Dávkovani paliva

end-logo
Sdílejte:

 

Vliv motoru na dávkování paliva

RNDr. Bohumil Ferenc, únor 2000

 


 

 


 

Dávkování paliva není ovlivňováno jen hmotností
nasávaného vzduchu. Z poměru paliva a vzduchu pouze vyplývá
složení směsi. To ale musí také vycházet z provozních podmínek
motoru. Ty jsou dány zejména jeho otáčkami, zatížením a provozní
teplotou. Podle těchto vlivů se mění požadavky na složení směsi,
které musí regulační systém nastavit. Proto jsou nedílnou
součástí regulačního systému složení směsi snímače jednotlivých
veličin, které je třeba brát v úvahu, aby se při všech
předpokládaných provozních podmínkách zajistil optimální chod
motoru. Tím se rozumí nejen spotřeba zaručovaná výrobcem vozidla
a úroveň emisí škodlivých látek požadovaná zákonnými předpisy,
ale i startovatelnost a jízdní vlastnosti, jako je zrychlení,
hlučnost chodu a další chování vozidla i motoru.

Snímače otáček a polohy klikové a/nebo vačkové hřídele

se volí podle druhu vstřikování a požadavků na
přesnost okamžiku vstřiku paliva.

Druhem vstřikování se rozumí jednak spojité,
nebo časované, druhé z nich se pak dělí na simultánní, skupinové
nebo sekvenční.

U spojitého vstřikování

je palivo vstřikováno během chodu motoru od
jeho startu prakticky nepřetržitě, s výjimkou případu decelerace
motorem, kdy se dodávka paliva přeruší tak dlouho, pokud otáčky
motoru příliš neklesnou. Naopak při maximálním zatížení motoru,
kdy je škrtící klapka zcela otevřena, musí být v určitém rozmezí
otáček motoru směs obohacena, aby byl kroutící moment v celém
rozsahu maximální. Tím se kompenzuje ochuzování a obohacování
směsi vlivem vzduchových pulsací v proudu nasávaného vzduchu.
Tato regulace zabezpečuje i v celém otáčkovém rozsahu přibližně
stálou úroveň emisí CO (při maximálním zatížení motoru).

Soustava KE Jetronic fy Bosch provádí např.
obohacení směsi v rozmezí otáček 1500 ÷ 3000
min-1 a nad 4000 min-1. Ke snímání otáček
slouží obvykle snímač v rozdělovači. U elektronických zapalování
se informace odebírá ze svorky -1- zapalovací cívky, u
bateriových zapalovacích soustav z kontaktu přerušovače v
rozdělovači.

Snímání polohy klikové nebo vačkové hřídele se
u tohoto druhu vstřikování ze zřejmých důvodů nepoužívá. Protože
snímaná informace o otáčkách klikové hřídele motoru slouží pouze
pro řízení množství vstřikovaného paliva, nikoliv však pro řízení
začátku vstřikování, může být snímač v rozdělovači jakýkoliv,
který je použit pro spouštění zážehu.

Simultánní vícebodové vstřikování a vstřikování
centrální,

 

tj. s místem společného vstřiku u škrtící
klapky, ale vyžadují i informaci o poloze klikové hřídele, ke
které se vztahuje okamžik začátku vstřikování. Pro tyto druhy
vstřikovacích soustav se používá buď typ snímače, který umožní
přesně nastavit okamžik vstřikování mezi jednotlivými zážehy,
nebo je problém řešen elektronicky s využitím synchronizace
signálem zážehu z výstupu zapalování.

V prvním případě je obvykle použito snímače s
Hallovým prvkem a s hrníčkovou clonou z feromagnetického
materiálu, která prochází při otáčení hřídele rozdělovače mezerou
mezi prvkem a permanentním magnetem, který je rovněž součástí
snímače. V cloně jsou provedeny výřezy, které umožní působit
magnetickému poli na Hallův prvek a tím vzniká na jeho výstupu
napěťový signál. Vstoupí-li do mezery clona, magnetické pole na
prvek nepůsobí a jeho výstupní napětí klesne na nulu. Napěťové
změny jsou zpracovány elektronickým tvarovacím obvodem a z jeho
výstupu vychází obdélníkový signál se skokovými změnami napětí.
Tento typ snímače potřebuje také stejnosměrné napájecí napětí,
jinak výstupní signály nevytváří. Obvykle je využíváno náběžné
hrany signálu pro řízení začátku vstřikování (a řízení úhlu
sepnutí zapalování), zatímco jeho závěrná hrana určuje okamžik
zážehu.

Počet výřezů v cloně odpovídá počtu válců
motoru, takže signál musí být elektronickou jednotkou upraven
tak, aby na jednu otáčku rozdělovače (tj. vačkové hřídele) byly
vytvořeny dva impulsy začátku vstřikování, protože vstřik je
prováděn při každé otáčce hřídele klikové, která se otáčí
dvojnásobnou rychlostí než vačková.

Jiný typ snímače v rozdělovači tvoří induktivní
snímače. Využívají změny magnetického toku ve vinutí, které je
spolu s permanentním magnetem a pólovými nástavci hlavními díly
takového snímače. Vinutí spolu s magnetem tvoří obvykle jeho
stator, pólové nástavce, přes které se magnetický tok uzavírá,
tvoří rotor. Při otáčení rotoru umístěného na hřídeli rozdělovače
se mění šířka vzduchové mezery mezi pólovými nástavci a
magnetem, takže se mění magnetický odpor obvodu a tedy magnetický
tok. Jeho změnou se ve vinutí indukuje střídavé napětí. Počet
pólových nástavců je shodný s počtem válců motoru a jeho
amplituda se mění s počtem jeho otáček, proto je také třeba
zpracovat signál tak, aby za jednu otáčku rozdělovače byly
generovány dva impulsy začátku vstřikování. Tento typ snímačů
nepotřebuje napájecí napětí, ale výstupní signál dodává jen při
pohybu, tj. při otáčení rozdělovače. Tvar pólových nástavců
rotoru z feromagnetického materiálu se u zapalovacích souprav
řady výrobců podstatně liší, což zřejmě souvisí se způsobem
zpracování výstupního signálu snímače v elektronické jednotce a
to nejen pro zapalování, ale i pro vstřikování.

Někteří výrobci využívají zapalování
vytvářejícího při startu trs jisker, který je rozdělován k
jednotlivým válcům rotujícím rozdělovačem. V takovém případě
nemůže být signál zapalování použit pro určení začátku
vstřikování. Obvyklým řešením jsou dva snímače v rozdělovači. Pro
zapalování induktivní a pro vstřikování s Hallovým prvkem.

Snímače nejsou mechanicky natáčeny, takže při
startování je předstih zážehu dán základním nastavením
rozdělovače, stejně tak začátek vstřikování. Přitom je signál
induktivního snímače přiváděn do zapalovacího elektronického
modulu, umístěného rovněž v rozdělovači. Pro řízení začátku
vstřikování slouží signál Hallova snímače, který je přiváděn do
elektronické řídící jednotky. Jakmile motor nastartuje, odpojí se
asi po 5 až 15 s vstup modulu zapalování od induktivního snímače
a připojí se k výstupu řídící jednotky, sloužícímu k řízení
zážehu i úhlu sepnutí primárního proudu zapalovací cívky. Oba
parametry jsou v řídící jednotce nastavovány nejen podle otáček
motoru, ale i podle jeho dalších parametrů, obdobně jako začátek
vstřikování a jeho délka.

Mezi snímače otáček motoru umísťovanými do
rozdělovače patří i optoelektronický snímač. Tento snímač obvykle
sestává ze světloemitující diody (LED) a fototranzistoru, které
jsou uspořádány v dílu tak, aby osa maximálního vyzařování diody
a maximální citlivosti fototranzistoru byly totožné. V mezeře
mezi diodou a tranzistorem se při otáčení rozdělovače pohybuje
terčík s výřezy. Jestliže paprsek světla z diody prochází výřezem
terčíku, fototranzistor je sepnut a vede elektrický proud.
Jestliže je v mezeře neprůhledná část terčíku, přeruší světlo a
tranzistor vypíná. Pro funkci snímače je tedy nezbytné jeho
napájení elektrickým napětím, obdobně jako u Hallova prvku.
Signál fototranzistoru je elektronicky zpracováván na obdélníkový
tvar, podobný výstupu Hallova snímače.

Vícebodové skupinové vstřikování

již s přesností určení polohy klikové hřídele,
kterou poskytují snímače v rozdělovači, nevystačí. Proto používá
nejčastěji snímače nebo snímačů, umístěných u klikové hřídele.
Snímač, nebo snímače, musí snímat nejen otáčky klikové hřídele,
ale i její polohu, buď spojitě, nebo jen některých hodnot, které
zpravidla odpovídají horním úvratím jednotlivých válců motoru. V
každém případě je potřebné odlišit polohu horní úvrati 1. válce
od poloh válců ostatních, protože informace o této poloze je
využívána také pro řízení parametrů zapalování a pro jejich
kontrolu, zejména průběhu charakteristik předstihu zážehu.

Podle vlastností řídící elektroniky se používá
buď dvou snímačů, z nichž jeden snímá spojitě, nebo i diskrétně
(vybrané hodnoty), polohu klikové hřídele. Druhý pak slouží jako
generátor referenční značky, která synchronizuje činnost řídící
elektroniky. Poloha „referenční“ značky odpovídá obvykle poloze
horní úvrati 1. válce motoru. Tato referenční značka může být
využívána jako informace o otáčkách klikové hřídele, když v
elektronické jednotce je měřen počet jejich impulsů za časovou
jednotku (obvykle 1 s). Při spojitém snímání polohy klikové
hřídele může být použito jiného způsobu stanovení počtu otáček,
změřením počtu impulsů odpovídajících úhlovému dělení obvodu
rotoru snímače, během určitého časového intervalu. Ten pak může
být mnohem kratší než 1 s, takže rychlost měření je větší a může
být zjišťována i nerovnoměrnost chodu motoru, způsobená rozdílným
výkonem jednotlivých válců motoru.

Jinou možností je použití jediného snímače,
který pak snímá polohu horní úvrati prvního válce jako referenční
značku, i ostatní polohy klikové hřídele, ať spojitě (tj. po
malých úhlech) nebo diskrétně (polohy HU ostatních válců). Snímač
musí být řešen tak, aby elektronika byla schopna jednotlivé
signály rozlišit. Při snímání otáček se využívá některého z výše
popsaných způsobů.

Rotor snímačů bývá pevně spojen s klikovou
hřídelí, takže jeho průměr je podstatně větší než u snímačů
umístěných v rozdělovači. Stator snímače je umístěn na klikové
skříni v poloze dané konstrukcí motoru, která je pevně stanovena
mechanicky. Tím odpadá potřeba nastavení základní polohy, protože
ta je dána při výrobě motoru. Další předností je mnohem větší
přesnost rozlišení polohy klikové hřídele (úhlu jejího natočení),
související s rozměrem rotoru snímače.

Snímače pracují buď na principu změny
magnetického odporu (induktivní), nebo s Hallovým prvkem. Svými
vlastnostmi se tedy neliší od dříve popsaných. Rozdíly v
parametrech, především jejich podstatně vyšší přesnost určení
polohy klikové hřídele, souvisejí s konstrukčním řešením snímače.

Snímače induktivního typu používají tyčinkového
permanentního magnetu, na jehož pólovém nástavci z
feromagnetického materiálu, nejčastěji měkké oceli, je navinuto
vinutí snímače. Celý stator snímače je uložen na určeném místě
klikové skříně.

Rotorem snímače bývá buď ozubený věnec
setrvačníku, nebo řemenice klikové hřídele opatřená potřebnými
výstupky, případně zvláštní disk s výřezy, namontovaný na
hřídeli. Při otáčení klikové hřídele se mění magnetický tok
procházející pólovým nástavcem a ve vinutí snímače se indukuje
napětí signálu. Jeho amplituda je závislá na rychlosti otáčení
klikové hřídele, takže musí být v elektronické jednotce nejprve
upravena na obdélníkový signál stejné velikosti. Pro určení
otáček a polohy klikové hřídele se pak použije některého z výše
uvedených způsobů, tj. změření časového intervalu mezi signálem
referenční značky a signály ostatních značek, nebo změřením počtu
značek za určitý časový interval. Elektronickým zpracováním
(např. násobením počtu signálů od úhlových značek) lze přesnost
určení polohy klikové hřídele dále zvýšit.

Amplituda signálu těchto snímačů je závislá i
na velikosti vzduchové mezery mezi výstupky (zuby) rotoru a
pólovým nástavcem (jádrem) statoru. Proto je potřebné dodržovat,
případně i kontrolovat, velikost mezery předepsanou výrobcem.
Jiné nastavení není potřebné.

Snímače s Hallovým prvkem používají obvykle
kotouč s výřezy, který prochází mezerou mezi magnetem a Hallovým
prvkem, podobně jako u snímače v rozdělovači. Snímač potřebuje
pro svoji funkci napájecí napětí, ale jeho rotor se nemusí
pohybovat, signál je závislý na mezerách v rotorovém disku.

Vícebodové sekvenční vstřikování

potřebuje pro svoji funkci nejen informaci o
poloze klikové hřídele, ale i o poloze vačkové. Ke vstřikování
paliva má dojít jen u válce, ve kterém probíhá sací zdvih.
Protože vačková hřídel se otáčí poloviční rychlostí než kliková,
přichází signál značky polohy horní úvrati 1. válce ze snímače u
klikové hřídele dvakrát za jednu otáčku této hřídele. Jen podle
něj tedy nelze rozlišit, zda je válec v sacím nebo v pracovním
(expanzním) zdvihu. Pro správnou funkci vstřikování (ale i pro
bezrozdělovačového zapalování s jednojiskrovými cívkami), je
nezbytná informace o poloze hřídele vačkové, ze které se
jednoznačně rozliší, o který zdvih válce jde. Z obou informací
pak řídící jednotka stanoví okamžik začátku vstřikování pro
trysky jednotlivých válců. Délka vstřiku může být ale určována ze
signálů snímačů jiných veličin, charakterizujících provozní stav
motoru, tj. zatížení, teplotu a otáčky, i když poslední bývají
odvozovány od signálu snímače polohy klikové nebo vačkové
hřídele, jak bylo v předchozích odstavcích popsáno.

Snímače pro určení polohy klikové a vačkové
hřídele zpravidla dodávají signály vzájemně nezávislé, přestože
jsou většinou společně používány pro stanovení okamžiku aktivace
příslušné funkce. Z řady technických i patentových důvodů
používají různí výrobci některé z následujících kombinací obou
snímačů:

Jeden snímač u klikové hřídele a jeden u vačkové

Oba snímače jsou samostatnými díly
namontovanými, nebo spojenými s příslušnou hřídelí. Snímač u
klikové hřídele vytváří v každém případě signály odpovídající
polohám horních úvratí jednotlivých válců, přičemž značka HÚ 1.
válce může mít jiný tvar než ostatní. Některé typy navíc i další
signály, odpovídající úhlům polohy klikové hřídele mezi úvratěmi.
Podle konstrukce motoru může být i počet značek horní úvrati
poloviční, než je počet válců. Doplňujícím signálem pro určení,
kterému válci ze spřažené dvojice signál přiřadit, poskytuje v
tomto případě signál ze snímače u hřídele vačkové.

Snímač u vačkové hřídele má poskytnout
informaci, ze které se určí zmíněné přiřazení. Může to být jediná
značka z úplnou otáčku vačkové hřídele, která souhlasí s polohou
horní úvrati prvního válce. Tvar značky HÚ 1. válce ze snímače u
klikové hřídele se nemusí lišit od značek ostatních úvratí.

Nebo jinou možností je použití dvou značek
signálu snímače, které jsou posunuty o 90° natočení
vačkové hřídele a za druhou značku je mezera zbývajících
270°. Jestliže se první z dvojice sesouhlasí se
značkou HÚ 1. válce na klikové hřídeli, bude druhá značka dvojice
souhlasit se značkou HÚ 3. válce (předpokládá se, že rotor
snímače polohy klikové hřídele má 4 značky HÚ posunuté vzájemně
po 90°). Mezera 270° na vačkové hřídeli
značí 540° na hřídeli klikové, takže zbývající
půlotáčka této hřídele (180°) a celá otáčka
následující (360°) bude beze značky ze snímače hřídele
vačkové. Teprve po ukončení druhé otáčky klikové hřídele přijdou
značky z obou snímačů, což značí opět HÚ 1. válce a 2. značka
dvojice z vačkové hřídele se zase sejde se značkou HÚ 3. válce ze
snímače klikové. Starší typy používají snímače se dvěma
statorovými vinutími. Jedno je použito pro válce 1 a 3. Druhé je
úhlově posunuto a slouží pro válce 2 a 4.

Jeden snímač u klikové hřídele

vytvářející signály o polohách klikové i
vačkové hřídele, je používán např. u některých modelů vozů GM.
Jde o snímač s Hallovým prvkem, jehož rotor spřažený s klikovou
hřídelí má výřezy v místech odpovídajících horním úvratím
jednotlivých válců. Výřez pro HÚ 1. válce má pravděpodobně
odlišný výřez, takže značka bude rozdílná od ostatních tří. Ta se
pak v elektronickém obvodě snímače podělí dvakrát, což odpovídá
polovičním otáčkám vačkové hřídele. Výsledkem je jediná značka za
úplnou otáčku této hřídele. V tomto případě ovšem nejde o
vzájemně nezávislé signály, i když výstup signálů polohy každé z
hřídelí je samostatný.

Pozn. Podrobnější popis snímače se nepodařilo získat, proto jde
spíše o odhad způsobu funkce.

Jediný snímač otáček a polohy klikové hřídele

 

spolu s informací, ve kterém válci probíhá
pracovní (expanzní) zdvih, je použit u soustavy Trionic fy Saab.
Ve snímači je použito Hallova prvku a clonového kotouče se třemi
výřezy. Dva z nich jsou stejně velké, třetí je poněkud menší.
Každý z větších výřezů označuje polohu horní úvrati dvojice
spřažených válců (soustava je určena pro čtyřválcový motor).
Menší výřez udává, o kterou dvojici jde.

Pro určení, ve kterém válci z příslušné dvojice
probíhá pracovní zdvih, je využito ionizačního proudu
protékajícího obvodem zapalovací svíčky válce, ve kterém došlo k
zažehnutí směsi. Po zažehnutí vzniknou ve spalovacím prostoru
elektricky nabité molekuly – ionty. Přivede-li se na svíčku
tohoto válce malé stejnosměrné napětí, bude přes její elektrody
protékat ionizační proud, který vytvoří na omezovacím odporu v
obvodu napětí, které se použije jako signál pro určení pracovního
válce. Měřící okruh je společný vždy pro dva válce, jejichž horní
úvrati jsou posunuty o 180°. U soustavy Trionic jsou
to válce 1 a 2 a druhá dvojice válce 3 a 4. Spolu s informací o
poloze klikové hřídele se pak jednoznačně určí, ve kterém z válců
probíhá pracovní zdvih a protože je znám sled zážehů, může dojít
k řízení začátků vstřikování, tj. určení, do kterého
následujícího válce má být palivo vstřikováno.

Jiného způsobu součinnosti jednoho snímače u
klikové hřídele spolu s informací, ve kterém válci probíhá
expanzní zdvih (zapálení a hoření směsi) používají některé modely
Peugeot a Talbot. Snímač u klikové hřídele je induktivní, jeho
rotor je proveden s větším počtem zubů, a slouží pro stanovení
otáček a polohy klikové hřídele, jak bylo v předchozím popsáno.
Informace o HÚ 1. válce je získávána snímačem navlečeným na vn
kabel z rozdělovače ke svíčce 1. válce.

Při zážehu protéká kabelem proud výboje a ve
vinutí snímače se indukuje napětí, takže jeho signál slouží jako
informace o poloze obou hřídelí. Od něj odvozuje řídící jednotka
polohy HÚ dalších válců, obdobně i polohy vačkové hřídele, při
otevření sacích ventilů jednotlivých válců.

Dva snímače na vačkové hřídeli

je způsob nejčastěji používaný u vozů
japonských výrobců, především se čtyřválcovými motory. Snímače
bývají umístěné v tělese rozdělovače, pokud je vysoké napětí jím
rozdělováno. Nebo v obdobném tělese bez rotujícího palce a víčka
s vn vývody ke svíčkám, jestliže jde o soustavu se statickým
rozdělením vn. V každém z uvedených případů ale u soustav se
sekvenčním vstřikováním. Je tomu nejen u jednojiskrových cívek,
kdy dochází k zážehu ve válci, do kterého bylo palivo
bezprostředně předtím vstříknuto, ale v některých případech i u
cívek dvoujiskrových. Je to u motorů se dvěma svíčkami ve válci,
kdy dojde k zážehu směsi ve válci s kompresním zdvihem a současně
k přeskoku u svíčky ve válci, u kterého probíhá zdvih výfukový.

Vzhledem k tomu, že snímače jsou umístěny v
utěsněném pouzdře, bývá použito nejen induktivních typů a typů s
Hallovým prvkem, ale i snímačů optoelektronických.

Další zvláštností těchto druhů je skutečnost,
že se jejich rotor otáčí poloviční rychlostí, než kdyby se snímač
nacházel u hřídele klikové. To na jedné straně usnadňuje
rozlišení válců, protože snímač horních úvratí může rozlišit
jednotlivé válce během jediné otáčky svého rotoru. Například
rotor induktivního typu používá dvou výstupků posunutých o
180°, takže pokud bude snímač seřízen tak, aby se
magnetický obvod uzavřel při průchodu prvního z nich, je-li v
horní úvrati 1. válec, pak druhý výstupek bude procházet kolem
statoru snímače v následující otáčce hřídele klikové, tedy při
horní úvrati válce se zážehem v následující otáčce, který je
spřažen s válcem prvním.

Na téže hřídeli je umístěn i rotor druhého
snímače, který má větší počet rovnoměrně rozložených výstupků,
obvykle mezi 18 až 24. Signálů tohoto snímače se využívá nejen
pro určení polohy klikové (ale i vačkové) hřídele spočítáním
počtu výstupků od značek horní úvrati, ale i otáček motoru,
změřením časového intervalu mezi impulsy (výstupky) tohoto
snímače. Ze signálů obou snímačů vypočítá řídící jednotka začátek
vstřiku pro trysky jednotlivých válců.

Optoelektronický typ snímačů používá dvou
dvojic světloemitující dioda – fototranzistor. Každá dvojice je
uspořádána obdobným způsobem jak bylo popsáno u snímačů v
rozdělovači. Obě ale mají společný disk, který je upevněn na
hřídeli snímače spojené s vačkovou hřídelí motoru. V tomto disku,
který je rotorem snímače, jsou provedeny výřezy, kterými může
procházek světlo emitované diodou na fototranzistor. V blízkosti
vnějšího obvodu disku jsou výřezy rozloženy v mezikruží, s hustým
úhlovým dělením, protože světelný svazek je velmi úzký. Tyto
výřezy procházejí optoelektronickým párem snímajícím polohu
vačkové i klikové hřídele. Pro určení horních úvratí jednotlivých
válců slouží vnitřní výřezy. Jsou rozložené na kružnici s úhlovým
dělením podle počtu válců, tj. pro čtyřválcový motor po
90°, pro šestiválcový 60° atd. Výřez
odpovídající horní úvrati 1. válce je širší než výřezy pro horní
úvrati ostatní.

Z takového uspořádání lze získat během jedné
otáčky úplnou informaci o polohách i otáčkách jak vačkové tak
klikové hřídele a stanovit začátky vstřiku jednotlivých trysek.
Snímače pro svoji funkci vyžadují napájecí napětí. Naproti tomu
je výhodná možnost nastavení snímačů ručně, bez nastartování
motoru.

Snímače s Hallovými prvky musí být rovněž
napájeny vnějším napětím. Jejich rotory jsou opatřeny výřezy,
takže při otáčení hřídele, která je společná oběma snímačům, jsou
na výstupech elektronických obvodů navazujících na Hallův prvek
signály různého tvaru. Např. u čtyřválcového motoru vozu Mazda
MX-5 vytváří jeden ze snímačů signály odpovídající horním úvratím
jednotlivých válců, tedy ve cloně rotory jsou čtyři stejně široké
výřezy nacházející se po 90° obvodu. Druhý snímač má v
rotoru dva výřezy, jeden širší a druhý užší. Mezi koncem širšího
výřezu a začátkem užšího je menší úhlová vzdálenost, než mezi
koncem užšího a začátkem výřezu širšího. Zadní strany
90° výřezů rotoru prvního snímače určují začátek
vstřiku do válce se sacím zdvihem a současně konec vstřiku do
předchozího, u kterého bylo sání ukončeno.

©irší výřez v rotoru druhého snímače
synchronizuje činnost vstřikovací soustavy. Je od něj odvozen
začátek vstřiku do 1. válce. Od užšího výřezu je odvozen začátek
vstřiku do válce spřaženého s prvním, ve kterém probíhá sací
zdvih v následující otáčce klikové hřídele. Současně v prvním
válci je zdvih pracovní (expanzní).

Z předchozích popisů snímačů polohy vačkové a
klikové hřídele je zřejmá nezbytnost současné přítomnosti signálu
horní úvrati 1. válce, buď ze snímače u klikové hřídele, nebo z
jednoho ze dvou snímačů u hřídele vačkové a k tomu signálu ze
snímače hřídele vačkové (nebo druhého z jejích dvou). Z toho
vyplývají dvě následující skutečnosti:

 

 

 

Stav startu

se nezjišťuje samostatným snímačem. Jako
informace se používá přítomnosti napětí na svorce spínače
spouštěče během zapnutí spínací skříňky vozidla do polohy „Start“
(u vozů ©koda a německé výroby je označena 50).

Snímače provozní teploty motoru

stejně jako teploty nasávaného vzduchu,
případně i teploty paliva, bývají obvykle polovodičové odpory se
záporným nebo kladným teplotním součinitelem. Hodnota jejich
odporu se tedy zmenšuje nebo zvětšuje se změnou teploty media ve
kterém se nacházejí.

Provozní teplota motoru se zjišťuje z teploty
jeho chladící kapaliny, která udává, zda je motor studený, nebo
zahřátý na provozní teplotu. U vzduchem chlazených motorů bývá
snímač jejich teploty zašroubován do motorového bloku. U
studeného motoru se provádí obohacení směsi prodloužením délky
vstřikování. U spojitého vstřikování, nebo u starších soustav
časovaného, se používalo zvláštní trysky studeného startu, jejíž
funkce a provedení byly popsány v části 2 (AE říjen 2000). Jak
tam bylo popsáno, je vstřikování prováděno nepřetržitě a probíhá
s časovým omezením. Při déle trvajícím nebo opakovaném startu se
palivo již nevstřikuje.

Doba činnosti této trysky je omezována teplotně
- časovým spínačem, který je rovněž ve styku s chladící kapalinou
motoru, jak snímač jeho teploty. Kromě toho se k němu přivádí při
startu napětí ze spínací skříňky zapalování. Teplotně časový
spínač sestává z elektricky vyhřívaného bimetalového pásku, který
podle své teploty spíná či rozepíná kontakt, přes který protéká
proud k vinutí trysky studeného startu. Doba sepnutí je závislá
na zahřátí spínače od teploty motoru a vlastním vyhřívání
elektrickou topnou spirálou. Vlastní vyhřívání je potřebné k
omezení doby vstřikování paliva, aby nedošlo k nadměrnému
obohacení směsi a s ním spojenému „zalití“ motoru. U studeného
motoru je pro stanovení doby sepnutí rozhodující výkon topné
spirály (např. při -20°C je vypnutí po 7.5 s). Má-li
motor provozní teplotu, zahřívá spínač natolik, že je tento
trvale rozepnut a zamezuje otevření trysky studeného startu.

Obohacení paliva při nízkých teplotách, tj. při
studeném startu motoru, musí být prováděno i určitou dobu po
startu, protože část vstřikovaného paliva stále ještě kondenzuje
na studených stěnách válců a sacího kanálu, čímž dochází k
ochuzení směsi. Aby se zachovalo potřebné složení směsi, musí být
vstříknuto více paliva. Druhým důvodem je, že mírně bohatá směs
hoří s vyšší spalovací teplotou a motor se dříve zahřeje. Toto
obohacení již není závislé časově ale teplotně, tedy na informaci
snímané snímačem teploty motoru. Podle ní upravuje řídící
jednotka délku otevření vstřikovacích trysek u časovaného
vstřikování, nebo průřez palivového potrubí u spojitého změnou
tlaku v dolních komorách rozdělovače paliva (viz popis v uvedené
části 2 v říjnovém AE). Odporové tělísko snímače je umístěno v
kovovém pouzdře se závitem pro našroubování motorového bloku.

V obdobném pouzdře bývá uložen i výše zmíněný
teplotně – časový spínač.

Snímač teploty paliva, pokud je v soustavě
použit, bývá umístěn v palivovém rozdělovacím potrubí k tryskám.
Signál o teplotě paliva se používá k případnému zvýšení
vstřikovacího množství, aby se vyloučilo tvoření par paliva při
teplém startu. Protože i tento typ snímače je ve styku s
kapalinou, je odporové tělísko uloženo v kovovém pouzdře.

Snímač teploty nasávaného vzduchu,

která ovlivňuje hmotnost tohoto media, bývá u
snímačů objemu nebo množství nasávaného vzduchu umísťován v
tělese těchto snímačů. U snímačů hmotnosti nasávaného vzduchu
není třeba jeho teplotu měřit.

Pokud je soustava dávkování paliva vybavena
měřičem podtlaku v sacím potrubí, podle něhož se stanoví délka
vstřiku (množství paliva), používá se samostatného měřiče teploty
nasávaného vzduchu. Ten bývá vešroubován na vhodném místě do
sacího potrubí.

Signály snímačů teploty a startování motoru
bývají většinou doplňovány informací o volnoběžné poloze škrtící
klapky (pokud se nejedná o soustavu s jejím elektronickým
natáčením). Při volnoběhu se neměří množství nebo hmotnost
nasávaného vzduchu, příslušný měřič je vynulován, takže řídící
jednotka využívá uvedené informace spolu s údaji ze snímačů
teploty motoru, případně i se signálem startu, k řízení množství
vstřikovaného paliva podle předprogramovaných hodnot.

Snímač barometrického tlaku

bývá použit u některých typů soustav, protože
motor potřebuje ve vyšších nadmořských výškách méně paliva.
Řídící jednotka podle jeho signálu zkracuje dobu otevření
vstřikovacích trysek, takže směs paliva se vzduchem je tak stále
korigována podle nadmořské výšky, ve které se vozidlo pohybuje.
Je to používáno zejména u motorů s vnitřní recirkulací výfukových
plynů, kdy jsou současně otevřeny sací i výfukové ventily.

Podle
rozdílu mezi barometrickým tlakem a tlakem v sacím potrubí se
také provádí korekce obohacení směsi při maximálním otevření
škrtící klapky.

Mnohdy bývá snímač barometrického tlaku
slučován do společného dílu se snímačem tlaku v sacím potrubí.

Napětí v napájecí síti

vozidla se využívá jako informace pro
kompenzaci jeho změn, ke kterým dochází v celém rozsahu otáček a
zatížení motoru. Na „palubním“ napětí silně závisí doba od
okamžiku příchodu řídícího impulsu k trysce do jejího úplného
otevření. Případné vzniklé zpoždění by bez korekce zkrátilo dobu
vstřiku a tím snížilo množství paliva. Proto se pokles napájecího
napětí kompenzuje prodloužením délky řídícího impulsu a podle
zmíněných změn se tato upravuje.

Měření složení směsi

Má-li soustava zabezpečit tvorbu směsi s
předpokládaným složením, je žádoucí, aby řídící jednotka
dostávala informaci o výsledku regulace a případně prováděla
potřebnou korekci množství vstřikovaného paliva. Tuto informaci
lze získat pouze z výfukových plynů, podle množství zbytkového
kyslíku. Jako snímače se používá tzv. lambda sondy. Její funkce
je založena na principu galvanického kyslíkového článku s
elektrolytem v pevné fázi.

Pevný elektrolyt je tvořen keramickým tělískem,
které je z jedné strany uzavřeno a pro plyn neprůchodné.
Povrchové plochy tělíska jsou z obou stran opatřeny elektrodami z
tenké platiny propouštějící plyn. Takto provedené tělísko je na
vnitřní straně chráněno porézní keramickou vrstvou a je umístěno
ve výfukovém potrubí, kde na něj působí výfukové plyny. Vnitřní
otevřený prostor je spojen s okolním vzduchem, který slouží jako
referenční plyn.

Použitý keramický materiál se od
350° stává vodivým pro ionty kyslíku. Liší-li se jeho
podíl na obou stranách tělíska, vzniká mezi platinovými
elektrodami elektrické napětí, které je snímáno kontakty.

Toto napětí je závislé na obsahu kyslíku ve
výfukových plynech. Jeho zbytky jsou v plynech i přebytku paliva
ve směsi. Při bohaté směsi budou hodnoty napětí 800 ÷ 1000 mV,
naopak při chudé bude jen asi 100 mV. V přechodové oblasti z
bohaté do chudé směsi se napětí mění skokově. Stechiometrické
směsi (lambda = 1.0) odpovídá napětí 450 ÷ 500 mV.

Vodivost iontů kyslíku je velmi závislá i na
teplotě keramického tělesa snímače. Průběh napětí tedy bude také
ovlivněn teplotou. Výše uvedené hodnoty jsou při pracovní teplotě
lambda sondy kolem 600°C.

I rychlost změny napětí vlivem měnícího se
složení směsi je závislá na teplotě. Při teplotě pod
350° je změna v rozmezí sekund, při 600°C
reaguje sonda v čase kratším než 50 ms. Proto se při startu
motoru regulace složení směsi vypíná až do zahřátí sondy nad
300°C.

Příliš vysoké teploty zkracují životnost. Proto
musí být lambda sonda vestavěna tak, že při delším plném zatížení
motoru není překročena teplota 850°C, krátkodobě jsou
dovoleny teploty až do 930°C.

U novějších automobilů se používá téměř
výhradně elektricky vyhřívaných lambda sond. U takových snímačů
zvyšuje teplotu keramiky při nízkých teplotách výfukových plynů
elektrický topný článek. Elektrické vyhřívání se zapíná jen při
malých zatíženích motoru, kdy je teplota výfukových plynů nízká.
Při větších zatíženích je jejich teplota určující. Vyhřívaná
sonda může být umístěna dále od motoru, takže je i při plném
výkonu motoru méně teplotně namáhána.

Vyhřívání zahřeje sondu na provozní teplotu
během 20 až 30 s a její provozní teplota je dále během celého
jízdního provozu téměř optimální. To přispívá k přesnosti
regulace složení směsi a má příznivý vliv na životnost, která v
průměru dosahuje 150 000 km proběhu.

Aby nebyla katalyticky aktivní vnější vrstva z
vzácného kovu poškozena, musí být motor provozován s bezolovnatým
benzinem.

V poslední době se zavádí planární lambda
sonda, zhotovovaná zcela odlišnou technologií, která ale funkčně
zcela odpovídá vyhřívané sondě výše uvedeného typu, se skokovou
charakteristikou. Proti ní má ale následující podstatné rozdíly:

 

 

 

 

 

 

Jednotlivé funkční vrstvy jsou vyrobeny
sítotiskovou technikou. Tyto potištěné folie jsou laminovány
jedna na druhé, což umožňuje integrovat do článku snímače i
vyhřívač.

Někteří výrobci vozidel (např. BMW u motorů MS
40) používali odporové lambda sondy. Její snímací článek je
oxidační polovodič, jako oxid titaničitý nebo titanid stroncia,
měnící svoji objemovou vodivost se změnou koncentrace prázdných
míst v mřížce oxidu O2. Hodnota odporu snímacího
článku je závislá na parciálním tlaku kyslíku obsaženého ve
výfukových plynech. V pracovním bodě, který odpovídá
stechiometrickému složení směsi, (lambda = 1), dochází ke skokové
změně této hodnoty. Ta se odráží ve změně napětí na snímacím
článku, který je zařazen v napěťovém děliči, a to tak, že při
lambda = 0.9 bude napětí větší než 3.8 V a při lambda 1.1 klesne
na hodnotu nižší než 0.4 V. Tento jev souvisí velmi silně se
závislostí na teplotě, takže přesné určení lambda souvisí i s
kvalitou regulace vyhřívání sondy, změnou k tomu potřebného
výkonu.

Všechny výše popsané snímače složení směsi
zjišťují přebytek nebo nedostatek kyslíku ve výfukových plynech.
Neurčují tedy konkrétní hodnotu poměru vzduchu a paliva ve směsi,
ale to, zda je směs chudší nebo bohatší, než odpovídá
stechiometrické hodnotě, tj. lambda = 1.0.

Při odchylce od této hodnoty vytváří snímač
napěťový skok, který je vyhodnocován v řídící jednotce a ta
vytváří odpovídající signál pro vstřikovací trysku u časovaného
vstřikování, nebo pro regulátor průřezu palivového potrubí u
spojitého. Podle tohoto signálu mění příslušný stavěcí člen svůj
parametr, aby se dosáhlo co nejmenší odchylku od stechiometrické
hodnoty. Tato hodnota je nezbytná pro dosažení maximální
účinnosti třísložkového katalyzátoru, ve kterém se provádí
dodatečná úprava výfukových plynů, kterou se přemění jejich
škodlivé složky, tj. emise CO, HC a NOX na zdraví
neškodné CO2, H2O a N2. Přeměna
CO na CO2 a HC na CO2 a H2O
probíhá oxidací, tj. spalováním, při kterém je získáván potřebný
kyslík z jeho zbytků ve výfukových plynech při ochuzeném složení
směsi. Přeměna NOX na dusík nemůže být přímou oxidací
prováděna, proto se používá obohacení směsi, při kterém dochází k
jiné chemické reakci – redukci. A právě při složení směsi blízkém
stechiometrickému, je dosaženo optimální účinnosti obou
chemických reakcí současně.

©irokopásmové snímače složení směsi

Při stechiometrickém složení směsi je úroveň
emisí kysličníku uhličitého (CO2) ve výfukových
plynech maximální (viz
graf na obr. 1 v 1. části v AE 9/2000) a
nelze ji jejich dodatečnou úpravou omezit. Tento plyn významně
přispívá k tzv. skleníkovému jevu, který způsobuje změny klimatu
Země. Proto jsou v řadě zemí připravena opatření s cílem omezit
úroveň jeho emisí u osobních automobilů se spalovacími motory.
Např. ve Velké Británii mají být vyměřeny poplatky (daně) z
vozidel od března 2001 především podle úrovně emisí
CO2. Výrobci automobilů tedy hledají cesty, jak tyto
emise co nejvíce snížit. U automobilů se zážehovými motory je
prakticky jedinou možností snížení jejich spotřeby benzinu.
Jednou z cest, jak toho dosáhnout, je použití kvalitativní
regulace výkonu motoru, obdobně jako u motorů vznětových.

Množství paliva dodávaného do směsi se mění
podle zatížení motoru, zatímco množství vzduchu zůstává téměř
konstantním. Tím se ovšem složení směsi mění a ke zjišťování jeho
hodnoty lambda nemůže být použito lambda sond, které byly popsány
v předchozím odstavci. Ty také někdy bývají označovány jako
selektivní, vzhledem k možnosti určit lambda v poměrně úzkém
rozmezí.

Soudobé motory s přímým vstřikováním benzinu do
spalovacího prostoru jsou typickým příkladem tohoto způsobu. V
oblasti nízkého zatížení a otáček motoru pracují se směsí velmi
chudou, u níž platí, že lambda > 1.5. Při větších zatíženích
a otáčkách pak se směsí stechiometrickou, případně mírně
ochuzenou, takže platí lambda < 1.3. Pro omezení emisí
NOX se musí použít tzv. zásobníkového katalyzátoru,
který vyžaduje periodickou regeneraci. K té je zapotřebí oxidu
uhlíku (CO), který se získává krátkodobým obohacením směsi na
hodnotu lambda přibližně 0.8.

Z toho je zřejmé, že lambda sonda musí být
schopna měřit spojitě hodnoty složení směsi v širokém rozmezí,
nejméně 0.8 < lambda < 1.7.

©irokopásmová lambda sonda

vznikla ze „selektivní“ integrováním druhého
elektrochemického článku. Skládá se tedy ze dvou článků -
původního, tzv. Nernstova a z přečerpávacího. Oba články ze
ZrO2 jsou potaženy dvěma porézními platinovými
elektrodami a jsou uspořádány tak, že mezi nimi vzniká měřící
prostor – difuzní štěrbina. Výfukové plyny
procházejí malým otvorem v čerpacím článku do tohoto měřícího
prostoru u Nernstova článku. V něm je udržováno stálé
stechiometrické složení směsi, tj. lambda = 1.0. a to napětím
přiváděným na přečerpávací článek z regulačního obvodu. Regulační
obvod je řízen napětím z Nernstova článku, ke kterému se také
přivádí referenční vnější vzduch. Jeho napětí je v regulačním
obvodu srovnáváno s vnějším referenčním napětím odpovídajícím
stechiometrickému složení směsi. Nebude-li ve výfukových plynech
ani přebytek, ani nedostatek kyslíku, nebude v obvodu
přečerpávacího článku protékat žádný přečerpávací proud.

Bude-li v plynech přebytek kyslíku, přečerpává
jej článek z měřícího prostoru ven a dochází k přečerpávání iontů
O2 „od katody k anodě“. Přitom protéká přečerpávací
proud, který je úměrný koncentraci kyslíku.

Naopak při bohaté směsi je kyslík přečerpáván
do měřícího prostoru a směr proudu je obrácený. Přitom je úměrný
potřebě kyslíku.

Integrovaný topný článek zabezpečuje provozní
teplotu minimálně 600°C.

Na rozdíl od dvoustavové selektivní lambda
sondy, u které se napětí vznikající na Nernstově článku používá
přímo jako měřící signál, probíhá u širokopásmové lambda sondy
nastavení čerpacího proudu přes speciální vyhodnocovací a
regulační obvod. V něm je nastavovaný proud měřen a je měřítkem
součinitele přebytku vzduchu ve výfukových plynech. Je zcela
nezávislý na stupňovité napěťové charakteristice Nernstova článku
a průběh součinitele může být spojitě měřen v rozmezí 0.7 ÷ 4.

Elektronické řídící jednotky

Jak je u automobilů obvyklé, elektronické
řídící jednotky nahrazují nebo alespoň doplňují mechanické,
pneumatické, hydraulické a jiné regulační soustavy.
Neelektronické regulátory, které ovlivňují regulovaný proces
podle více parametrů, pracují vzájemně nezávisle, takže složitost
a rozměry soustavy jsou tím větší, čím více parametrů regulace
postihuje. Výsledná funkce F regulace je dána součtem
funkcí f(x1) . . . f(xN)
vyjadřujících závislost jednotlivých parametrů. Platí pro ni
vztah:

Fvýst = f(x1) +
f(x2) + . . . + f(xN)

U prvních elektronicky řízených soustav
vstřikování paliva, které vycházely z mechanicky regulovaných,
jsou elektrické signály snímačů neelektrických veličin (parametrů
motoru a provozního prostředí) zpracovány v řídících jednotkách
obdobně. Přitom se využívá analogového zpracování signálů, při
kterém je výsledkem signál sestávající z postupně skládaných
dílčích.

Výsledný signál z výstupu řídící jednotky se
přivádí k aktuátoru, který u vstřikovacích soustav mění množství
vstřikovaného paliva podle zadání, které je do řídící jednotky
vloženo a podle něj upravuje výsledek v závislosti na signálech
ze snímačů.

Zadání dílčích funkcí je dáno zapojením
elektronických obvodů, které danou funkci uskutečňují a volbou
parametrů jejich součástí. Je to tzv. hardvérový způsob, kterým
se realizuje odezva obvodu na vstupní signál neustále stejným
způsobem, pokud ovšem není obvod citlivý na různé vnější vlivy
(změny napájecího napětí, okolní teplota, vlhkost,
elektromagnetické rušení), které změní výsledný signál, případně
i vyřadí obvod z činnosti.

Spojité vstřikování

Jedna z prvních soustav elektronického řízení
vstřikování benzinu, KE – Jetronic fy Bosch, je příkladem
„hybridní“ kombinace pneumaticko – mechanického způsobu dávkování
paliva s elektronickou korekcí jeho množství podle více
parametrů. Jak bylo popsáno v části 2 (AE říjen 2000), je
základní množství paliva dávkováno podle množství nasávaného
vzduchu, který je měřítkem zatížení motoru. Nadzvedává měřící
klapku v sacím potrubí. Její pohyb je přenášen mechanicky na
váleček, který svojí polohou otevírá průtokový otvor do horní
komory ventilů diferenčního tlaku. Do dolní komory těchto
ventilů, která je oddělena od horní pružnou membránou, přichází
palivo pod tlakem nastavovaným elektronicky ovládaným
nastavovačem. K vinutím elektromagnetů nastavovače se přivádí
výstupní signál z řídící jednotky. Působením tohoto signálu se
mění tlak paliva v dolních komorách ventilů a tím rozdíl proti
tlaku v horních. Na rozdíl v tlacích reaguje pružná membrána a
mění průřez odtokového otvoru paliva k tryskám a tím i
vstřikované množství. Změny obou průřezů jsou spojité, protože
palivo je vstřikováno při chodu motoru nepřetržitě, s výjimkou
decelerace v určitém rozsahu otáček a teploty motoru, kdy je jeho
přívod uzavřen.

Z uvedeného důvodu řídící elektronika pracuje
většinou se spojitými (analogovými) signály ze snímačů různých
parametrů motoru. Ty jsou po úpravách ve vstupních obvodech
jednotky sčítávány ve sčítacím stupni a po zesílení na potřebnou
úroveň v koncovém stupni dávají výstupní signál – ovládací proud
nastavovače tlaku. Tím je umožněno přivádět do nastavovače opačně
orientované proudy, které zvyšují nebo snižují tlak paliva v
dolních komorách ventilů diferenčního tlaku. Podle směru průtoku
proudu se buď plynule mění zmíněný tlak, nebo je nastavena jeho
maximální hodnota, rovná tlaku v horních komorách a při nulovém
rozdílu tlaků membrána uzavře odtok paliva k tryskám.

Protože korekce množství vstřikovaného paliva
se provádí podle okamžitých provozních stavů motoru, jsou
jednotlivé signály, přiváděné ke sčítacímu stupni, funkcemi
těchto stavů, nikoliv jen funkcemi parametrů motoru, nebo jeho
okolí.

Při plynulé jízdě s motorem zahřátým na
provozní teplotu je množství vstřikovaného paliva dáno pouze
vychýlením měřící klapky a elektronika nemusí korekci provádět.
Ta je potřebná jen v přechodových stavech, ke kterým patří
startování, ohřívání motoru po studeném startu, volnoběh,
akcelerace nebo decelerace motoru a provoz při maximálním
zatížení.

K určování, jaký stav motoru trvá, slouží
snímače otáček a teploty motoru, spínače maximálního a
minimálního otevření škrtící klapky, potenciometr na hřídeli
měřící klapky a napětí pro spínač spouštěče. Signály z těchto
snímačů jsou přiváděny ke vstupním obvodům, většinou nejméně ve
dvojicích a výstupy z těchto obvodů se skládají ve sčítacím
stupni. Výsledný signál pak ovlivní případnou korekci
vstřikovaného množství paliva, danou vychýlením měřící klapky
měřiče nasávaného vzduchu.

Při zapnutí spouštěče se přivádí signál ke
vstupu stupně pro obohacení při startu. Z jeho výstupu odchází
signál, kterým je způsobeno maximální otevření nastavovače tlaku
paliva po dobu asi 1.5 sekundy. U studeného startu ale toto
obohacení nemusí postačovat, proto přichází do funkce dříve
popsaný okruh – tryska studeného startu a teplotně – časový
spínač, které však nejsou součástí elektronické korekce a pracují
na ni nezávisle. Po nastartování motoru probíhá zahřívání, které
je závislé na jeho teplotě. Teplota motoru je snímána teplotně
závislým odporem a jeho hodnota se ve vstupním obvodu převádí na
napěťový signál, který se přivádí nejen ke sčítacímu stupni, ale
i k dalším vstupním obvodům, tedy i ke stupni postartovního
obohacení. Toto obohacení je závislé teplotně i časově. Na
začátku chodu motoru je obohacení maximální a udržuje se po dobu
závislou na teplotě (motoru). Po uplynutí této doby se přibližně
lineárně snižuje, v závislosti na čase. Parametry obvodů jsou
zvoleny tak, aby při všech teplotách probíhal optimální
spalovací proces, při co možno nejmenším obohacení.

Při startu motoru bývá škrtící klapka v
minimální poloze a tedy je sepnut s ní spřažený příslušný spínač.
Tento signál se přivádí spolu s informací o otáčkách a teplotě
motoru ke vstupnímu obvodu přerušení dodávky paliva při
deceleraci. K tomu dochází, jsou-li otáčky motoru a jeho teplota
dostatečně vysoké, aby nedošlo k jeho zastavení v důsledku
přerušení dodávky. Protože nedochází ke spalování paliva,
nevznikají škodlivé emise a snižuje se spotřeba. Aby se zabránilo
neustálému zapínání a vypínání při přechodných stavech, je tento
bod stanoven různě podle směru změny otáček. Pro zahřátý motor je
spínací práh co možno nejníže, aby se co nejvíce snížila
spotřeba. Při nízkých teplotách motoru hodnota spínacích otáček
roste, aby studený motoru ani při rychlém odpojení dodávky
paliva nezhasl.

Se škrtící klapkou je spřažen i spínač její
maximální polohy. V té se klapka nachází při plném zatížení
motoru, kdy je potřeba obohatit směs, aby motor odevzdával
největší točivý moment. Obohacení je závislé i na otáčkách
motoru, proto se ke vstupnímu obvodu pro korekci v plném zatížení
přivádí nejen signál ze spínače polohy škrtící klapky, ale i
informace o otáčkách. Elektronická řídící jednotka z těchto
signálů vypočítá potřebné obohacení, kterého se dosáhne
nastavovačem tlaku.

Určité obohacení směsi je potřebné i během
zrychlení nezahřátého motoru. Při rychlém otevření škrtící klapky
dochází ke krátkodobému ochuzení směsi, které je třeba
kompenzovat, zejména u studeného motoru. Nejvyšší hodnota
obohacení při zrychlení je funkcí teploty. Míra obohacení je tím
vyšší, čím je motor studenější, ale z části závislá i na časových
změnách zatížení.

Rychlost přidání plynu je odvozena z pohyby
měřící klapky měřiče množství vzduchu. Tento pohyb je jen
nepatrně zpožděný vůči pohybu škrtící klapky. Signál, který
odpovídá časové změně množství vzduchu, je snímán potenciometrem
spojeným s měřící klapkou, a je přiváděn ke vstupnímu obvodu
obohacení při zrychlení, spolu se signálem ze vstupního obvodu
snímače teploty motoru. Podle nich ovlivní řídící jednotka
odpovídajícím způsobem nastavení tlaku.

Podle typu motoru bývají přidávány i další
obvody korekce, zejména nastavení stechiometrické hodnoty směsi
podle signálů lambda sondy.

Plně elektronické řízení dávky paliva

Poměrně složitý způsob optimalizace chodu
motoru elektronicky řízenou korekcí množství vstřikovaného
paliva, závislého na mechanické regulaci, jak bylo v předchozím
popsáno, je značně zjednodušen u časovaného vstřikování, kdy je
množství dáno délkou otevření vstřikovacích trysek. Ta je určena
elektronickým signálem přiváděným z řídící jednotky. Parametry
signálu vypočítává jednotka podle informací ze snímačů
neelektrických veličin, které charakterizují okamžitý provozní
stav motoru a postihují přání řidiče vozidla. Přitom vychází ze
zadání, které je do ní vloženo pro příslušný typ motoru.

Hardvérový způsob, využívající k tomu účelu
zapojení elektronických obvodů a výběru hodnot parametrů jejich
součástí, je patrný např. ze starších typů vstřikování L Jetronic
fy Bosch. Je to simultánní vstřikovací souprava, jejíž trysky se
otvírají jedenkrát za každou otáčku motoru. Taktovací kmitočet
jejich spínání je tedy od otáček odvozen a pro jeho vytváření se
používá informace ze snímače otáček. Je-li to např. snímač v
rozdělovači zapalování, musí být počet jeho impulsů za jednu
otáčku rozdělovače podělen, aby nezávisel na počtu válců motoru a
trysky vstřikovaly během každé otáčky motoru palivo jedenkrát.
Upravené pravoúhlé impulsy slouží k synchronizaci řídícího
multivibrátoru, který generuje impulsy rovněž pravoúhlé, ale s
proměnnou délkou. Jejich délka se mění podle snímače zatížení
motoru, u L Jetronicu je to měřič množství vzduchu. Tyto impulsy
se pak vedou k dalším obvodům (zde je to stupeň multiplikátoru),
ve kterých se k nim přidávají další impulsy, rovněž s proměnnou
délkou. Délka jednotlivých doplňujících impulsů se mění podle
signálů ze snímačů dalších parametrů, které ovlivňují potřebu
úprav složení směsi, obdobně jak bylo popsáno v předchozí části.
Po sečtení délek všech impulsů vzniká výsledný signál, který je
po zesílení v koncovém stupni přiveden k tryskám.

Z popisu, který uvádí jeden z možných způsobů,
je zřejmé,že i při stejném obvodovém řešení lze změnou hodnot
součástí jednotlivých obvodů přizpůsobit regulaci potřebám
různých typů motorů. Nevýhodou však je použitelnost prakticky jen
pro simultánní vstřikování, protože otevírání všech trysek může
být aktivováno pouze současně.

U skupinového a zejména u sekvenčního
vstřikování je ale třeba aktivovat dvojice trysek, nebo
jednotlivé trysky v určité okamžiky i měnit délku jejich otevření
podle potřeb tvorby směsi. Proto nepostačí, aby řídící jednotka
realizovala výslednou funkci Fvýsl složením
dílčích funkcí f(x1)
f(xN), ale musí ji vypočítat jako funkci
více proměnných, tj.

Fvýst = f(x1, x2, . . . ,
xN)
,

podle počtu parametrů, na kterých chod motoru
závisí. Navíc musí vypočítávat polohu klikové a případně i
vačkové hřídele, ve které se trysky otvírají. Přitom musí být
použito číslicového zpracování signálu, které je podstatně
rychlejší, než analogové a navíc poskytuje možnost poměrně
jednoduchého přizpůsobení průběhu regulace potřebám různých typů
motorů, změnou programu provádění výpočtu a pole regulačních
charakteristik. Jak program výpočtu, tak pole charakteristik jsou
ukládány do paměti mikropočítače řídící jednotky, takže jejich
změna se snadno provede přeprogramováním paměti, nebo její
výměnou za jinou, se změněnými hodnotami.

Nedílnou součástí řídící jednotky bývají
analogově digitální převodníky a obvody úpravy vstupních signálů
ze snímačů parametrů motoru.

Tohoto způsobu regulace vstřikování paliva je
využíváno u všech typů zážehových motorů soudobých vozidel.


 

Literatura

 

 

  1. Ottomotor – Management. Bosch.
  2. Benzineinspritzung und Katalysatortechnik.
    Vogel SRN.
  3. The Automotive Computer. Prentice – Hall.
  4. Servisní manuály vozidel různých značek.
Ohodnoťte článek


banner pro vstup do katalogu MJauto
Sdílejte: