Vícefunkční a víceparametrická regulace

end-logo
Sdílejte:

 

Diagnostika zapalovacích soustav 6

Vícefunkční a víceparametrická regulace předstihu

RNDr. Bohumil Ferenc, březen 2001

 


 



Po nahrazení mechanických přerušovačů
bezkontaktními snímači polohy hřídelí se ukázaly nedostatky
jednoduchých mechanických a pneumatických regulátorů předstihu.
Zjistilo se, že nejsou schopné zajistit zvýšené nároky na
regulaci průběhu zážehu, potřebné k dosažení nižších emisí a
spotřeby paliva a ke zlepšení chodu motoru v přechodových
režimech, zejména při změnách jeho provozní teploty a při
akceleracích a deceleracích.

Mechanické způsoby regulace

 

Mechanické regulátory předstihu se, jak známo,
dělí na odstředivé, které řídí předstih podle otáček motoru a na
pneumatické, které provádějí změny předstihu podle jeho zatížení,
představovaného podtlakem v sacím potrubí.

Oba regulátory mění úhel hřídele rozdělovače,
při kterém dochází k přerušení proudu primárním vinutím
zapalovací cívky, tedy k přeskoku jiskry v zapalovací svíčce.
Otáčkový regulátor natočením rotoru snímače, regulátor reagující
na zatížení motoru natočením statoru tohoto snímače. Výsledná
změna je dána součtem obou dílčích. Při zvyšování otáček nebo
zatížení motoru se předstih obvykle zvyšuje.

Odstředivý regulátor má poměrně velkou
setrvačnost a v přechodových režimech chodu motoru nemůže průběh
regulace předstihu vhodně ovlivnit. Pneumatický regulátor využívá
pro řízení předstihu podtlaku v sacím potrubí a reaguje podstatně
rychleji. Podtlak je nejčastěji „měřen“ v blízkosti škrticí
klapky. Velikost podtlaku je ovlivňována nejen zatížením motoru,
podle kterého se mění jeho sání, ale i aerodynamickým odporem
sacího traktu. Na hodnotu tohoto odporu má největší vliv natočení
(otevření) škrticí klapky. Při minimálním otevření je v místě
mezi přivřenou klapkou a stěnou sacího potrubí podtlak z celého
sacího traktu nejvyšší. V sacím potrubí mezi klapkou a motorem je
podtlak výrazně větší, než před klapkou. Se zvětšujícím se
otevřením se rozdíly v podtlaku před klapkou a za ní vyrovnávají.
Místo, ze kterého se podtlak k pneumatickému regulátoru přivádí,
se obvykle volí tak, aby při uzavření škrticí klapky nedocházelo
k ovlivnění předstihu tímto regulátorem. Předstih je pak
ovlivňován pouze otáčkovým regulátorem. Ve volnoběžných otáčkách
motoru by neměl na předstih působit ani otáčkový regulátor,
protože se při nich nastavuje základní hodnota tohoto parametru,
a to natočením rozdělovače.

Nízká hodnota předstihu je žádoucí z hlediska
úrovně emisí. Ale z hlediska výkonu motoru a jeho spotřeby je
tomu naopak. Proto je předstih velmi důležitým parametrem a při
mechanické regulaci se provádí seřízení předstihu vždy na
hodnoty stanovené výrobcem vozidla
.

Po nastavení základního předstihu se seřídí
množství nasávaného volnoběžného vzduchu a množství paliva tak,
aby byly nastaveny předepsané otáčky volnoběhu a při nich pak
požadované složení směsi (zpravidla na lambda přibližně rovno
1.0). Tyto parametry se ovšem nastavují v soustavě přípravy
směsi. Složení směsi se má kontrolovat analyzátorem výfukových
plynů.

Působení podtlakové regulace v přechodových stavech
motoru

 

Mechanické regulace předstihu bylo používáno
hlavně u motorů s karburátory bez elektronického řízení složení
směsi, ale také u motorů se staršími typy vstřikování, tj. se
spojitým (K a KE Jetronic) a simultánním (L Jetronic 1. a 2.
generace), případně s centrálním vstřikováním.

U motorů se vstřikováním benzinu

je místo, odkud se podtlak k pneumatickému regulátoru přivádí,
zvoleno zpravidla mezi škrticí klapkou a rozvodem nasávaného
vzduchu nebo směsi k jednotlivým válcům.

Protože množství vstřikovaného paliva je
odvozováno od množství nasávaného vzduchu, které je „měřeno“
příslušným snímačem soustavy vstřikování, je složení směsi blízké
stechiometrické hodnotě (lambda přibližně rovno 1.0). Při ní směs
nejrychleji hoří, takže nemusí být prováděna korekce předstihu v
důsledku ochuzení, které nastává u motorů s karburátorem s
klesajícím zatížením motoru.

Obdobné je to v přechodových režimech chodu
motoru, při kterých jsou provozní podmínky rovněž snímány snímači
vstřikovací soustavy, a podle nich prováděna korekce dávkování
paliva. Kontrola předstihových charakteristik obou regulátorů se
proto neliší od způsobů popsaných v části 3 AE 1-2/2001.

V karburátorech

se směs vytváří tak, že do nasávaného vzduchu se v rozprašovači
směšovací komory, případně v kanálu chodu naprázdno, přimísí
palivo, jehož množství závisí na podtlaku v sacím potrubí, tedy
na zatížení motoru.

Karburátor má zabezpečit spouštění studeného i
teplého motoru, provoz při volnoběhu, kdy je škrticí klapka
uzavřena, takže motor dostává palivo z volnoběžné soustavy. Dále
při částečném zatížení, kdy se udržuje přibližně stejné složení
směsi pomocí korekčního vzduchu i při rostoucím podtlaku v okolí
rozprašovače, když se zvyšuje otevření škrticí klapky. Také při
zrychlení a maximálním výkonu motoru, kdy se směs obohacuje (na
lambda přibližně 0.9).

Je však třeba, aby při všech provozních
režimech motoru byly hodnoty emisí CO a HC co nejnižší, což
vyžaduje správné dávkování paliva i dobrou tvorbu směsi.

Při volnoběhu vzniká nebezpečí, že následkem
velkého podílu zbytků spalin ve válci vynechává zapalování.
Přitom je ve výfukových plynech velké množství nespálených
uhlovodíků (emise HC). Aby se zabránilo vynechání spalování,
škrticí klapka se úplně neuzavře, takže se vytváří směs, která je
vždy schopna zažehnutí. Aby nebyly volnoběžné otáčky příliš
vysoké, sníží se předstih.

Náhlé uzavření škrticí klapky má za následek
velké obohacení směsi a tím zvýšení emisí škodlivin. Podtlak v
sacím potrubí totiž velmi vzroste a palivo vysrážené na stěnách
se odpaří. Tomu zabrání tlumič zavírání klapky.

Při brzdění motorem se škrticí klapka nesmí při
vyšších otáčkách úplně uzavřít, aby nevynechávalo spalování.
Proto se při brzdění škrticí klapka částečně pootevře pomocí
elektromagnetického členu. Po dosažení volnoběžných otáček se
klapka vrátí do své volnoběžné polohy.

Karburátory bývají vybavovány doplňky, které
jsou řízeny podtlakem v sacím potrubí, protože ten svými změnami
postihuje zmíněné přechodové stavy. Na karburátoru, případně i
dalších místech sacího potrubí, jsou vývodu podtlaku pro
jednotlivé ovládače. Protože jejich působení mnohdy nezávisí jen
na změnách zatížení motoru vyjádřených podtlakem, ale i na
dalších parametrech motoru, jako teplota, otáčky apod. je podtlak
přiváděn přes ventily, které se otevírají nebo uzavírají v
závislosti na hodnotách příslušného parametru. Zpřísnění
požadavků na úroveň emisí vedlo k zařazení dalších doplňků, jako
recirkulace výfukových plynů, odvětrávání palivové nádrže a
klikové skříně a jiné. Z hlediska zapalování je to použití
dvoukomorové podtlakové
regulace. Jedna z komor
předstih zvyšuje a druhá jej naopak snižuje. Ke komorám je
přiváděn podtlak z různých míst. Z otvoru před škrticí klapkou
(ve směru sání) je podtlak přiváděn ke komoře zvyšující předstih.
Při menším zatížení musí být předstih zvyšován, protože směs je
chudší a hoří pomaleji. Při uzavírání škrticí klapky, které
souvisí se snižováním požadovaného výkonu, podtlak v místě jeho
odběru a tedy i v komoře pro zvýšení předstihu (čárkovaná poloha
klapky) roste. Membrána komory spolu s táhlem se pohybuje vpravo
a předstih je zvyšován, dokud táhlo nedosáhne svého dorazu (bod
a). Pak se předstih přestane zvyšovat a naopak se začne snižovat.

Je to způsobeno tím, že dalším uzavíráním
škrticí klapky se uvolňuje vývod podtlaku ke komoře, která
předstih snižuje. Jakmile se klapka uzavře, vzroste vlivem sání
motoru podtlak před ní a předstih se snižuje, což je příznivé z
hlediska emisí. Táhlo regulátoru se pohybuje vlevo, případně až
po doraz (bod b), kdy je předstih nejnižší.

Při otevírání škrticí klapky z polohy
největšího uzavření se do okamžiku, kdy je v obou komorách
podtlak, začne uplatňovat pouze komora zvyšující předstih. Ta je
nadřazena komoře snížení podtlaku. Tímto provedením se zlepšují
jak emise HC a NOx (snížením předstihu při deceleraci), tak
jízdní vlastnosti motoru (zvýšení předstihu při zrychlení).

Ověření funkce takové regulace je poněkud složitější, než jak
bylo popsáno u jednokomorového regulátoru.

Ověřování funkce dvoukomorové podtlakové regulace

Funkce se ověřuje v několika krocích. Prvním z
nich je kontrola průběhů jednotlivých regulací. Provádí se
obdobně, jak bylo popsáno v části 3 v AE 1-2/2001, tj. pomocí
stroboskopické pistole, synchronizované od vn kabelu ke svíčce 1.
válce. Od obou podtlakových komor se odpojí hadičky přívodu
podtlaku a na odpojené straně se ucpou. Stejně tak se ucpe otvor
komory, která není kontrolována. Je to nezbytné, aby nedošlo k
ovlivňování měřeného průběhu regulátoru kontrolované komory. K té
se napojí podtlakové měřící čerpadlo, nebo jiný přístroj
umožňující měnit podtlak, v obou případech s přesným
podtlakoměrem.

 

  1. Nejdříve se proměří průběh zvyšování předstihu. Přiváděný
    podtlak se nastaví na nulovou hodnotu a při otáčkách motoru 2000
    min-1 se změří hodnota předstihu stroboskopickou
    pistolí. Naměřený předstih je za těchto podmínek pouze od
    odstředivého (otáčkového) regulátoru. Hodnotu zaznamenat. Potom
    se zvětšuje podtlak a zaznamená se hodnota, při níž se předstih
    začíná zvyšovat, takže se uplatňuje podtlaková regulace.

    Při změně podtlaku vždy kontrolovat, zda
    zůstaly výchozí otáčky motoru zachovány. V případě odchylky
    provést nápravu, aby nedošlo ke změně předstihu od odstředivého
    regulátoru.

    Pokračovat se zvyšováním podtlaku, až se
    předstih přestane měnit. Pak je třeba vrátit se zpět na hodnotu,
    kdy opět dochází ke změně předstihu. Obě hodnoty (podtlak i
    předstih) zaznamenat. Odečítáním úhlu předstihu odstředivého
    regulátoru od celkového úhlu na začátku a na konci působení
    podtlakové regulace se stanoví rozmezí předstihu i jemu
    odpovídající hodnota podtlaku. Průběh podtlakové regulace je
    lineární, takže postačí měřit jen její začátek a konec a porovnat
    jej s údaji výrobce.

  2. Obdobně se proměří průběh snižování předstihu. Podtlakové
    čerpadlo s podtlakoměrem se připojí ke komoře druhého regulátoru
    a otvor pro přívod podtlaku na komoře zvyšování předstihu se
    ucpe. Protože předstih se bude při zvyšování podtlaku zmenšovat,
    musí se otáčky motoru nastavit tak, aby se bezpečně stanovila
    hodnota při níž se předstih přestává měnit. Rozsah této regulace
    bývá 6° až 8°, takže předstih od
    odstředivého regulátoru by měl být nejméně 15° až
    20°. Jinak je způsob kontroly stejný, jako u komory
    zvyšování předstihu.
  3. Po ověření průběhů podtlakové regulace se ověří vliv
    natočení škrticí klapky na velikost podtlaku v obou vývodech ze
    sacího potrubí. Provádí se tak, že se hadička vozidla připojí k
    jedné podtlakové komoře rozdělovače přes mezikus T, k jehož
    vývodu kolmého na průchod podtlaku se připojí měřič podtlaku.
    Přívod podtlaku ke druhé komoře zůstane připojen buď přímo, nebo
    je-li k dispozici další měřič podtlaku s T mezikusem, pak stejně
    jako u první. Vývod podtlaku, na kterém se měření neprovádí, může
    být ucpán, tj. odpojen od komory.

    Po nastartování a zahřátí motoru se změří
    hodnoty podtlaku při různých natočeních škrticí klapky od
    minimálního do maximálního otevření a to při otevírání z
    minimálního otevření a poté při uzavírání z maximálního otevření.
    Protože odečítání úhlu natočení škrticí klapky nebude zpravidla
    dostatečně přesné, nastavovat otáčky motoru. Odstup hodnot otáček
    volit podle změn v průběhu podtlaku, při rychlejších změnách
    častější měření.

    Stejná měření provést u druhé podtlakové komory
    a výsledky obou skupin měření zakreslit do společného grafu
    závislosti podtlaku na otáčkách motoru (celkem 4 průběhy).

    Jde pouze o informativní ověření funkce,
    protože měření se provádějí při nezatíženém motoru. Přesnější
    měření by muselo být prováděno na válcové brzdě.

  4. Pokud je potřeba ověřit, zda v soustavě podtlakové regulace
    nejsou netěsnosti, postupuje se obdobně, jak je popsáno ve
    zmíněné části 3 (AE 1-2/2001).

Ověřování podtlakové regulace využívající dalších
parametrů motoru

 

Předstih zážehu je také závislý na provozní
teplotě motoru. Jednak z hlediska emisí HC a CO, kdy se u vozidel
vybavených katalyzátorem, nebo termoreaktorem během zahřívání
snižuje, aby směs dohořívala až ve výfukovém kanále, a tak se
rychle ohřála příslušná zařízení. Tato snižují emise HC a CO tím,
že při dostatečně vysoké teplotě v nich shoří nespálené
uhlovodíky ve výfukových plynech, mnohdy za účasti „sekundárního“
vzduchu, přifukovaného do výfukového kanálu.

Jiným případem je snižování předstihu při
zahřátém motoru, kdy je teplota spalování poměrně vysoká, takže
rostou emise NOx. Zmenšením předstihu se oboje sníží. Naopak při
nezahřátém motoru se předstih nesnižuje, aby se dosáhlo lepší
odezvy motoru při zrychlování vozidla.

K ovládání předstihu je využíváno podtlakové
regulace, k jejímž komorám se přivádí podtlak ze sacího potrubí
přes termoventily, které se působením teploty chladící kapaliny
motoru otevírají nebo uzavírají.

Na
obr. 2 je soustava
používaná na vozech Toyota. Termoventil zařazený v okruhu komory
zvyšující předstih otevírá při teplotě 40°C, od které
se tak uvolní přívod podtlaku k regulátoru. Při nižších teplotách
je v činnosti pouze regulátor, který předstih snižuje.

Na
obr. 3 je naopak způsob
snižování předstihu u zahřátého motoru. Termoventil se otevírá
při teplotě nad 54°C. Otvory pro vývod podtlaku jsou
umístěny poněkud odlišně než v předchozím případě. Odvod podtlaku
pro snížení předstihu je více vzdálen od škrticí klapky, takže
tento regulátor není polohou klapky ovlivňován. Ke snižování
předstihu dochází až po otevření termoventilu. Aby po poklesu
teploty, tj. po opětném uzavření ventilu nezůstal regulátor
předstihu v poloze snížení, je v okruhu zpětný ventil, který při
poklesu podtlaku v místě odběru ze sacího potrubí podtlak z
komory regulátoru pozvolna odpouští.

Kontrola

obou druhů regulace se provádí tak, že se nejdříve ověří funkce
dvoukomorového regulátoru, jak bylo výše popsáno a v případě,
je-li správná, ověří se činnost termoventilu. Pokud je použito
zpětného ventilu, i jeho funkce. Kontrola může být provedena buď
s vymontovanými ventily pomocí podtlakového čerpadla a měřiče
podtlaku, přičemž se termoventil ohřívá nebo ochlazuje např.
namočením jeho dolní části do vody, jejíž teplota se mění a měří.
Nebo s nainstalovanými ventily, přičemž se k hadičce přivádějící
podtlak k termoventilu připojí podtlakové čerpadlo nastavené na
podtlak způsobující dobře pozorovatelnou změnu předstihu (podle
kontroly komory podtlakového regulátoru). Při nastartovaném
motoru se zjistí teplota jeho chladící kapaliny, při níž došlo ke
skokové změně předstihu, kontrolovaného obvyklým způsobem
stroboskopickou pistolí.

Při ověřování zpětného ventilu v obvodu podle
obr. 3 vložit mezi termoventil a podtlakovou komoru rozdělovače
druhý zpětný ventil propouštějící podtlak do komory. Po dosažení
změny předstihu otevřením termoventilu snižovat postupně podtlak
čerpadla a kontrolovat, zda se předstih zvyšuje až k původní
hodnotě při minimálním (blízkém nule) podtlaku.

Druhý zpětný ventil může být nahrazen kohoutkem, který se po
dosažení předstihu zvýšeným podtlakem uzavře.

Ventily zpoždění účinku podtlaku a přepínací vakuové
termoventily

Někteří výrobci (např. Ford, GM) používají k
řízení parametrů motoru v přechodových režimech místo doplňků na
karburátoru, řízených podtlakem v sacím potrubí, ventilů které
ovlivňují převážně jen funkci podtlakové regulace předstihu. Tyto
ventily upravují účinek změn podtlaku při náhlém otevírání a
uzavírání škrticí klapky, tj. při zrychlování motoru a při jeho
brždění.

Princip činnosti takového ventilu vyplývá z
obr. 4.
Ventil se zařazuje mezi vývod podtlaku v sacím potrubí (nebo v
blízkosti škrticí klapky) a komoru podtlakové regulace
rozdělovače. V levé části obrázku je stav, kdy v sacím potrubí
dojde k rychlému zvýšení podtlaku. Proud vzduchu z komory
regulátoru může procházet pouze škrticí tryskou C v přepážce
ventilu. Podtlak v komoře regulátoru předstihu se tedy „zpozdí“
za hodnotou v sacím potrubí. Jak zanikne sací účinek na levé
straně ventilu, vyrovnání tlaku mezi oběma stranami ventilu se
uskuteční rychle (pravá část obr. 4, příp.
obr. 5
) protože se
otevírá zpětný ventil B a uvolňuje své otvory A. Takový ventil
může být zapojen i v opačném směru, přičemž se také obrátí
vyvíjený účinek a podtlak bude mít udržovací charakter. Tentýž
typ ventilu tedy vyvíjí účinek v závislosti na směru montování.
Zapojí-li se jako zpožďovač účinku podtlaku, tedy i zvyšování
předstihu, je možno dosáhnout při přechodu na částečné zatížení u
motoru zahřátého na provozní teplotu, že budou lepší
charakteristiky emisí. Při zahřívání studeného motoru je ale
výhodný přesně opačný účinek. Je vhodné pomalé snižování velkého
předstihu částečného zatížení. Ventil se má umístit v opačném
směru.

Vhodný průběh předstihu v závislosti na
teplotě motoru je možno řešit použitím dvou vzájemně opačně
zařazených ventilů a přepínat je podle provozní teploty motoru.
Přepínání může provádět vakuový termoventil, který otevírá nebo
uzavírá podtlakovou cestu. Jak patrno z
obr. 6, je jeho dolní
část A ve styku s chladící kapalinou motoru. Posun sloupku B
ventilu spojuje střední výstup ventilu s dolním nebo horním
vstupem podle toho, jak teplota na termoventil působí. Obr. 6a
ukazuje polohu při studeném a obr. 6b při teplém motoru.

Celý okruh ovládání podtlakové regulace
předstihu podle teploty motoru je uveden na
obr. 7a a 7b. Obr. 7a
znázorňuje okruh působící při zahřívání motoru. Vakuový
termoventil A zapojuje do okruhu ventil B orientovaný pro
udržování podtlaku (tj. zvýšeného předstihu). Při zahřátém motoru
je potřebné účinek podtlaku zpožďovat. Proto termoventil A (v
obr. 7b) zapojí do přívodu podtlaku k podtlakovému regulátoru
rozdělovače zpožďovací ventil C. Při nárůstu podtlaku v důsledku
rychlého uzavírání škrticí klapky se zvyšování předstihu
zpožďuje, což je výhodné z hlediska emisí HC a NOx.

Soustava může být rozšířena zařazením dalšího
vakuového
termoventilu. Ten
přepíná dojde-li při volnoběžném chodu motoru k jeho přehřátí i
přesto, že je v provozu elektricky spouštěný ventilátor. K tomu
dochází např. během letních veder. V takovém případě je
nejvhodnější odpomocí zvýšit otáčky motoru, aby se zlepšilo
chlazení. Toho se nejsnáze dosáhne zvětšením předstihu. V obr. 8c
je uveden způsob tohoto provedení. Při volnoběhu je škrticí
klapka v karburátoru uzavřena, takže v sacím potrubí za ní je
větší podtlak, než v místě vývodu pro podtlakovou regulaci
rozdělovače. Při zvýšení teploty chladící kapaliny nad hodnotu
přepínání termoventilu tento přepne a k podtlakovému regulátoru
předstihu je přiveden podtlak sacího potrubí. Protože komora
zvyšující předstih je nadřazena komoře, která jej snižuje, dojde
tak ke zvýšení předstihu a následně otáček motoru.

K obdobnému účelu může být použito i
samostatného vakuového
termoventilu. U
některých vozidel bývá volnoběžný předstih nízký, aby se dosáhlo
příznivějších hodnot emisí. Motor se může při delším volnoběžném
chodu přehřát. Při zvýšení hodnoty nad hodnotu přepínání
termoventilu C tento přepne a k podtlakové komoře regulátoru
předstihu B je přiveden podtlak ze sacího potrubí místo z otvoru
u škrticí klapky (A). Větší předstih zvýší otáčky motoru, čímž se
zlepší účinek chlazení. Jak se motor opět ochladí, nastaví se
znovu snížená hodnota předstihu (ve volnoběhu!).

Pokud je na motoru vozidla použito rozdělovače
s jednokomorovým podtlakovým regulátorem předstihu, používá se
zpravidla provedení podle
obrázku. V něm je
použito dvou vakuových termoventilů, z nichž jeden přepíná při
teplotě nad 52°C a druhý při přehřátí motoru. Dále je
použito zpětného ventilu a ventilu zpoždění účinku podtlaku. I u
tohoto způsobu je použito dvou různých míst vývodu podtlaku, tj.
ze sacího potrubí a z karburátoru od škrticí klapky.

Jak vyplývá z horního obrázku, je při studeném
motoru, tj. pod 52°C přepnut termoventil tak, že ke
komoře regulátoru předstihu přichází podtlak ze sacího potrubí a
to přes zpětný ventil. Při volnoběhu, kdy je škrticí klapka
uzavřena, je zde podtlak vyšší a tedy předstih bude větší, což
přispívá k rychlejšímu zahřátí motoru. Ovšem při náhlém
zrychlení podtlak okamžitě klesne. Aby nedošlo ke snížení
předstihu, podrží zpětný ventil po několik sekund v komoře
regulátoru podtlak s předchozí velikostí, takže motor neztrácí
během zahřívání svou reakci na sešlápnutí plynového pedálu.

Jakmile teplota chladící kapaliny překročí
52°C, přeruší se přívod podtlaku ze sacího potrubí a
ke komoře podtlakového regulátoru předstihu se přivede podtlak z
karburátoru, zpravidla přes ventil zpoždění, viz dolní obrázek.
Ten působí při otevírání a uzavírání škrticí klapky, jak bylo
dříve popsáno.

Nadměrná teplota chladící kapaliny způsobí
přepnutí druhého termoventilu a ke komoře regulátoru je přiveden
podtlak ze sacího potrubí, který má při otevřené škrticí klapce
nižší hodnotu. Předstih je tedy snížen.

U vozidel vybavených recirkulací výfukových
plynů bývá na karburátoru vývod podtlaku pro ovládání ventilu
řídícího množství recirkulovaných plynů. Tento vývod je umístěn
blíže škrticí klapky, než vývod podtlaku pro regulaci předstihu.
Proto podtlak pro předstih je k dispozici až po větším otevření
škrticí klapky, tj. při otáčkách motoru poměrně vyšších, než
volnoběžné. Vývod podtlaku pro recirkulaci výfukových plynů (EGR)
se přivádí k
termoventilu
30°C. Při studeném motoru se EGR nepoužívá a
termoventil přepne podtlak EGR přes zpětný ventil, který je
přitom otevřen, k podtlakové komoře regulace předstihu na
rozdělovači. Při otevírání škrticí klapky z volnoběžné polohy je
tedy k této komoře přiveden podtlak dříve a s větší hodnotou, než
z vývodu pro předstih. Tím je dosaženo u studeného motoru lepší
odezvy motoru na sešlápnutí plynu.

Jakmile teplota chladící kapaliny motoru
přesáhne 30°C, termoventil přeruší přívod podtlaku EGR
k podtlakové komoře regulátoru předstihu a přepne jej k ventilu
regulace EGR. K regulátoru předstihu zůstane připojen pouze
podtlak z vývodu pro jeho řízení a to přes ventil zpoždění účinku
přibližně 20 sekund. Zpětný ventil mezi termoventilem
30°C a podtlakovou komorou rozdělovače brání úniku
podtlaku do tohoto termoventilu a přes něj do okruhu podtlaku
EGR. Při zrychlování motoru je podtlak zpožděn o zmíněnou dobu,
při deceleraci je snížen okamžitě (viz i
obr. 5).

Pokud dojde k přehřátí motoru, termoventil
105°C ochrany přepne podtlakovou komoru regulátoru
předstihu na podtlak ze sacího potrubí, obdobně jak bylo popsáno
u předchozích typů.

U některých vozidel bývá použito i podtlaku
ovládaného nastavení bodů řazení převodových stupňů, v závislosti
na tom, zda je motor studený či zahřátý na provozní teplotu. K
tomu účelu rovněž slouží termoventil 30°C. Při
studeném motoru je podtlak do okruhu převodovky vypnut. Malá
změna bodů řazení zlepší jízdní vlastnosti studeného motoru.

Postup kontroly funkce

takových obvodů obsahuje obdobné činnosti, jaké byly popsány v
úvodu této části, případně v AE 1-2/2001. Nejdříve se tedy ověří
funkce komor (nebo komory) podtlakové regulace rozdělovače. Potom
následuje ověření průběhu podtlaku na jednotlivých vývodech ze
sacího potrubí nebo karburátoru. Měří se nejlépe v závislosti na
otáčkách motoru, počínaje volnoběžnými, při nichž je škrticí
klapka karburátoru uzavřená.

Věnovat pozornost hodnotám podtlaku při
uzavřené škrticí klapce (v koncové poloze minimálního otevření).
Pokud je v okruhu využíváno i vývodu podtlaku pro EGR (viz způsob
podle obr. 11), sledovat i hodnoty otáček motoru (natočení
škrticí klapky), od kterých se podtlak v jednotlivých vývodech
začne zvyšovat a případně, kdy přestává růst (nebo kdy nadále
neklesá).

Po otevření podtlakových komor regulátoru
předstihu rozdělovače a všech vývodů podtlaku se přistoupí ke
kontrole funkce ventilů zpoždění účinků podtlaku a vakuových
termoventilů
.

To lze provést jednak přímou
kontrolou těchto
dílů s využitím zdroje podtlaku a podtlakoměru.

U zpožďovacích ventilů je postup následující:

 

  1. Na zdroji podtlaku se nastaví hodnota 33 kPa a přivede
    hadičkou k černě obarvené straně ventilu (bývá označena CARB).
  2. Na podtlakoměru připojeném hadičkou v délce 600 mm k barevně
    označené straně se má po určité době od přivedení podtlaku k
    ventilu zvýšit hodnota z nuly na 33 kPa.
  3. Změřit čas, který uplyne od okamžiku připojení podtlaku k
    ventilu do nárůstu na 33 kPa na podtlakoměru. Tento čas je
    závislý na typu ventilu, který je dán jeho barevným „kódem“.

Vyhovující ventil má mít pro ventily vozů Ford zmíněný čas v
následujících rozmezích.

 

Typ
ventilu
Čas v sekundách

Minimum Maximum
černý a šedý černý a hnědý černý a bílý černý a žlutý černý a modrý černý a zelený černý a oranžový černý a červený
1 4
2 5
4 12
5.8 14
7 16
9 20
13 24
15 28

Pokud čas není v daném rozmezí, tj. ať je menší než minimum nebo
větší než maximum, ventil je vadný a musí se vyměnit.

Termoventily

se kontrolují obdobně. Zdroj podtlaku se připojí ke vstupu
termoventilu, podtlakoměr k výstupu, který je připojen při
teplotě nižší než hodnota, při které má dojít k přepnutí. Dolní
část termoventilu se vloží do tekutiny, která má nižší teplotu
než přepínací. Po nastavení podtlaku podtlakoměru (např.
zmíněných 33 kPa) ohřívat kapalinu a měřit její teplotu.
Pokračovat až do hodnoty při níž termoventil přepne, což se má
projevit poklesem podtlaku na nulu. Je-li toho dosaženo, ověřit
na druhém výstupu hodnotu podtlaku vytvářeného v jeho zdroji.
Nemělo by docházet k měřitelnému rozdílu proti hodnotě ze zdroje.

Poznámka: Při kontrole termoventilů pro teplotu 100°C
a vyšší použít tekutinu s vhodným bodem varu.

Funkci obvodů je možno do určité míry ověřovat i přímo na
vozidle. Např. obvod podle
obr. 10 je možno ověřit způsobem
zřejmým z
obr. 13. Ke vstupu
komory podtlakového regulátoru předstihu se připojí přes T-člen
měřič podtlaku. Pokud je v obvodu použito ventilu zpoždění účinku
podtlaku, vyřadí se a nahradí propojkou. Nastartuje se motor a
zahřeje se na provozní teplotu. Poté se motor zrychluje
otevíráním škrticí klapky asi do 1/2 celkové dráhy a následně
deceleruje do minimálního otevření (klapka nejvíce uzavřena).
Správnou funkci obvodu ukazuje nárůst a pokles podtlaku měřeného
měřičem během zrychlování a decelerací motoru. Zkontrolovat
pečlivě všechny hadičky podtlakového okruhu. V jakékoliv soustavě
používající ventily s uzavíranými vstupy sebemenší únik podtlaku
ovlivní funkci regulátoru předstihu.

Ověření funkce termoventilů se provede pomocí
zdroje podtlaku připojeného k hadičce ze zpětného ventilu. Při
studeném motoru se nastaví vhodný podtlak, změří se předstih a
sleduje se teplota motoru, až do okamžiku přepnutí (tj. zahřátí
motoru na přepínací teplotu motoru). Při přepnutí má dojít k
odpovídající změně předstihu, která je závislá na určené funkci
okruhu.

Toto ověření lze provést zpravidla pouze u
termoventilů přepínajících ze „studeného“ stavu motoru na
„zahřátý“, nikoliv u termoventilů omezujících „přehřátí“ motoru.
Tyto termoventily se ověřují, jak bylo výše popsáno.

U dvoukomorové podtlakové regulace předstihu
(např. schéma v obr. 8c) se ověří funkce regulace bez
termoventilu. Zdroj podtlaku se připojí k hadičce od vývodu
podtlaku ze sacího potrubí, propojí se hadičky přívodů podtlaku
ze sacího potrubí a podtlakové komory k termoventilu a při
otáčkách motoru asi 2000 min-1 se zvyšuje hodnota
podtlaku ze zdroje. Přitom se musí předstih zvětšovat, což svědčí
o správné funkci dvoukomorové podtlakové regulace, u níž je
nadřazena komora zvýšení předstihu, jak bylo dříve popsáno.

Ventily a spínače ovládané podtlakem

 

Provozní podmínky motoru jsou mimo jeho teplotu
charakterizovány i zatížením. Zatížení se, jak známo, vyhodnocuje
podle podtlaku v sacím potrubí. Toto je využíváno ke sladění
regulace předstihu s potřebami motoru prostřednictvím ventilů
ovládaných podtlakem v sacím potrubí, jehož hodnota se „snímá“ za
škrticí klapkou (za karburátorem).

V zapalování je to vakuový spínač, který je
používán např.
v obvodu společně s
ventilem zpoždění účinku podtlaku. Jak vyplývá z obou dílčích
obrázků, je zpožďovací ventil zapojen mezi vývod podtlaku u
škrticí klapky karburátoru a komoru podtlakového regulátoru
předstihu v rozdělovači. Paralelně ke zpožďovacímu ventilu je
zařazen vakuový spínač ovládaný podtlakem z vývodu ze sacího
potrubí.

Obr. 14a představuje stav během
jízdy vozidla, kdy je škrticí klapka více otevřena. Podtlak v
sacím potrubí nedosahuje hodnotu, při které se vakuový spínač
sepne, aby tak vytvořil cestu k obcházení zpožďovacího ventilu.
Ten vykonává funkci, která byla v předchozím popsána. Při málo
otevřené škrticí klapce je podtlak v sacím potrubí velký, spínač
sepne a podtlak může působit na regulátor předstihu bez zpoždění
(obr. 14b). Účelem tohoto obvodu je dosažení hladkého přechodu z
volnoběhu na jiný provozní stav.

Vakuový spínač je sepnut i při volnoběhu, ale
protože v místě vývodu podtlaku z karburátoru je hodnota blízká
nule, není regulátor předstihu natáčen.

V
obr. 15 je řez
konstrukcí vakuového spínače. Obr. 15a ukazuje stav, kdy podtlak
přiváděný do horní komory nepřekoná sílu pružiny a membrána mezi
komorami uzavírá průchod spínačem. V obr. 15b je stav, kdy je
spínač průchozí.

Ověření funkce vakuového spínače se nejsnáze
provede připojením zdroje podtlaku k jeho horní komoře a změřením
hodnoty, při níž je spínač průchozí.

U vozů některých výrobců se používá poněkud
jiného způsobu, kde mimo vliv zatížení motoru se přihlíží i k
jeho teplotě. Schéma takového obvodu je na
obr. 16. Z něj je
zřejmé, že obvod sestává z termoventilu, zpožďovacího ventilu a
podtlakem ovládaného vakuového přepínače, nazývaného také
modulátorem podtlaku.

Okruh teplotní závislosti je vřazen v přívodu
podtlaku ze sacího potrubí. Sestává z termoventilu, který pouze
uvolňuje průchod při dosažení nastavené teploty. Jestliže je
motor studený, je termoventil uzavřený a jediná cesta podtlaku k
rozdělovači (přes vakuový přepínač) je přes ventil zpoždění
účinku. Při silném zrychlení klesá okamžitě podtlak v sacím
potrubí (otevírá se škrticí klapka) a zpožďovací ventil podrží
podtlak v komoře regulátoru předstihu asi 4 sekundy. Pozvolným
zpožděním podtlakové regulace předstihu se zlepšují jízdní
vlastnosti studeného motoru. Teplý motor otevře termoventil a tím
se přivede ze sacího potrubí přímo ke vstupu modulátoru podtlaku.

Ke druhému vstupu modulátoru podtlaku je přímo
připojen přívod podtlaku od škrticí klapky. Výstup modulátoru
podtlaku je
připojen ke komoře
podtlakového regulátoru předstihu v rozdělovači.

Modulátor podtlaku pracuje následovně.

 

  1. Jestliže je podtlak v sacím potrubí pod 33 kPa, což je
    obvyklé při plném otevření škrticí klapky, je přes modulátor
    přiveden přímo ke komoře podtlakového regulátoru.
  2. Je-li podtlak sacího potrubí vyšší než 33 kPa a podtlak od
    škrticí klapky menší než 33 kPa, přivádí modulátor podtlaku k
    regulátoru předstihu konstantně 33 kPa. Tento stav nastává při
    volnoběhu.
  3. Podtlak od škrticí klapky je přiváděn z modulátoru podtlaku
    ke komoře podtlakového regulátoru, když je pak podtlak u škrticí
    klapky, tak podtlak v sacím potrubí přesahuje 33 kPa, což je
    obvyklý stav při normálních cestovních rychlostech, kdy není
    škrticí klapka v žádné z koncových poloh, tj. maximálního nebo
    minimálního otevření.

Ověření funkce modulátoru podtlaku se provádí
následovně.

a) K výstupnímu otvoru pro rozdělovač (viz obr. 17) se připojí
měřič podtlaku. Ke vstupnímu otvoru podtlaku ze sacího potrubí se
připojí zdroj podtlaku nastavený na 33 kPa. Výchylka na měřiči
podtlaku se má zvýšit na 33 kPa a zůstat konstantní. Specifikace
podtlaku se mění podle aplikace (typu vozidla).
b) Měřič podtlaku se nechá připojený k výstupnímu otvoru pro
rozdělovač. Zdroj podtlaku se připojí ke vstupnímu otvoru od
karburátoru a vstupní otvor od sacího potrubí se ucpe. Pozvolna
se zvyšuje podtlak od otvoru pro karburátor. Měřič podtlaku by
měl zpočátku ukazovat nulový podtlak až do doby, kdy výstup ze
zdroje podtlaku dosáhne nebo překročí 33 kPa. Hodnota podtlaku
odečtená na měřiči podtlaku by se měla rovnat podtlaku
nastavenému na jeho zdroji.

Jestliže není splněn některý z obou bodů,
modulátor je vadný a musí se vyměnit.

Ostatní typy ventilů používané v obvodech podtlakové
regulace předstihu

 

Kromě dosud popsaných součástí se u některých
typů vozidel nebo značek používají ještě následující díly.

Separátor paliva

pohlcuje kapalný nebo
plynný benzin, který by se mohl dostat z karburátoru nebo ze
sacího potrubí do okruhu podtlakové regulace předstihu v
rozdělovači. Použití separátoru je důležité zejména pro ochranu
podtlakových membrán.

Na levém
obrázku je pohled na separátor s
označením jeho přípojů. Nápis CARB označuje stranu směrem ke
karburátoru, nápis DIST z druhého konce směřuje k rozdělovači.

Na pravém
obrázku je pohled do konstrukce
separátoru. Vstup od karburátoru přivádí palivo do prostoru před
úzkootvorové filtrační sítko, za kterým následuje papírový filtr
a za ním, před výstupním otvorem k rozdělovači pěnová vložka
filtru. Při montáži je třeba dávat pozor, aby otvor směřující ke
karburátoru byl na spodní straně separátoru a odlučovaný benzin
mohl odtékat zpět do sacího potrubí.

Magneticky ovládaný podtlakový ventil

slouží převážně jako
spínač nebo přerušovač přívodu podtlaku. Používá elektromagnetu
ovládaného napětím, přivedeným na jeho vinutí (svorky) přes
vnější spínač. Tento ventil např. přeruší přívod podtlaku ze
sacího potrubí k podtlakovému regulátoru předstihu během řazení
rychlostních stupňů, čímž se zabrání výraznému zvýšení otáček při
odpojení motoru od hnacích kol. Po zařazení rychlosti se přívod
podtlaku obnoví. Spínač pro elektromagnet je součástí převodovky.
Ověření funkce ventilu se provádí v uspořádání podle
obr. 20a a 20b.
Používá se zdroje podtlaku, který se připojí ke vstupnímu otvoru
ventilu. K vinutí jeho elektromagnetu se připojí kladná svorka
vozidlové baterie a žárovková kontrolka. Jestliže je okruh napětí
uzavřen, kontrolka svítí a na zdroji podtlaku lze nastavit dobře
odečítatelnou hodnotu, protože ventil má být uzavřen (obr. 20a).
Nastavený podtlak se má udržet nejméně 10 sekund. Jakmile se
elektrický obvod přeruší (obr. 20b), ventil se má stát okamžitě
průchozím.

Je třeba upozornit, že existují i opačně
pracující magnetické podtlakové ventily, které průchod
zabezpečují při zapojení proudu do cívky elektromagnetu.
Kontrolka takového ventilu se neliší od výše popsaného postupu,
pouze měřené stavy se projevují opačně.

Obvody ovládání předstihových charakteristik
prostřednictvím doplňků podtlakové regulace nebývají zpravidla
jedinými, které slouží k neelektronickému řízení chodu zážehového
motoru. Podtlak jak z karburátoru (od škrticí klapky), tak ze
sacího potrubí, bývá používán i k ovládání dalších soustav, jako
např. recirkulace výfukových plynů, nastavení volnoběžných otáček
a dalších.
Příkladem takové
soustavy řízení chodu motoru je uspořádání použité na modelech
vozů Ford Escort a Orion z poloviny devadesátých let. Protože
funkce dílů souvisejících s řízením předstihu byla převážně
popsána v předchozím, nebudou díly, které jsou součástí jiných
soustav popisovány.

Literatura

 

 

  1. Automotive emission control and computer systems.
    Prentice-Hall.
  2. Vergaser und Katalysatortechnik. Vogel.
  3. Dokumentace fy Ford.
Ohodnoťte článek


banner pro vstup do katalogu MJauto
Sdílejte: