Vliv motoru na dávkování paliva

RNDr. Bohumil Ferenc, únor 2000

  •  
    • Snímače otáček a polohy klikové a/nebo vačkové hřídele
      • U spojitého vstřikování
      • Simultánní vícebodové vstřikování a vstřikování centrální
      • Vícebodové skupinové vstřikování
      • Vícebodové sekvenční vstřikování
      • Jeden snímač u klikové hřídele a jeden u vačkové
      • Jeden snímač u klikové hřídele
      • Jediný snímač otáček a polohy klikové hřídele
      • Dva snímače na vačkové hřídeli
    • Stav startu
    • Snímače provozní teploty motoru
    • Snímač teploty nasávaného vzduchu
    • Snímač barometrického tlaku
    • Napětí v napájecí síti
    • Měření sloľení směsi
    • ©irokopásmové snímače sloľení směsi
    • ©irokopásmová lambda sonda
    • Elektronické řídící jednotky
  • Spojité vstřikování
  • Plně elektronické řízení dávky paliva
  • Obrázky

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

Snímače otáček a polohy klikové a/nebo vačkové hřídele

   se volí podle druhu vstřikování a poľadavků na přesnost okamľiku 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 nepřetrľitě, s výjimkou případu decelerace motorem, kdy se dodávka paliva přeruąí tak dlouho, pokud otáčky motoru přílią neklesnou. Naopak při maximálním zatíľení motoru, kdy je ąkrtící 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 přibliľně stálou úroveň emisí CO (při maximálním zatíľení 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 slouľí obvykle snímač v rozdělovači. U elektronických zapalování se informace odebírá ze svorky -1- zapalovací cívky, u bateriových zapalovacích soustav z kontaktu přeruąovače v rozdělovači.

   Snímání polohy klikové nebo vačkové hřídele se u tohoto druhu vstřikování ze zřejmých důvodů nepouľívá. Protoľe snímaná informace o otáčkách klikové hřídele motoru slouľí pouze pro řízení mnoľství vstřikovaného paliva, nikoliv vąak pro řízení začátku vstřikování, můľe být snímač v rozdělovači jakýkoliv, který je pouľit pro spouątění záľehu.

Simultánní vícebodové vstřikování a vstřikování centrální,

   tj. s místem společného vstřiku u ąkrtící klapky, ale vyľadují i informaci o poloze klikové hřídele, ke které se vztahuje okamľik začátku vstřikování. Pro tyto druhy vstřikovacích soustav se pouľívá buď typ snímače, který umoľní přesně nastavit okamľik vstřikování mezi jednotlivými záľehy, nebo je problém řeąen elektronicky s vyuľitím synchronizace signálem záľehu z výstupu zapalování.

   V prvním případě je obvykle pouľito 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 rovněľ součástí snímače. V cloně jsou provedeny výřezy, které umoľní působit magnetickému poli na Hallův prvek a tím vzniká na jeho výstupu napě»ový signál. Vstoupí-li do mezery clona, magnetické pole na prvek nepůsobí a jeho výstupní napětí klesne na nulu. Napě»ové 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 vyuľíváno náběľné hrany signálu pro řízení začátku vstřikování (a řízení úhlu sepnutí zapalování), zatímco jeho závěrná hrana určuje okamľik záľehu.

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

   Jiný typ snímače v rozdělovači tvoří induktivní snímače. Vyuľívají 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 ąířka vzduchové mezery mezi pólovými nástavci a magnetem, takľe 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 liąí, coľ zřejmě souvisí se způsobem zpracování výstupního signálu snímače v elektronické jednotce a to nejen pro zapalování, ale i pro vstřikování.

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

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

   Mezi snímače otáček motoru umís»ovanými 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 totoľné. V mezeře mezi diodou a tranzistorem se při otáčení rozdělovače pohybuje terčík s výřezy. Jestliľe paprsek světla z diody prochází výřezem terčíku, fototranzistor je sepnut a vede elektrický proud. Jestliľe je v mezeře neprůhledná část terčíku, přeruąí 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

   jiľ s přesností určení polohy klikové hřídele, kterou poskytují snímače v rozdělovači, nevystačí. Proto pouľívá 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 kaľdém případě je potřebné odliąit polohu horní úvrati 1. válce od poloh válců ostatních, protoľe informace o této poloze je vyuľívána také pro řízení parametrů zapalování a pro jejich kontrolu, zejména průběhu charakteristik předstihu záľehu.

   Podle vlastností řídící elektroniky se pouľívá buď dvou snímačů, z nichľ jeden snímá spojitě, nebo i diskrétně (vybrané hodnoty), polohu klikové hřídele. Druhý pak slouľí jako generátor referenční značky, která synchronizuje činnost řídící elektroniky. Poloha "referenční" značky odpovídá obvykle poloze horní úvrati 1. válce motoru. Tato referenční značka můľe být vyuľívána jako informace o otáčkách klikové hřídele, kdyľ v elektronické jednotce je měřen počet jejich impulsů za časovou jednotku (obvykle 1 s). Při spojitém snímání polohy klikové hřídele můľe být pouľito jiného způsobu stanovení počtu otáček, změřením počtu impulsů odpovídajících úhlovému dělení obvodu rotoru snímače, během určitého časového intervalu. Ten pak můľe být mnohem kratąí neľ 1 s, takľe rychlost měření je větąí a můľe být zjią»ována i nerovnoměrnost chodu motoru, způsobená rozdílným výkonem jednotlivých válců motoru.

   Jinou moľností je pouľití jediného snímače, který pak snímá polohu horní úvrati prvního válce jako referenční značku, i ostatní polohy klikové hřídele, a» spojitě (tj. po malých úhlech) nebo diskrétně (polohy HU ostatních válců). Snímač musí být řeąen tak, aby elektronika byla schopna jednotlivé signály rozliąit. Při snímání otáček se vyuľívá některého z výąe popsaných způsobů.

   Rotor snímačů bývá pevně spojen s klikovou hřídelí, takľe jeho průměr je podstatně větąí neľ 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, protoľe ta je dána při výrobě motoru. Daląí předností je mnohem větąí přesnost rozliąení 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 neliąí od dříve popsaných. Rozdíly v parametrech, předevąím jejich podstatně vyąąí přesnost určení polohy klikové hřídele, souvisejí s konstrukčním řeąením snímače.

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

   Rotorem snímače bývá buď ozubený věnec setrvačníku, nebo řemenice klikové hřídele opatřená potřebnými výstupky, případně zvláątní 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, takľe musí být v elektronické jednotce nejprve upravena na obdélníkový signál stejné velikosti. Pro určení otáček a polohy klikové hřídele se pak pouľije některého z výąe 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 zvýąit.

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

   Snímače s Hallovým prvkem pouľívají 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. Protoľe vačková hřídel se otáčí poloviční rychlostí neľ 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 rozliąit, 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 rozliąí, o který zdvih válce jde. Z obou informací pak řídící jednotka stanoví okamľik začátku vstřikování pro trysky jednotlivých válců. Délka vstřiku můľe být ale určována ze signálů snímačů jiných veličin, charakterizujících provozní stav motoru, tj. zatíľení, teplotu a otáčky, i kdyľ 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, přestoľe jsou větąinou společně pouľívány pro stanovení okamľiku aktivace přísluąné funkce. Z řady technických i patentových důvodů pouľívají 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 přísluąnou hřídelí. Snímač u klikové hřídele vytváří v kaľdém případě signály odpovídající polohám horních úvratí jednotlivých válců, přičemľ značka HÚ 1. válce můľe mít jiný tvar neľ ostatní. Některé typy navíc i daląí signály, odpovídající úhlům polohy klikové hřídele mezi úvratěmi. Podle konstrukce motoru můľe být i počet značek horní úvrati poloviční, neľ je počet válců. Doplňujícím signálem pro určení, kterému válci ze spřaľené 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. Můľe 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 liąit od značek ostatních úvratí.

   Nebo jinou moľností je pouľití dvou značek signálu snímače, které jsou posunuty o 90° natočení vačkové hřídele a za druhou značku je mezera zbývajících 270°. Jestliľe 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, ľe rotor snímače polohy klikové hřídele má 4 značky HÚ posunuté vzájemně po 90°). Mezera 270° na vačkové hřídeli značí 540° na hřídeli klikové, takľe 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, coľ značí opět HÚ 1. válce a 2. značka dvojice z vačkové hřídele se zase sejde se značkou HÚ 3. válce ze snímače klikové. Starąí typy pouľívají snímače se dvěma statorovými vinutími. Jedno je pouľito pro válce 1 a 3. Druhé je úhlově posunuto a slouľí pro válce 2 a 4.

Jeden snímač u klikové hřídele

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

Pozn. Podrobnějąí popis snímače se nepodařilo získat, proto jde spíąe o odhad způsobu funkce.

Jediný snímač otáček a polohy klikové hřídele

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

   Pro určení, ve kterém válci z přísluąné dvojice probíhá pracovní zdvih, je vyuľito ionizačního proudu protékajícího obvodem zapalovací svíčky válce, ve kterém doąlo k zaľehnutí směsi. Po zaľehnutí 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 pouľije jako signál pro určení pracovního válce. Měřící okruh je společný vľdy pro dva válce, jejichľ 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 protoľe je znám sled záľehů, můľe 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) pouľívají některé modely Peugeot a Talbot. Snímač u klikové hřídele je induktivní, jeho rotor je proveden s větąím počtem zubů, a slouľí 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 záľehu protéká kabelem proud výboje a ve vinutí snímače se indukuje napětí, takľe jeho signál slouľí jako informace o poloze obou hřídelí. Od něj odvozuje řídící jednotka polohy HÚ daląích válců, obdobně i polohy vačkové hřídele, při otevření sacích ventilů jednotlivých válců.

Dva snímače na vačkové hřídeli

   je způsob nejčastěji pouľívaný u vozů japonských výrobců, předevąím 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, jestliľe jde o soustavu se statickým rozdělením vn. V kaľdém z uvedených případů ale u soustav se sekvenčním vstřikováním. Je tomu nejen u jednojiskrových cívek, kdy dochází k záľehu 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 záľehu směsi ve válci s kompresním zdvihem a současně k přeskoku u svíčky ve válci, u kterého probíhá zdvih výfukový.

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

   Daląí zvláątností těchto druhů je skutečnost, ľe se jejich rotor otáčí poloviční rychlostí, neľ kdyby se snímač nacházel u hřídele klikové. To na jedné straně usnadňuje rozliąení válců, protoľe snímač horních úvratí můľe rozliąit jednotlivé válce během jediné otáčky svého rotoru. Například rotor induktivního typu pouľívá dvou výstupků posunutých o 180°, takľe 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 záľehem v následující otáčce, který je spřaľen s válcem prvním.

   Na téľe hřídeli je umístěn i rotor druhého snímače, který má větąí počet rovnoměrně rozloľených výstupků, obvykle mezi 18 aľ 24. Signálů tohoto snímače se vyuľívá 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 pouľívá dvou dvojic světloemitující dioda - fototranzistor. Kaľdá 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 můľe procházek světlo emitované diodou na fototranzistor. V blízkosti vnějąího obvodu disku jsou výřezy rozloľeny v mezikruľí, s hustým úhlovým dělením, protoľe světelný svazek je velmi úzký. Tyto výřezy procházejí optoelektronickým párem snímajícím polohu vačkové i klikové hřídele. Pro určení horních úvratí jednotlivých válců slouľí vnitřní výřezy. Jsou rozloľené na kruľnici s úhlovým dělením podle počtu válců, tj. pro čtyřválcový motor po 90°, pro ąestiválcový 60° atd. Výřez odpovídající horní úvrati 1. válce je ąirąí neľ 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 vyľadují napájecí napětí. Naproti tomu je výhodná moľnost nastavení snímačů ručně, bez nastartování motoru.

   Snímače s Hallovými prvky musí být rovněľ napájeny vnějąím napětím. Jejich rotory jsou opatřeny výřezy, takľe 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 ąiroké výřezy nacházející se po 90° obvodu. Druhý snímač má v rotoru dva výřezy, jeden ąirąí a druhý uľąí. Mezi koncem ąirąího výřezu a začátkem uľąího je menąí úhlová vzdálenost, neľ mezi koncem uľąího a začátkem výřezu ąirąího. 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.

   ©irąí výřez v rotoru druhého snímače synchronizuje činnost vstřikovací soustavy. Je od něj odvozen začátek vstřiku do 1. válce. Od uľąího výřezu je odvozen začátek vstřiku do válce spřaľeného 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:

  • Pokud je snímač u vačkové hřídele oddělen od snímače u hřídele klikové, je potřeba seřídit jeho polohu tak, aby značky obou snímačů úhlově souhlasily.
  • Do doby, neľ řídící jednotka dostane signály ze snímačů obou hřídelí, nemůľe zabezpečit správné pořadí otvírání trysek, tj. začátků vstřiku paliva do právě otevřeného sacího kanálu. Tento případ nastává téměř vľdy během začátku startu. Proto sekvenční vstřikování přechází v tomto stavu na simultání a palivo je vstřikováno v poloviční dávce do vąech válců v kaľdé otáčce motoru.

Stav startu

   se nezjią»uje samostatným snímačem. Jako informace se pouľívá přítomnosti napětí na svorce spínače spouątěče 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 zmenąuje nebo zvětąuje se změnou teploty media ve kterém se nacházejí.

   Provozní teplota motoru se zjią»uje z teploty jeho chladící kapaliny, která udává, zda je motor studený, nebo zahřátý na provozní teplotu. U vzduchem chlazených motorů bývá snímač jejich teploty zaąroubován do motorového bloku. U studeného motoru se provádí obohacení směsi prodlouľením délky vstřikování. U spojitého vstřikování, nebo u starąích soustav časovaného, se pouľívalo zvláątní trysky studeného startu, jejíľ funkce a provedení byly popsány v části 2 (AE říjen 2000). Jak tam bylo popsáno, je vstřikování prováděno nepřetrľitě a probíhá s časovým omezením. Při déle trvajícím nebo opakovaném startu se palivo jiľ nevstřikuje.

   Doba činnosti této trysky je omezována teplotně - časovým spínačem, který je rovněľ 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 nedoąlo 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, ľe 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, protoľe část vstřikovaného paliva stále jeątě kondenzuje na studených stěnách válců a sacího kanálu, čímľ dochází k ochuzení směsi. Aby se zachovalo potřebné sloľení směsi, musí být vstříknuto více paliva. Druhým důvodem je, ľe mírně bohatá směs hoří s vyąąí spalovací teplotou a motor se dříve zahřeje. Toto obohacení jiľ 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 naąroubování motorového bloku.

   V obdobném pouzdře bývá uloľen i výąe zmíněný teplotně - časový spínač.

   Snímač teploty paliva, pokud je v soustavě pouľit, bývá umístěn v palivovém rozdělovacím potrubí k tryskám. Signál o teplotě paliva se pouľívá k případnému zvýąení vstřikovacího mnoľství, aby se vyloučilo tvoření par paliva při teplém startu. Protoľe i tento typ snímače je ve styku s kapalinou, je odporové tělísko uloľeno v kovovém pouzdře.

Snímač teploty nasávaného vzduchu,

   která ovlivňuje hmotnost tohoto media, bývá u snímačů objemu nebo mnoľství nasávaného vzduchu umís»ován 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 něhoľ se stanoví délka vstřiku (mnoľství paliva), pouľívá se samostatného měřiče teploty nasávaného vzduchu. Ten bývá veąroubován na vhodném místě do sacího potrubí.

   Signály snímačů teploty a startování motoru bývají větąinou doplňovány informací o volnoběľné poloze ąkrtící klapky (pokud se nejedná o soustavu s jejím elektronickým natáčením). Při volnoběhu se neměří mnoľství nebo hmotnost nasávaného vzduchu, přísluąný měřič je vynulován, takľe řídící jednotka vyuľívá uvedené informace spolu s údaji ze snímačů teploty motoru, případně i se signálem startu, k řízení mnoľství vstřikovaného paliva podle předprogramovaných hodnot.

Snímač barometrického tlaku

   bývá pouľit u některých typů soustav, protoľe motor potřebuje ve vyąąích nadmořských výąkách méně paliva. Řídící jednotka podle jeho signálu zkracuje dobu otevření vstřikovacích trysek, takľe směs paliva se vzduchem je tak stále korigována podle nadmořské výąky, ve které se vozidlo pohybuje. Je to pouľíváno 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 ąkrtící klapky.

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

Napětí v napájecí síti

   vozidla se vyuľívá jako informace pro kompenzaci jeho změn, ke kterým dochází v celém rozsahu otáček a zatíľení motoru. Na "palubním" napětí silně závisí doba od okamľiku příchodu řídícího impulsu k trysce do jejího úplného otevření. Případné vzniklé zpoľdění by bez korekce zkrátilo dobu vstřiku a tím sníľilo mnoľství paliva. Proto se pokles napájecího napětí kompenzuje prodlouľením délky řídícího impulsu a podle zmíněných změn se tato upravuje.

Měření sloľení směsi

   Má-li soustava zabezpečit tvorbu směsi s předpokládaným sloľením, je ľádoucí, aby řídící jednotka dostávala informaci o výsledku regulace a případně prováděla potřebnou korekci mnoľství vstřikovaného paliva. Tuto informaci lze získat pouze z výfukových plynů, podle mnoľství zbytkového kyslíku. Jako snímače se pouľívá tzv. lambda sondy. Její funkce je zaloľena 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 propouątějící 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 slouľí jako referenční plyn.

   Pouľitý keramický materiál se od 350° stává vodivým pro ionty kyslíku. Liąí-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. Výąe uvedené hodnoty jsou při pracovní teplotě lambda sondy kolem 600°C.

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

   Přílią vysoké teploty zkracují ľivotnost. Proto musí být lambda sonda vestavěna tak, ľe při deląím plném zatíľení motoru není překročena teplota 850°C, krátkodobě jsou dovoleny teploty aľ do 930°C.

   U novějąích automobilů se pouľívá téměř výhradně elektricky vyhřívaných lambda sond. U takových snímačů zvyąuje teplotu keramiky při nízkých teplotách výfukových plynů elektrický topný článek. Elektrické vyhřívání se zapíná jen při malých zatíľeních motoru, kdy je teplota výfukových plynů nízká. Při větąích zatíľeních je jejich teplota určující. Vyhřívaná sonda můľe být umístěna dále od motoru, takľe je i při plném výkonu motoru méně teplotně namáhána.

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

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

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

  • Elektrolyt v pevné fázi sestává z keramických folií.
  • Článek snímače je v tělese sondy uchycen keramickým těsněním.
  • Ochranná trubka s dvojitou stěnou chrání účinně článek snímače před velkým tepelným a mechanickým namáháním.

   Jednotlivé funkční vrstvy jsou vyrobeny sítotiskovou technikou. Tyto potiątěné folie jsou laminovány jedna na druhé, coľ umoľňuje integrovat do článku snímače i vyhřívač.

   Někteří výrobci vozidel (např. BMW u motorů MS 40) pouľívali 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 mříľce oxidu O2. Hodnota odporu snímacího článku je závislá na parciálním tlaku kyslíku obsaľeného ve výfukových plynech. V pracovním bodě, který odpovídá stechiometrickému sloľení směsi, (lambda = 1), dochází ke skokové změně této hodnoty. Ta se odráľí ve změně napětí na snímacím článku, který je zařazen v napě»ovém děliči, a to tak, ľe při lambda = 0.9 bude napětí větąí neľ 3.8 V a při lambda 1.1 klesne na hodnotu niľąí neľ 0.4 V. Tento jev souvisí velmi silně se závislostí na teplotě, takľe přesné určení lambda souvisí i s kvalitou regulace vyhřívání sondy, změnou k tomu potřebného výkonu.

   Vąechny výąe popsané snímače sloľení směsi zjią»ují přebytek nebo nedostatek kyslíku ve výfukových plynech. Neurčují tedy konkrétní hodnotu poměru vzduchu a paliva ve směsi, ale to, zda je směs chudąí nebo bohatąí, neľ odpovídá stechiometrické hodnotě, tj. lambda = 1.0.

   Při odchylce od této hodnoty vytváří snímač napě»ový 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 přísluąný stavěcí člen svůj parametr, aby se dosáhlo co nejmenąí odchylku od stechiometrické hodnoty. Tato hodnota je nezbytná pro dosaľení maximální účinnosti třísloľkového katalyzátoru, ve kterém se provádí dodatečná úprava výfukových plynů, kterou se přemění jejich ąkodlivé sloľky, tj. emise CO, HC a NOX na zdraví neąkodné 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 sloľení směsi. Přeměna NOX na dusík nemůľe být přímou oxidací prováděna, proto se pouľívá obohacení směsi, při kterém dochází k jiné chemické reakci - redukci. A právě při sloľení směsi blízkém stechiometrickému, je dosaľeno optimální účinnosti obou chemických reakcí současně.

©irokopásmové snímače sloľení směsi

   Při stechiometrickém sloľení 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 předevąím podle úrovně emisí CO2. Výrobci automobilů tedy hledají cesty, jak tyto emise co nejvíce sníľit. U automobilů se záľehovými motory je prakticky jedinou moľností sníľení jejich spotřeby benzinu. Jednou z cest, jak toho dosáhnout, je pouľití kvalitativní regulace výkonu motoru, obdobně jako u motorů vznětových.

   Mnoľství paliva dodávaného do směsi se mění podle zatíľení motoru, zatímco mnoľství vzduchu zůstává téměř konstantním. Tím se ovąem sloľení směsi mění a ke zjią»ování jeho hodnoty lambda nemůľe být pouľito lambda sond, které byly popsány v předchozím odstavci. Ty také někdy bývají označovány jako selektivní, vzhledem k moľnosti určit lambda v poměrně úzkém rozmezí.

   Soudobé motory s přímým vstřikováním benzinu do spalovacího prostoru jsou typickým příkladem tohoto způsobu. V oblasti nízkého zatíľení a otáček motoru pracují se směsí velmi chudou, u níľ platí, ľe lambda > 1.5. Při větąích zatíľeních a otáčkách pak se směsí stechiometrickou, případně mírně ochuzenou, takľe platí lambda < 1.3. Pro omezení emisí NOX se musí pouľít tzv. zásobníkového katalyzátoru, který vyľaduje periodickou regeneraci. K té je zapotřebí oxidu uhlíku (CO), který se získává krátkodobým obohacením směsi na hodnotu lambda přibliľně 0.8.

   Z toho je zřejmé, ľe lambda sonda musí být schopna měřit spojitě hodnoty sloľení směsi v ąirokém 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 potaľeny dvěma porézními platinovými elektrodami a jsou uspořádány tak, ľe mezi nimi vzniká měřící prostor - difuzní ątěrbina. Výfukové plyny procházejí malým otvorem v čerpacím článku do tohoto měřícího prostoru u Nernstova článku. V něm je udrľováno stálé stechiometrické sloľení 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 vnějąí vzduch. Jeho napětí je v regulačním obvodu srovnáváno s vnějąím referenčním napětím odpovídajícím stechiometrickému sloľení směsi. Nebude-li ve výfukových plynech ani přebytek, ani nedostatek kyslíku, nebude v obvodu přečerpávacího článku protékat ľádný 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 pouľívá přímo jako měřící signál, probíhá u ąirokopásmové 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 napě»ové charakteristice Nernstova článku a průběh součinitele můľe 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, takľe sloľitost a rozměry soustavy jsou tím větąí, 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 vyuľívá 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 mnoľství vstřikovaného paliva podle zadání, které je do řídící jednotky vloľeno 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 ovąem není obvod citlivý na různé vnějąí vlivy (změny napájecího napětí, okolní teplota, vlhkost, elektromagnetické ruąení), 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 mnoľství podle více parametrů. Jak bylo popsáno v části 2 (AE říjen 2000), je základní mnoľství paliva dávkováno podle mnoľství nasávaného vzduchu, který je měřítkem zatíľení motoru. Nadzvedává měřící klapku v sacím potrubí. Její pohyb je přenáąen 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 pruľnou 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 pruľná membrána a mění průřez odtokového otvoru paliva k tryskám a tím i vstřikované mnoľství. Změny obou průřezů jsou spojité, protoľe palivo je vstřikováno při chodu motoru nepřetrľitě, s výjimkou decelerace v určitém rozsahu otáček a teploty motoru, kdy je jeho přívod uzavřen.

   Z uvedeného důvodu řídící elektronika pracuje větąinou 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 umoľněno přivádět do nastavovače opačně orientované proudy, které zvyąují nebo sniľují 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.

   Protoľe korekce mnoľství vstřikovaného paliva se provádí podle okamľitých 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 mnoľství 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 zatíľení.

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

   Při zapnutí spouątěče 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 vąak 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 napě»ový signál, který se přivádí nejen ke sčítacímu stupni, ale i k daląím vstupním obvodům, tedy i ke stupni postartovního obohacení. Toto obohacení je závislé teplotně i časově. Na začátku chodu motoru je obohacení maximální a udrľuje se po dobu závislou na teplotě (motoru). Po uplynutí této doby se přibliľně lineárně sniľuje, v závislosti na čase. Parametry obvodů jsou zvoleny tak, aby při vąech teplotách probíhal optimální spalovací proces, při co moľno nejmenąím obohacení.

   Při startu motoru bývá ąkrtící klapka v minimální poloze a tedy je sepnut s ní spřaľený přísluąný spínač. Tento signál se přivádí spolu s informací o otáčkách a teplotě motoru ke vstupnímu obvodu přeruąení dodávky paliva při deceleraci. K tomu dochází, jsou-li otáčky motoru a jeho teplota dostatečně vysoké, aby nedoąlo k jeho zastavení v důsledku přeruąení dodávky. Protoľe nedochází ke spalování paliva, nevznikají ąkodlivé emise a sniľuje 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 moľno nejníľe, aby se co nejvíce sníľila spotřeba. Při nízkých teplotách motoru hodnota spínacích otáček roste, aby studený motoru ani při rychlém odpojení dodávky paliva nezhasl.

   Se ąkrtící klapkou je spřaľen i spínač její maximální polohy. V té se klapka nachází při plném zatíľení motoru, kdy je potřeba obohatit směs, aby motor odevzdával největąí točivý moment. Obohacení je závislé i na otáčkách motoru, proto se ke vstupnímu obvodu pro korekci v plném zatíľení přivádí nejen signál ze spínače polohy ąkrtící 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 ąkrtící klapky dochází ke krátkodobému ochuzení směsi, které je třeba kompenzovat, zejména u studeného motoru. Nejvyąąí hodnota obohacení při zrychlení je funkcí teploty. Míra obohacení je tím vyąąí, čím je motor studenějąí, ale z části závislá i na časových změnách zatíľení.

   Rychlost přidání plynu je odvozena z pohyby měřící klapky měřiče mnoľství vzduchu. Tento pohyb je jen nepatrně zpoľděný vůči pohybu ąkrtící klapky. Signál, který odpovídá časové změně mnoľství 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 daląí obvody korekce, zejména nastavení stechiometrické hodnoty směsi podle signálů lambda sondy.

Plně elektronické řízení dávky paliva

   Poměrně sloľitý způsob optimalizace chodu motoru elektronicky řízenou korekcí mnoľství vstřikovaného paliva, závislého na mechanické regulaci, jak bylo v předchozím popsáno, je značně zjednoduąen u časovaného vstřikování, kdy je mnoľství 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 okamľitý provozní stav motoru a postihují přání řidiče vozidla. Přitom vychází ze zadání, které je do ní vloľeno pro přísluąný typ motoru.

   Hardvérový způsob, vyuľívající k tomu účelu zapojení elektronických obvodů a výběru hodnot parametrů jejich součástí, je patrný např. ze starąích typů vstřikování L Jetronic fy Bosch. Je to simultánní vstřikovací souprava, jejíľ trysky se otvírají jedenkrát za kaľdou otáčku motoru. Taktovací kmitočet jejich spínání je tedy od otáček odvozen a pro jeho vytváření se pouľívá 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 kaľdé otáčky motoru palivo jedenkrát. Upravené pravoúhlé impulsy slouľí k synchronizaci řídícího multivibrátoru, který generuje impulsy rovněľ pravoúhlé, ale s proměnnou délkou. Jejich délka se mění podle snímače zatíľení motoru, u L Jetronicu je to měřič mnoľství vzduchu. Tyto impulsy se pak vedou k daląím obvodům (zde je to stupeň multiplikátoru), ve kterých se k nim přidávají daląí impulsy, rovněľ s proměnnou délkou. Délka jednotlivých doplňujících impulsů se mění podle signálů ze snímačů daląích parametrů, které ovlivňují potřebu úprav sloľení směsi, obdobně jak bylo popsáno v předchozí části. Po sečtení délek vąech impulsů vzniká výsledný signál, který je po zesílení v koncovém stupni přiveden k tryskám.

   Z popisu, který uvádí jeden z moľných způsobů, je zřejmé,ľe i při stejném obvodovém řeąení lze změnou hodnot součástí jednotlivých obvodů přizpůsobit regulaci potřebám různých typů motorů. Nevýhodou vąak je pouľitelnost prakticky jen pro simultánní vstřikování, protoľe otevírání vąech trysek můľe být aktivováno pouze současně.

   U skupinového a zejména u sekvenčního vstřikování je ale třeba aktivovat dvojice trysek, nebo jednotlivé trysky v určité okamľiky i měnit délku jejich otevření podle potřeb tvorby směsi. Proto nepostačí, aby řídící jednotka realizovala výslednou funkci Fvýsl sloľením dílčích funkcí f(x1) aľ 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 pouľito číslicového zpracování signálu, které je podstatně rychlejąí, neľ analogové a navíc poskytuje moľnost 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, takľe 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 vyuľíváno u vąech typů záľehových 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.

Autodíly MJauto, náhradní díly Brno, Vančurova 5, Židenice tel: 548 533 193, 603 812 458

Alfa Romeo -Audi- Austin- BMW- Citroen- Daewoo- Daf- Daihatsu- Dodge- Ferrari- Fiat- Ford- Honda- Hyundai- Isuzu- Jaguar- Iveco- Jaguar- Jeep- Kia- Lancia- Land Rover- Lexus- Maserati- Mazda- Mercedes- Mini- Mitsubishi- Nissan- Opel- Peugeot- Porsche- Renault- Rover- Saab- Seat- Skoda- Smart- Skoda- Subaru- Suzuki- Toyota- Vauxhal- Volkswagen- Volvo.

Copyright© 1998 - 2012 Autodíly MJauto, všechna práva vyhrazena