Przedmioty:
- Zarys ogólny
- Zawór dławiący do jednopunktowego układu wtryskowego
- Zawór dławiący w układzie wtrysku wielopunktowego
- Kontrola biegu jałowego
- Sterowanie przepustnicą dla większych silników
- Czujnik położenia przepustnicy
- Elektroniczny pedał przyspieszenia (przepustnica przewodowa)
Ogólne:
Każdy silnik benzynowy ma przepustnicę. Zawór dławiący może regulować ilość powietrza wpływającego do cylindra. Silniki wysokoprężne również mają przepustnicę, ale podczas pracy silnika jest ona zawsze całkowicie otwarta. Dzieje się tak dlatego, że silnik wysokoprężny pracuje na nadmiarze powietrza. Zawór dławiący w silnikach wysokoprężnych służy jedynie do umożliwienia płynnego wyłączenia silnika; gdy zawór się zamyka, dopływ powietrza zostaje odcięty. Następnie silnik natychmiast się wyłącza. W związku z tym dopływ paliwa zostaje zatrzymany. W silniku wysokoprężnym nazywa się to również przepustnicą, a nie przepustnicą. W rzeczywistości przepustnica w silniku benzynowym jest również przepustnicą: powietrze jest dławione we wszystkich warunkach z wyjątkiem pełnego obciążenia.
Kolejne rozdziały poświęcone układom wtrysku jednopunktowego i wielopunktowego dotyczą oczywiście silników benzynowych.
Przepustnica z jednopunktowym układem wtryskowym:
Do silników z pojedynczym wtryskiem (jednopunktowy układ wtryskowy) jeden wtryskiwacz montowany jest przed przepustnicą. Wtryskiwacz ten wtryskuje paliwo bezpośrednio na przepustnicę. Technologia ta jest stara i nie jest już stosowana w nowych samochodach. Dzieje się tak dlatego, że system ten ma wiele wad. Ponieważ wtryskiwacz wtryskuje na przepustnicę, miesza się tam z powietrzem. Kolektor dolotowy jest podzielony na 4 lub więcej cylindrów. Nie zawsze ilość paliwa będzie dokładnie taka sama we wszystkich cylindrach. Na przykład cylinder 1 otrzymuje najwięcej paliwa z powietrza, podczas gdy cylinder 4 otrzymuje znacznie mniej. Dlatego też systemu nie można regulować lub można go w niewielkim stopniu regulować. Dlatego też zastosowanie monopointów jest nieodpowiednie, aby sprostać obecnym wymaganiom środowiskowym.
Obecnie stosuje się wiele wtryskiwaczy, które wtryskują dokładnie taką samą ilość paliwa na cylinder. Można wówczas nawet regulować ilość na cylinder. Tak to nazywamy wielopunktowy układ wtryskowy.
Przepustnica z wielopunktowym układem wtryskowym:
W silnikach z wtryskiem wielopunktowym (układ wtrysku wielopunktowego) wtryskiwacze wtrysku pośredniego montowane są w kolektorze dolotowym za przepustnicą. Wtryskiwacze rozpylają wodę na zawory dolotowe silnika. W przypadku wtrysku bezpośredniego wtryskiwacze wtryskują bezpośrednio do komory spalania. Zarówno silniki z wtryskiem pośrednim, jak i bezpośrednim mają korpus przepustnicy zamontowany w sposób pokazany poniżej. Wyjątkiem są silniki z Valvetronic (BMW) i Multi-air (Fiat). Korpus przepustnicy montowany jest pomiędzy kolektorem dolotowym a rurką z miernikiem masy powietrza. Można nim sterować elektrycznie za pomocą elektronicznego pedału przyspieszenia (napęd drutowy) lub za pomocą linki przepustnicy (cięgno Bowdena).
Stosowane obecnie systemy zarządzania silnikiem wykorzystują kontrolę położenia przepustnicy. Silnik regulacyjny na przepustnicy zapewnia zmianę położenia przepustnicy. Może to dotyczyć tempomatu lub kontroli biegu jałowego. Potencjometry zmierzyć położenie przepustnicy. Jednostka sterująca silnika (ECU) odbiera wartości z potencjometrów i może następnie sterować silnikami wykonawczymi, aby bardziej otworzyć lub zamknąć przepustnicę.
Kontrola biegu jałowego:
Aby przyspieszyć, należy wcisnąć pedał przyspieszenia. Przepustnica otwiera się, dzięki czemu można zassać większą ilość powietrza. Podczas zwalniania lub pracy na biegu jałowym pedał przyspieszenia nie jest używany; tutaj przepustnica jest zamknięta. Aby uzyskać przepływ powietrza, stosuje się kontrolę biegu jałowego. System zarządzania silnikiem utrzymuje prędkość biegu jałowego na możliwie najniższym poziomie. Im niższa prędkość biegu jałowego, tym mniejsze zużycie paliwa i zużycie silnika. Prędkość biegu jałowego nie może być zbyt niska; Powoduje to nieregularną pracę silnika i ryzyko jego zgaśnięcia. Pożądana prędkość biegu jałowego nie zawsze jest taka sama. Na pracę biegu jałowego wpływa temperatura zasysanego powietrza, włączona klimatyzacja, położenie pedału sprzęgła lub dźwigni zmiany biegów automatycznej skrzyni biegów. Stabilizację kontroli prędkości można osiągnąć na różne sposoby:
- kontrola poziomu napełnienia. Najczęściej stosuje się go w połączeniu z regulacją czasu zapłonu.
- zmienić skład mieszanki. Ma to negatywny wpływ na emisję spalin, a zakres regulacji jest ograniczony.
- wyregulować czas zapłonu. Ma to również negatywny wpływ na emisję, ale umożliwia niezwykle szybką kontrolę.
- wyregulować rozrząd zaworowy. Zapewnia to dodatkową opcję sterowania w stosunku do istniejącej kontroli poziomu napełnienia.
Kontrola poziomu napełnienia wykorzystuje zawór obejściowy, który umożliwia cyrkulację powietrza na zewnątrz zaworu gazowego lub regulację zaworu gazowego.
Zawór obejściowy:
Zawór obejściowy otwiera lub zamyka dopływ powietrza na zewnątrz przepustnicy, dzięki czemu prędkość biegu jałowego jest ustabilizowana. Poniższe zdjęcie przedstawia częściowo otwartą przepustnicę po lewej stronie. Po prawej stronie otwarty zawór obejściowy umożliwia zasysanie powietrza do kanału obejściowego przez silnik. Gdy przepustnica otworzy się bardziej, zawór obejściowy zamknie się. W końcu obejście jest konieczne tylko wtedy, gdy zawór gazowy jest zamknięty. System zarządzania silnikiem określa, jak daleko należy otworzyć zawór obejściowy. Niezbędnych informacji dostarcza czujnik położenia przepustnicy, który wskazuje kąt otwarcia przepustnicy wraz z czujnikiem temperatury powietrza.
Często stosowanym obejściem jest elektrozawór sprężynowy z modulacją szerokości impulsu. System zarządzania silnikiem zasila cewkę magnetyczną sygnałem PWM. Zmieniając cykl pracy, zawór można otwierać, zamykać lub ustawiać w dowolnym położeniu pomiędzy. Zawór obejściowy może być również wyposażony w silnik krokowy.
Elektrozawór obejściowy z modulacją szerokości impulsu:
Rysunek przedstawia dwa widoki zaworu obejściowego sterowanego PWM. Sądząc po trzech pinach złącza wtykowego, często jest to wersja z dwiema cewkami; jeden do otwierania zaworu i drugi do jego zamykania.
Poniższy schemat przedstawia sposób sterowania dwiema cewkami. Po włączeniu „przekaźnika głównego EFI” (przekaźnika komputera sterującego silnikiem) mikroprocesor jest zasilany. W ECU sterowane są dwa tranzystory.
Sposób przełączania pozwala dolnemu tranzystorowi odwracać sygnał PWM górnego. Sygnały PWM są dublowane. To właśnie widzisz na ISC1 i ISC2 (wyjścia ECU). ECU zmienia cykl pracy dla każdej cewki. Różnica w sile pomiędzy dwoma polami magnetycznymi określa położenie zaworu. Częstotliwość wynosi od 100 do 250 Hz.
De kontrola cyklu pracy można zmierzyć oscyloskopem. Na poniższym obrazku zawór jest w połowie otwarty (wypełnienie 50%). Na ISC1 i ISC2 impulsy dodatnie i ujemne są równe.
Zawór elektromagnetyczny obejściowy ze sprężyną o modulowanej szerokości impulsu:
Oprócz siłownika z dwiema cewkami często jest on wyposażony także w jedną cewkę. W takim przypadku często we złączu wtykowym znajdują się dwa piny: do sterowania PWM i przewód uziemiający. Sprężyna zapewnia zamknięcie zaworu w stanie spoczynku; sprawia to, że druga cewka jest zbędna.
Bypass wyposażony w silnik krokowy:
Oprócz zaworów obejściowych sterowanych PWM, dostępne są również zawory regulowane za pomocą silnika krokowego. ECU steruje cewkami. Kliknij tutaj, aby przejść do strony silnika krokowego.
Korpus przepustnicy z siłownikiem:
Nowoczesne systemy zarządzania silnikiem wykorzystują kontrolę położenia przepustnicy do stabilizacji prędkości obrotowej biegu jałowego. Nie ma już potrzeby stosowania oddzielnego zaworu obejściowego. Wszystkie elementy sterujące położeniem przepustnicy znajdują się w obudowie. Dwa potencjometry zarejestruj położenie przepustnicy dla całego obrotu kątowego (środek obrazu). Razem z wyłącznikiem biegu jałowego, który rejestruje pracę na biegu jałowym (po lewej), sygnały przesyłane są do ECU. Silnik prądu stałego lub prądu stałego w przepustnicy jest sterowany za pomocą sygnału PWM w celu sterowania położeniem przepustnicy. Również tutaj możliwe jest, że silnik krokowy obraca przepustnicę.
Wnętrze korpusu przepustnicy zostało zmodyfikowane w taki sposób, że szczelina powietrzna zwiększa się liniowo wraz z ruchem kątowym przepustnicy. Brzmi to bardzo precyzyjnie. Dlatego ważne jest, aby po wymianie lub czyszczeniu przepustnicy przywrócić położenie przepustnicy do ustawień podstawowych za pomocą sprzętu diagnostycznego.
Sterowanie przepustnicą dla większych silników:
W dużych silnikach, takich jak silnik V12 BMW (pokazany na obrazku poniżej) dopływ powietrza przez jedną przepustnicę jest za mały. Przy pełnym obciążeniu silnik potrzebuje tak dużo powietrza, że średnica pojedynczej przepustnicy byłaby za mała. Dlatego zainstalowano dwa korpusy przepustnic. Po jednym na każdy rząd cylindrów. Wersja ta posiada dwie obudowy filtrów powietrza, dwa mierniki masy powietrza i dwie rury ssące.
Czujnik położenia przepustnicy:
Wewnątrz korpusu przepustnicy znajduje się Czujnik położenia przepustnicy który przekazuje położenie przepustnicy do ECU układu zarządzania silnikiem. Położenie przepustnicy decyduje o ilości zasysanego powietrza, a co za tym idzie, także o ilości wtryskiwanego paliwa. W zależności od położenia przepustnicy ECU może dostosować sterowanie prędkością biegu jałowego do warunków pracy: przy zimnym silniku lub przy włączonej klimatyzacji należy nieznacznie zwiększyć prędkość biegu jałowego, aby przepustnica musiała otworzyć się nieco szerzej. Zobacz sekcję: kontrola biegu jałowego.
Na poniższym schemacie widzimy ECU i potencjometr, które są połączone ze sobą trzema przewodami. Potencjometr ma mechaniczne połączenie z przepustnicą. Przekręcenie przepustnicy spowoduje przesunięcie prowadnicy.
- Na pinie 3 potencjometr otrzymuje napięcie zasilania 5 woltów;
- Potencjometr jest podłączony do masy na pinie 1;
- Sygnał z potencjometru trafia do ECU poprzez pin 2: do tego przewodu podłączona jest wycieraczka (strzałka).
Pozycja biegacza na torze karbonowym potencjometr określa napięcie wyjściowe. Gdy prowadnica jest ustawiona daleko po lewej stronie, napięcie wyjściowe jest wysokie: prąd musi przebyć tylko niewielką odległość przez rezystor, dzięki czemu pochłaniane jest mniejsze napięcie. Im bardziej biegacz przesunie się w prawo, tym niższe będzie napięcie sygnału. Na stronie: potencjometr operacja została omówiona bardziej szczegółowo.
Za pomocą multimetru możesz zmierzyć napięcie zasilania względem masy. Musi to być stabilizowane napięcie 5,0 woltów. Lepiej jest mierzyć napięcie sygnału za pomocą oscyloskopu: w sygnale AM mogą wystąpić zakłócenia, które nie są widoczne przy pomiarze multimetrem. Poniższe dwa rysunki przedstawiają sygnał prawidłowy (linie gładkie) oraz sygnał z zakłóceniami, gdzie sygnał wykazuje charakterystyczny spadek napięcia w bardzo krótkim czasie.
W literaturze angielskiej, ale czasami także niderlandzkiej, często spotykamy się ze skrótem „TPS”. Oznacza to: „Czujnik położenia przepustnicy”, co jest tłumaczeniem holenderskiego „Czujnik położenia przepustnicy”.
Elektroniczny pedał przyspieszenia (przepustnica przewodowa):
Obecnie przepustnice są sterowane elektronicznie: nie ma już (mechanicznego) kabla pomiędzy pedałem przyspieszenia a przepustnicą. Położenie pedału przyspieszenia rejestrowane jest przez dwa czujniki położenia i przesyłane do ECU systemu zarządzania silnikiem. ECU sprawdza wiarygodność sygnałów, porównując je ze sobą i steruje siłownikiem przepustnicy (silnikiem regulacyjnym), aby spowodować przyjęcie przez zawór zadanej pozycji. Nazywamy to „przepustnicą przewodową” w języku niderlandzkim: sterowanie przepustnicą za pomocą okablowania.
Czujniki położenia pedału przyspieszenia montuje się w obudowie lub na górze pedału przyspieszenia. Sygnały z tych czujników muszą być niezwykle dokładne i niezawodne: nie chcemy, aby jakakolwiek ingerencja w sygnał doprowadziła w żadnym wypadku do niezamierzonego przyspieszenia lub zgaśnięcia silnika. Aby zapewnić niezawodność, producenci montują dwa czujniki położenia dodać:
- Producenci mogą zdecydować się na przesyłanie sygnałów z obu czujników przy różnych poziomach napięcia. Gdy napięcie sygnału czujnika 1 wzrośnie z 1,2 do 1,6 wolta, napięcie sygnału czujnika 2 również wzrośnie o 400 mV, ale z 2,2 do 2,6 wolta;
- Inną opcją jest odzwierciedlenie dwóch identycznych sygnałów: Poniższy obraz zakresu pokazuje tę strategię. Po naciśnięciu pedału przyspieszenia sygnał na kanale A (niebieski) wzrasta z 800 mV do 2,9 V, a sygnał na kanale B (czerwony) spada z 4,3 do 2,2 V. Postęp sygnału w amplitudzie (Sygnał AM) jest dokładnie taki sam, ale w odbiciu lustrzanym.
Kiedy jeden z dwóch sygnałów ma awarię: sygnał na krótko spada do masy lub wykazuje zakłócenia, widoczna jest różnica w obu sygnałach. ECU może wówczas podjąć decyzję o przejściu w tryb awaryjny: położenie pedału przyspieszenia nie jest już pewne. W trybie awaryjnym dostępna jest ograniczona moc, co pozwala na dojechanie ze zmniejszoną prędkością do bezpiecznego miejsca na drodze lub ewentualnie do garażu.
Przepustnica jest sterowana przez Silnik elektryczny prądu stałego otwarte i zamknięte. Silnik regulacji przepustnicy jest sterowany przez a Mostek H kontrolowane. Siłownik podobnie jak pedał gazu wyposażony jest w dwa potencjometry. Dwa poniższe zdjęcia przedstawiają silnik sterujący przepustnicą (3) z dwiema opcjami podwójnych potencjometrów:
- Potencjometry z wycieraczkami skierowanymi do góry: oba sygnały są identyczne, ale na innym poziomie napięcia;
- Potencjometry z prowadnicami naprzeciw siebie: sygnały są odbiciami lustrzanymi. Jeśli jeden sygnał staje się wysoki po otwarciu przepustnicy, drugi sygnał maleje.
Strona op Mostek H opisano sposoby sterowania silnikiem elektrycznym. Na stronie Potencjometr Szczegółowo omówiono działanie i pomiar czujnika położenia.
