Trionic fy SAAB

end-logo
Sdílejte:

RNDr. Bohumil Ferenc, duben 2000

 

 



Systém je svojí koncepcí zcela odlišný od
systémů řízení chodu motoru (motor management) jiných výrobců.
Používá se u všech čtyřválcových motorů SAAB se dvěma vačkovými
hřídeli v klikové skříni DOHV a čtyřmi ventily na válec.
Řídí vstřikování paliva, zapalování a přeplňovací tlak. SAAB
preferuje přeplňované motory o kterých říká, že mají výkon
velkých motorů, ale s hospodárností malých. Kromě toho jsou
cestou vpřed při snižování emisí ve výfukových plynech. Spotřeba
paliva je nízká, protože vysoký výkon motoru není většinu času
využíván, uplatní se pouze tehdy, kdy je potřeba, např. při
předjíždění.

Jedinečnou schopnost systému nepřetržitě
měřit děje uvnitř spalovacího prostoru a tedy řídit spalovací
proces na optimální výkon, spotřebu a emise výfukových plynů,
umožňuje 32-bitový mikroprocesor Motorola s programem, ve
kterém jsou v paměti uloženy ideální jízdní stavy. Stálým
srovnáváním se skutečnými poměry počítač optimalizuje vstřikování
paliva, plnící tlak a zapalování. Kapacita počítače byla vědomě
předimenzována, aby mohla být do něj integrována budoucí
rozšíření systému.

Hlavní součásti

systému Trionic jsou:

Součásti  Trionicu

  1. řídící jednotka s 32-bitovým procesorem
  2. snímač teploty v sacím potrubí
  3. kazeta zapalování
  4. snímač u klikové hřídele
  5. vstřikovací ventily
  6. snímač tlaku v sacím potrubí

Řídící jednotka je ve vozech SAAB umístěna
vlevo v prostoru přední mezistěny. Na dolním okraji má
proveden větrací otvor. Kryt řídící jednotky je uzeměn na
karosérii separátní zemnící licnou, aby se potlačilo rušení
rozhlasového příjmu. Řídící jednotka se připojuje 40-ti kolíkovým
konektorem.

Kazeta zapalování je umístěna ve válcové
hlavě. Zapalování je vícejiskrové kapacitní, se čtyřmi
zapalovacími cívkami. Zapalovací svíčka každého válce má svou
vlastní cívku, která se nachází přímo nad ní. Tím odpadá nejen
rozdělovač, ale i vn kabely zapalování, což zaručuje spolehlivé
vytvoření jiskry. Tento systém, nazvaný přímé zapalování (Direct
Ignition — DI) zapaluje se zapalovacím napětím 40 000 V,
zatímco obvyklé indukční systémy pracují jen se 25 000 V. I
při nižším napětí baterie jsou vytvářeny dostatečně intenzivní
výboje. Trionic toleruje zřetelně větší rozdíly
v mezielektrodových vzdálenostech u svíček jednotlivých
válců, takže proti jiným systémům je životnost svíček značně
větší.

Nárůst vysokého napětí probíhá asi 20-krát
rychleji, než u běžných zapalování. Vyplývá to z použití
kapacitního způsobu hromadění energie pro zažehnutí směsi.
Energie se hromadí v kondenzátoru, nikoliv
v magnetickém poli zapalovací cívky. Cívka působí pouze jako
transformátor zvyšující napětí nahromaděné na kondenzátoru na
velikost potřebnou k přeskoku jiskry mezi elektrodami
svíčky. Rozměry a počet závitů vinutí takové zapalovací cívky
jsou menší, což dovoluje její realizaci mnohem vhodnějším
způsobem, než u cívkových zapalování. Provedení takové cívky je
patrné z obrázku.

Cívka

Kromě optimálních jisker i při vysokých
otáčkách motoru dovoluje tento systém generovat při studeném
startu místo jediné jiskry jejich řadu. Při teplotách motoru pod
0 stupňů C je trs jisker generován v rozsahu od 10 stupňů
před horní úvratí do 60 stupňů za ní.

Je-li pokus o
start proti očekávání marný a motor nenastartuje, přivádí se tato
série jisker současně ke všem válcům a spálí
saze nebo kondenzáty paliva na elektrodách zapalovacích svíček.
Výsledkem je rychlejší a bezpečnější nastartování. Při běžném
startu jsou během deseti za sebou následujících zažehnutí
přiváděny výboje ze zapalování současně ke dvěma válcům. Společně
jsou napájeny válce 1 a 4, případně 3 a 3. Po proběhnutí 10-ti
následných spalovacích procesů přejde systém na synchronizaci
pořadí jisker a vstřikování paliva v rámci správného sledu
válců (1-3-4-2). Ovšem pouze tehdy, má-li informaci, že ve všech
válcích probíhá odpovídající spalování. Tuto informaci dostává
řídící jednotka signálem snímače u klikové hřídele, a zejména
z ionizačního proudu, protékajícího zapalovacími
svíčkami.

Kazeta

Po každém shoření směsi
vznikají ve spalovacích prostorech elektricky nabité molekuly –
ionty — jejichž množství je dáno kvalitou spalování. Stupeň
ionizace se může měřit přes zapalovací svíčku tím, že se po
zapálení směsi přiloží na její elektrody (tedy přes dráhu jiskry)
malé elektrické měrné napětí. Čím více iontů vzniklo, tím lépe
protéká proud mezi elektrodami. Tak lze rozpoznat jak vynechání
zážehu, tak detonační hoření (viz dále).

Hmotnost
spalovacího vzduchu, údaj nezbytný pro přípravu správného složení
směsi je u systému Trionic určován ze signálů snímače tlaku
v sacím potrubí a snímače teploty vzduchu v tomto
potrubí.

Snímač tlaku v sacím potrubí, na rozdíl
od mnoha obdobných systémů jiných výrobců, je umístěn mimo
řídící jednotku. Jeho úkolem je plynulé měření tlaku
pocházejícího od nasávaného vzduchu a to v místě vtoku do
sběrného sacího potrubí. Délka a materiál hadičky spojující
snímač tlaku se sacím potrubím, jsou rozhodující pro přesnost
měření, takže je snímač umístěn vpravo na přední mezistěně, čímž
je měřící místo asi o metr blíže, než je běžné u jiných systémů.
Hlavním prvkem snímače je polovodičový krystal, využívající
piezoelektrického jevu. Na povrchu krystalu je vytvořen odporový
můstek, kterým protéká stejnosměrný proud. Vlivem deformací
krystalu působením tlaku přiváděného z potrubí, se mění
proud protékající můstkem. V elektronických obvodech snímače
jsou jeho změny převáděny na napěťové tak, že při nízkém tlaku je
napětí nízké a vysoký tlak naopak vede k jeho nárůstu.
Současně se provádí teplotní kompenzace, takže při změně tlaku od
–78 kPa od +75 kPa se napětí mění od 0.4 V do 3.3
V výstupní hodnoty snímače. Provedení snímače je
zjednodušeně na obrázku.


Tlakoměr

Membrána

Snímač teploty v sacím potrubí je do
potrubí vešroubován. Nasávaný vzduch proudí otvorem provedeným
v měřící hlavici snímače. Měřícím článkem
snímače je polovodičový odpor se záporným tepelným součinitelem.
Velikost odporu se se stoupající teplotou vzduchu zmenšuje. To má
za následek, že řídící jednotka dostává při velmi nízkých
teplotách signál s poměrně vysokým napětím (asi 4.5
V při –30 stupňů C), zatímco při nejvyšších teplotách
vzduchu je napětí nízké (např. 0.7 V   při +80 stupňů C).
Hodnota odporu se přitom mění od 20 až 30 kOhm do 300 až 360
kOhm.

Teploměr

Vstřikování

Podle takto zjištěných údajů vypočítá řídící
jednotka množství vstřikovaného paliva, čímž je zajišťováno
potřebné složení palivové směsi. Ventily vstřikující palivo pro
jednotlivé válce jsou individuálně řízeny. Každý vstřikovací
ventil vstřikuje palivo proti oběma sacím ventilům válce, tj. ze
dvou trysek. Tak může být palivo dávkováno a přiváděno
s větší přesností.

Před otevřením vstřikovacího
ventilu vypočítá řídící jednotka přesně vstřikované množství
paliva, s přihlédnutím k současnému zatížení, otáčkám a
teplotě motoru atd. Zlomek sekundy před ukončením vstřiku ověří
systém, zda řidič nezměnil od posledního výpočtu polohu plynového
pedálu a zda je potřebná případná korekce.

Rozsah regulace vstřikovaného množství sahá od
2 milisekund až po celkovou pracovní fázi (prakticky spojité
vstřikování). Zejména tento velký regulační rozsah palivové
soustavy je důležitým faktorem, bude-li v budoucnu použito
alternativních paliv, jako ethanol nebo methanol, případně jejich
směsi se stávajícím palivem.

Systém Trionic je
vybaven sekvenčním vstřikováním, takže jednotlivé vstřikovací
ventily jsou řídící jednotkou kontrolovány a řízeny podle pořadí
válců motoru. V závislosti na množství přiváděného vzduchu a
jeho teplotě a na teplotě chladící kapaliny (motoru), zatížení
motoru a případně na sklonu k detonačnímu hoření, je ke
každému válci motoru palivo přiváděno v přesném čase a ve
správném množství. Kromě toho dostává řídící jednotka ze snímače
kyslíku (lambda sondy) nepřetržitě informaci o složení výfukových
plynů, který taktéž ovlivňuje stanovení množství paliva.

Sled vstřikování paliva, ale i zážehy
jednotlivých válců, je určován řídící jednotkou podle signálu ze
snímače u klikové hřídele, spolu s tzv. signálem detekování,
který nahrazuje informaci ze snímače polohy vačkové hřídele,
používaného u jiných obdobných (bezrozdělovačových) systémů.

Snímač u klikové hřídele používá Hallova prvku
a je montován na motorovém bloku. Ke snímači patří dále kotoučová
clonka, která je spojena s řemenicí klikové hřídele.
V kotouči clony se nacházejí dvě větší a jedno menší
vybrání, která jsou při otáčení klikové hřídele registrována
Hallovým prvkem a slouží jako informace, jakou polohu zaujímají
v bodě měření písty v jednotlivých válcích. Signál ze
snímače má pravoúhlý průběh, s napětím 12 V, je-li Hallův
prvek odstíněn clonkovým kotoučem a s nulovým napětím,
prochází-li snímačem vybrání v clonce.

Signál
detekování je vytvářen obdobně jako výše popsané snímání stupně
ionizace ve spalovacím prostoru válce. Jak bylo uvedeno, ve válci
dochází po přivedení měrného napětí na zapalovací svíčku
k průtoku slabého proudu. V proudových okruzích
zapalovacích svíček válce 1 a 2, případně 3 a 4 jsou instalovány
vzorkovací obvody, ve kterých ionizační proud indukuje signál,
který pak slouží spolu se signálem snímače u klikové hřídele, pro
stanovení správného sledu zážehů a vstřikování.

Podobně jako u zapalování je i u vstřikování
použito při startování režimů odlišných od jízdních. Již při
zapnutí klíčku zapalování do první polohy je vyslán vstřikovací
soupravě první impuls a ještě před startem je na sací ventily
všech válců vstříknuto menší množství paliva, aby se usnadnil
start. To se provádí až do teploty motoru 64 stupňů C, kterou
měří snímač teploty chladící kapaliny, s obdobným
polovodičovým odporem, jaký má snímač teploty nasávaného vzduchu.
Množství je pak řízeno v závislosti na skutečné teplotě
motoru.

Pro první vstříknutí paliva po začátku
otáčení spouštěče, zvolí řídící jednotka systému podle určitých
parametrů jeden z válců. To znamená, že zážehové jiskry jsou
sice přiváděny blokově k válcům 1 a 4, případně 2 a 3, ale
přívod paliva je přiřazen od začátku jen na jediný válec. Teprve
po deseti spalovacích procesech jsou zážehy a vstřikování
synchronizovány ve správném sledu.

Protože u řídící
jednotky Trionic zůstávají její některé funkce po vypnutí
zapalování udržovány ještě 15 minut, nejsou při případném novém
startu během této doby výše popsané „předstartovní “ funkce
zařazovány.

Vstřikované množství paliva je závislé i
na zatížení motoru. Během akcelerování, např. při předjíždění, je
vstřikované množství zvyšováno, naproti tomu během popojíždění
s častými deceleracemi se naopak toto množství snižuje.
Potřebná informace pro řídící jednotku je dodávána signálem
z potenciometrického snímače polohy škrtící klapky. Signálem
je stejnosměrné napětí, jehož hodnoty se plynule mění od 0.2
V ve volnoběžné poloze do asi 4 V při poloze
maximálního otevření škrtící klapky.

Podle tohoto signálu a jeho změn koriguje
řídící jednotka nejen vstřikované množství paliva a předstih
zážehu, ale protože je Trionic určen pro řízení chodu
přeplňovaných motorů, řídí i plnící tlak. U přeplňovaných motorů
je množství spalovacího vzduchu závislé na plnícím tlaku (a
samozřejmě i na teplotě přeplňovaného vzduchu). Podle hmotnosti
spalovacího vzduchu se řídí vstřikované množství paliva a to tak,
aby bylo dosaženo stechiometrického složení směsi, což je
podmínkou maximální účinnost i použitých katalyzátorů.
Vstřikované množství je řízeno podle signálu ze snímače kyslíku
(lambda sondy) ve výfukovém potrubí.

Plnicí tlak

Plnicí tlak je ovládán obtokovým ventilem
turba. Jak již bylo uvedeno, je tento tlak měřen snímačem
v sacím potrubí. V případě překročení hodnoty, která
byla pro dané provozní podmínky řídící jednotkou vypočtena, změní
se střída taktovacího ventilu přeplňování, tím se změní ovládací
tlak v  komoře obtokového ventilu (waste gate valve)
turba a ventil otevře obtok výfukových plynů. Obtokem se sníží
jejich množství, pohánějící turbínu spřaženou s dmychadlem,
zvyšujícím plnící tlak nasávaného vzduchu. Otáčky turbíny
poklesnou a tlak plnícího vzduchu se sníží. Tím i množství
vzduchu přiváděného do sacích kanálů válců motoru. Děj je
zakreslen schématicky na obr.

Turbodmychadlo

Plnící tlak je snižován i tehdy,
dojde-li ke vzniku detonačního hoření, což je zjišťováno podle
změn ionizačního proudu, jak bylo v předchozím popsáno.
Ionizační proud je měřen v jednotlivých válcích před nebo po
okamžiku zážehu. Takto je odstraňován problém odlišení
ultrazvukových signálů registrujících vznik detonačního hoření od
jiných mechanických hluků z provozu motoru, např. klepání
ventilů apod., který je obvyklý u zaznamenávání těchto jevů
piezoelektrickými snímači na motorovém bloku.

Plnící tlak turbodmychadla je řízen tak, aby
jeho maximální hodnota byla dosahována jen při krajní poloze
plynového pedálu (největší „plyn“). Pokud dojde ke vzniku
„klepání“, je mimo snížení plnícího tlaku korigován i předstih
zážehu a doba vstřikování paliva.

Další funkce

Jakýmsi zvláštním případem řízení plnícího
tlaku je omezování kroutícího momentu motoru při zařazení
zpáteční rychlosti. Řídící jednotka dostává informaci napětím od
spínače couvacích světel a na základě tohoto signálu nastaví
plnící tlak na jeho základní, tj. nejnižší používanou úroveň.

Jako všechny soudobé systémy řízení chodu
motoru je i Trionic vybaven soustavou odvětrávání palivové
nádrže. Tato soustava omezuje emise HC, které vznikají
v důsledku zahřívání paliva v nádrži buď tepelným
přenosem zvenku, nebo pocházející od přebytečného paliva
vracejícího se od vstřikovacích ventilů a ohřátého
v motorovém prostoru. Benzinové výpary jsou zadržovány v
nádobce s aktivním uhlím; připojené k odvzdušňovací
hadičce palivové nádrže. Nádobka je dále propojena přes
regenerační ventil se sacím potrubím a mimo to je spojena s
volným prostorem. Regenerační ventil dávkuje proud
vzduchu, který při jeho otevření je nasáván z  okolí a
strhává palivo nahromaděné v aktivním uhlí. Tím je uhlí
regenerováno. Ventil je ovládán řídící jednotkou tak, aby nádobka
s  aktivním uhlím byla dostatečně dlouho promývána a přitom
bylo složení směsi co nejblíže stechiometrickému poměru, tj.
.. Když je ventil
otevřen, provede řídící jednotka ochuzení směsi zmenšením
množství vstřikovaného paliva. Potřebné ochuzení, které
kompenzuje nadbytek paliva od přívodu z odvětrávací nádobky,
je určováno podle signálu ze snímače kyslíku – tj. lambda sondy.
Tento snímač je elektricky předehříván, aby se co nejdříve
dosáhlo jeho potřebné provozní teploty.

Takto řešený
systém zabezpečuje s třísložkovým katalyzátorem následující
úrovně emisí škodlivin.

CO [g/km] HC [g/km] NOx [g/km]
Saab 9000 2.3 Turbo Trionic 0.95 0.10 0.09
Limity předpisu Kalifornie 1993 2.10 0.16 0.25
*Limity Euro II (1996) 2.62 0.32 0.27
*Návrh Euro III (2000) 2.22 0.19 0.15
Návrh Kalifornie 1999 1.10 0.08 0.125
*Návrh Euro IV (2005) 0.83 0.075 0.075
Saab s předkatalyzátorem 0.80 0.07 0.08

*Údaje podle Automotive Industries 3/1998.

Z tabulky je zřejmé, že pro splnění
připravovaných předpisů pro léta po roku 2000 je potřebné doplnit
systém pouze o předkatalyzátor, předřazený použitému
třísložkovému.

Součástmi Trionicu jsou další
soustavy jako např. stabilizace volnoběžných otáček řízením
množství plnícího vzduchu, obtékajícího uzavřenou škrtící klapku.
Nastavení provádí ventil volnoběžného vzduchu, který je ovládán
signálem z řídící jednotky. Udržuje volnoběžné otáčky na
hodnotě 850 min..
Řídící jednotka je naprogramovaná na zvýšení volnoběžných otáček,
je-li škrtící klapka uzavřena odstavením plynu při jedoucím
vozidle. Informaci dostává ze snímače rychlosti vozidla.
Současně s řízením množství volnoběžného vzduchu je
nastavováno množství vstřikovaného paliva a předstih zážehu je
optimalizován na minimum emisí škodlivin. Doplňující informací
pro řízení všech tří parametrů je signál ze snímače teploty
motoru.

U vozidel vybavených automatickou převodovkou
jsou volnoběžné otáčky stojícího vozidla zvyšovány při přepnutí
voliče rychlosti z  polohy „neutrál“ nebo „parkování“ do
kterékoliv jiné, tj. R (couvání), D (jízda), 1, 2 a 3. Řídící
jednotka Trionicu je o tom informována napětím baterie přivedeným
z přepínače soustavy automatické převodovky.

Trionic je přizpůsoben i pro součinnost s
řízením dalších soustav, kterými může být vozidlo
vybaveno. Tak např. plnící tlak je nastavován na základní úroveň
při brzdění, nebo při zapnutí omezovače rychlosti jízdy, podobným
způsobem jako při zařazení zpáteční rychlosti, nebo při
volnoběhu.

Některé verze jsou
vybaveny signalizací k přeřazení na vyšší rychlostní stupeň,
která se uvádí do funkce, jestliže zatížení motoru klesne pod
určitou úroveň a současně otáčky motoru dosáhnou naprogramované
hranice. Otáčky při kterých se signalizace rozsvítí jsou závislé
na tlaku v sacím potrubí a na zařazeném rychlostním
stupni.

Samozřejmostí je vybavení
systému obvody vlastní diagnostiky, odpovídající předpisu OBD II.

Trionic fy SAAB 5.00/5 (100.00%) 1 vote


banner pro vstup do katalogu MJauto
Sdílejte: