til den øvre. PWM-signalene er speilvendt. Dette er hva du ser på ISC1 og ISC2 (utgangene til ECU). ECU varierer driftssyklusen for hver spole. Forskjellen i styrke mellom de to magnetfeltene bestemmer ventilens posisjon. Frekvensen er mellom 100 og 250Hz.
De driftssykluskontroll kan måles med oscilloskopet. På bildet under er ventilen halvåpen (duty cucle 50%). På ISC1 og ISC2 er de positive og negative pulsene like.
Pulsbreddemodulert fjærbelastet bypass-magnetventil:
I tillegg til aktuatoren med to spoler, er den også ofte utstyrt med en spole. I så fall er det ofte to pinner i pluggforbindelsen: for PWM-kontrollen og en jordledning. En fjær sørger for at ventilen er stengt i hvile; dette gjør den andre spolen overflødig.
Bypass utstyrt med trinnmotor:
I tillegg til de PWM-styrte bypass-ventilene finnes det også ventiler som justeres ved hjelp av en trinnmotor. ECU styrer spolene. Klikk her for å gå til trinnmotorsiden.
Gasshus med aktuator:
Moderne motorstyringssystemer bruker en gassposisjonskontroll for å stabilisere tomgangshastigheten. Det er ikke lenger nødvendig å bruke en egen bypassventil. Alle komponenter for gassposisjonskontrollen er plassert i huset. To potensiometre registrer posisjonen til strupeventilen for hele vinkelrotasjonen (midt på bildet). Sammen med tomgangsbryteren, som registrerer tomgang (venstre), sendes signalene til ECU. DC- eller DC-motoren i strupeventilen styres ved hjelp av et PWM-signal for å kontrollere posisjonen til strupeventilen. Også her er det mulig at en trinnmotor roterer strupeventilen.
Innsiden av spjeldhuset er modifisert slik at luftgapet øker lineært med vinkelbevegelsen til spjeldventilen. Dette høres veldig presist ut. Det er derfor viktig at gassposisjonen tilbakestilles til grunninnstillingene ved hjelp av diagnoseutstyr etter utskifting eller rengjøring av gassventilen.
Gassventilkontroll for større motorer:
I store motorer, som V12-motoren fra BMW (vist på bildet under), er lufttilførselen gjennom den ene gassventilen for liten. Ved full belastning krever motoren så mye luft at diameteren på en enkelt gassventil blir for liten. Det er derfor montert to gasspjeldhus. En for hver sylinderrad. Denne versjonen har to luftfilterhus, to luftmassemålere og to sugerør.
Gassposisjonssensor:
Inne i et gasshus er det en gassposisjonssensor som overfører posisjonen til gassventilen til ECU-en til motorstyringssystemet. Plasseringen av gassventilen bestemmer mengden luft som suges inn, og dermed også mengden drivstoff som skal injiseres. Basert på gassposisjonen kan ECU justere tomgangshastighetskontrollen til driftsforholdene: med en kald motor eller med klimaanlegg slått på, må tomgangshastigheten økes litt, så gassventilen må åpne litt lenger. Se avsnittet: tomgangskontroll.
I det følgende diagrammet ser vi en ECU og et potensiometer som er koblet til hverandre med tre ledninger. Potensiometeret har en mekanisk tilkobling til strupeventilen. Vri på gassventilen vil føre til at løperen skifter.
- På pinne 3 mottar potensiometeret en forsyningsspenning på 5 volt;
- Potensiometeret er koblet til jord på pinne 1;
- Signalet fra potensiometeret sendes til ECU via pin 2: viskeren (pilen) er festet til denne ledningen.
Posisjonen til løperen på karbonbanen til potensiometer bestemmer utgangsspenningen. Når løperen er plassert langt til venstre, er utgangsspenningen høy: strømmen trenger bare å gå et kort stykke over motstanden, så mindre spenning absorberes. Jo lenger løperen beveger seg til høyre, jo lavere blir signalspenningen. På siden: potensiometer operasjonen diskuteres mer detaljert.
Med et multimeter kan du måle forsyningsspenningen kontra jord. Dette må være en stabilisert spenning på 5,0 volt. Det er bedre å måle signalspenningen med et oscilloskop: det kan oppstå forstyrrelser i AM-signalet som ikke er synlige med en multimetermåling. De to tegningene under viser et korrekt signal (glatte linjer) og et signal med interferens, hvor signalet viser et særegent spenningsfall i løpet av svært kort tid.
I engelsk, men noen ganger også i nederlandsk, litteratur ser vi ofte forkortelsen "TPS" brukt. Dette står for: "Throttle Position Sensor", som er en oversettelse av den nederlandske "Throttle Position Sensor".
Elektronisk gasspedal (gass med wire):
I dag styres gassventilene elektronisk: vi finner ikke lenger en (mekanisk) kabel mellom gasspedalen og gassventilen. Posisjonen til gasspedalen registreres av to posisjonssensorer og sendes til ECU-en til motorstyringssystemet. ECU-en sjekker plausibiliteten til signalene ved å sammenligne dem med hverandre og kontrollerer gass-aktuatoren (justeringsmotoren) for å få ventilen til å innta en forhåndsbestemt posisjon. Vi kaller dette "gass for wire", på nederlandsk: gasskontroll via kabling.
Gasspedalens posisjonssensorer er montert i huset eller på toppen av gasspedalen. Signalene fra disse sensorene må være ekstremt nøyaktige og pålitelige: Vi ønsker ikke at noen forstyrrelse i signalet skal føre til utilsiktet akselerasjon eller motorstopp under noen omstendigheter. For å sikre pålitelighet passer produsentene to posisjonssensorer Legg til:
- Produsenter kan velge å overføre signalene fra begge sensorene ved forskjellige spenningsnivåer. Når signalspenningen til sensor 1 øker fra 1,2 til 1,6 volt, vil signalspenningen til sensor 2 også øke med 400 mV, men fra 2,2 til 2,6 volt;
- Et annet alternativ er å speile to identiske signaler: Omfangsbildet nedenfor viser denne strategien. Når gasspedalen betjenes, øker signalet på kanal A (blått) fra 800 mV til 2,9 volt og signalet på kanal B (rødt) synker fra 4,3 til 2,2 volt. Signalprogresjonen til amplituden (AM-signal) er nøyaktig den samme, men i speilbilde.
Når et av de to signalene har en funksjonsfeil: signalet faller kort til bakken eller viser støy, ses en forskjell i begge signalene. ECU-en kan da bestemme seg for å gå inn i haltende modus: gasspedalens posisjon er ikke lenger pålitelig. I nødmodus er begrenset kraft tilgjengelig, som gjør at man kan kjøre med redusert hastighet til et trygt sted langs veien, eller eventuelt til garasjen.
Gasspaken styres av en DC elektrisk motor åpnet og lukket. Gassjusteringsmotoren styres av en H-bro kontrollert. Aktuatoren er, i likhet med gasspedalen, utstyrt med to potensiometre. De to bildene nedenfor viser gasskontrollmotoren (3) med to alternativer for doble potensiometre:
- Potensiometre med vindusviskere pekt oppover: begge signalene er identiske, men på et annet spenningsnivå;
- Potensiometre med løperne overfor hverandre: signaler er speilbilder. Hvis det ene signalet blir høyt når strupeventilen åpnes, avtar det andre signalet.
På siden H-bro kontrollmetodene til den elektriske motoren er beskrevet. På siden Potensiometer Betjening og måling av posisjonssensoren diskuteres i detalj.
