Elektronika a záľehové motory

RNDr. Bohumil Ferenc, II. vyd., 1999

Úvod

    Během let se osobní automobily staly nejroząířenějąím dopravním prostředkem. Jejich pohonnou jednotkou jsou nejčastěji čtyřtaktní záľehové motory. Ty pouľívají jako pracovního media automobilového benzinu. Je to uhlovodíkové palivo, jehoľ spalováním vzniká teplo. To se v motoru přemění na mechanickou práci.

    Ke spalování je nezbytný kyslík, který je do motoru přiváděn spalovacím vzduchem. Ideální spalování by proběhlo při hmotnostním poměru vzduchu a paliva 14.7 : 1. Při tomto poměru dochází k úplnému spálení benzinu, tj. reakci HC (palivo) + O2 (kyslík obsaľený ve vzduchu) na CO2 (kysličník uhličitý) a H2O. Toto jsou látky zdraví neąkodné.

    Tento ideální stav vąak ve skutečném provozu automobilového motoru nenastává. Dochází k neúplnému nebo částečnému spalování paliva. Při nespálení vąeho paliva se ve výfukových plynech objevují sloučeniny CNHM, tj. parafiny, olefiny a aromáty.

    Při částečném spalování se podle příměsí v různých druzích automobilového benzinu vytvářejí následující zplodiny:

aldehydy
CNHMCHO;
ketony
CNHMCO;
kyseliny karboxylové
CNHMCOOH;
kysličník uhelnatý
CO.

    Z těchto látek je nejnebezpečnějąí kysličník uhelnatý. Vzniká při nedostatku kyslíku, jeho mnoľství je závislé hlavně na sloľení palivové směsi, tj. na poměru vzduchu a paliva. Je to bezbarvý plyn, bez zápachu. Jiľ při poměrně malých koncentracích v nadechovaném vzduchu můľe být smrtelně jedovatý. Při volnoběhu motoru je obsah CO ve výfukových plynech vysoký. Proto nemohou motory pracovat v uzavřených prostorách.

    I uhlovodíkové látky se ve výfukových plynech objevují při nedostatku kyslíku. Daląími příčinami můľe být vynechání záľehu, zhasnutí zapálené směsi v důsledku její nízké teploty nebo nedostatečná energie elektrického výboje, případně i nerovnoměrného rozdělení směsi ve válci.

    Tyto uhlovodíkové látky se svými vlastnostmi odliąují. Nasycené uhlovodíky - parafiny - jsou téměr bez zápachu a mají narkotické účinky s lehkým dráľděním sliznice. Nenasycené uhlovodíky - olefiny - mají nasládlou vůni s částečným dráľděním sliznice. Aromatické uhlovodíky mají charakteristický zápach. Jsou známy jako nervové jedy s narkotickými účinky, z části jsou rakovinotvorné, např. benzopyren. Aldehydy, např. formaldehyd, ątiplavě páchnou a jiľ v malých koncentracích velmi silně dráľdí zrak a čich.

    Vedlejąím produktem spalování, který je silně závislý na teplotě ve spalovacím prostoru, jsou kysličníky dusíku. Vznikají okysličením atmosférického dusíku obsaľeného ve spalovacím vzduchu. Kysličník dusnatý (NO) je bezbarvý plyn, bez zápachu a příchuti. Rychle se okysličuje na kysličník dusičitý NO2, coľ je červenohnědý, ątiplavě páchnoucí jedovatý plyn. Poąkozuje plicní tkáň. Tyto kysličníky jsou společně označovány NOX. Ve spojení s uhlovodíky tvoří působením slunečního světla oxidanty, které dráľdí sliznici a přispívají ke vzniku smogu.

Emisní předpisy

    Vzhledem ke ąkodlivosti těchto sloľek výfukových plynů byly vypracovány zákonné předpisy, které stanovují jejich maximálně přípustné úrovně. Ve velké větąině evropských zemí byly tyto poľadavky určovány předpisem EHK č. 15 a obdobnou směrnicí EHS (před vznikem EU). Předpisy stanovily limity odstupňované zpočátku pro jednotlivé třídy referenční hmotnosti vozidel a během doby byly zpřísňovány. V tabulce jsou uvedeny průměrné hodnoty emisí u automobilů před začátkem platnosti norem. Proąkrtnuté hodnoty se nezjią»ovaly.

 

Průměrné emise v letech 1965/70
Průměrná mnoľství [g/zkouąka]
CO HC NO HC+NOX
200 12 --- ---

    Pro znázornění postupu zpřísňování jsou v dále uvedeny emisní hodnoty pro typickou třídu celoevropského parku osobních automobilů, jejíľ referenční hmotnost byla 1020 aľ 1250 kg. Jako počáteční stav 100 % se uvaľují hodnoty z předchozí tabulky.

 

Limity emisí
Předpis Platí od Limity v % proti počátečnímu stavu
CO HC NOX CO HC NOX
EHK 15/00 1971 134 9.4 --- 67 78 ---
EHK 15/01 1975 107 8.0 --- 54 67 ---
EHK 15/02 1976 107 8.0 12.0 54 67 100
EHK 15/03 1979 87 7.1 10.2 44 59 85
EHK 15/04 1984 67 Suma 20.5 34 Suma 100

    V některých evropských zemích
©védsko, ©výcarsko, Rakousko.
platily předpisy přísnějąí; blíľící se stavu v USA. Jejich hodnoty, přepočtené pro srovnání z [g/km] na [g/zkouąka], jsou v tabulce. Údaje z prvního řádku vstoupily v platnost od r. 1975, z druhého v letech 1987/88.

 

Přísnějąí limity emisí
Předpis Limity [g/zkouąka] Limity v % proti počátečnímu stavu
USA CO HC NOX HC+NOX CO HC NOX HC+NOX
FTP 72 98 8.5 7.7 (16.2) 49 70 64 81
FTP 75 8.6 1.0 2.5 3.9 4 8 21 19

    V roce 1988 bylo zavedeno rozdělení tříd automobilů nikoliv podle referenční hmotnosti, ale podle obsahu válců motoru. Pro srovnání vývoje je vhodné pouľít třídy s obsahem motoru 1400 - 2000 ccm. Podle předpisu, označovaného někdy EHK 15/05, který měl vejít v platnost rokem 1991 a být uplatněn u nově vyráběných vozidel od října 1993, byly následující limity.

 

Nepřijatý předpis
Předpis Doba platnosti Limity [g/zkouąka] Limity v % proti počátečnímu stavu
CO HC+NOX CO HC+NOX
EHK 15/05 1991/93 30 8 15 39

    Tento vąak nebyl zaveden a místo něj byl vypracován předpis s pracovním označením "Předpis X", který jej nahradil. Je rozdělen na tři části označené A, B, C podle druhu paliva, pro které je vozidlo konstruováno:

A - benzin s olovem
limity podle předpisu EHK 15/04.
B - benzin bez olova
limity ekvivalentní US předpisu FTP 75 a termín zavedení 1992.
C - motorová nafta
limity zde nejsou uváděny.

    V současné době je v zemích EU předpis platný pro vozidla nově uváděná na trh označovaný např. Euro II. Jeho zpřísnění se předpokládá od roku 2000 a daląí od r. 2005. Se zpřísněním bude změněna i metodika zkouąky. Pro srovnání jsou dále uvedeny přepočtené limity
Pouľito údajů Automotive Industries č. 3/1998.
předpisů Euro II, Euro III a Euro IV.

 

Přepočtené limity plánovaných předpisů
Rok Limity [g/zkouąka] Limity v % proti počátečnímu stavu
CO HC NOX HC+NOX CO HC NOX HC+NOX
1996 10.6 1.3 1.1 2.1 5 11 9 10
2000 9.0 0.75 0.6 0.8 4.5 6 5 4
2005 3.4 0.3 0.3 --- 1.7 2.5 2.5 ---

Emise na STK

    Hodnoty uvedené v tabulce mají slouľit pouze pro porovnání, jakým způsobem rostly nároky na přesnost přiblíľení k ideálnímu procesu spalování automobilního benzinu v záľehových motorech vozidel. Uvedené limity jsou kontrolovány při homologačních zkouąkách nového vozidla v autorizované zkuąebně a opakují se na náhodně vybraných vozidlech v průběhu jejich sériové výroby.

    Metodika takových zkouąek i pouľité přístrojové vybavení jsou zcela odliąné, neľ jaké jsou pouľívány k měření emisních hodnot na stanicích technické kontroly při pravidelných technických prohlídkách. Proto i poľadavky pro tento případ jsou formulovány odliąně. V současné době platí v ČR vyhláąka č. 103/1995 o pravidelném měření emisí vozidla. Její příloha č. 9 uvádí následující maximálně přípustné hodnoty koncentrace kysličníku (oxidu) uhelnatého (CO) a nespálených uhlovodíků (HC) ve výfukových plynech vozidel se záľehovými motory. Koncentrace nesmí podle této přílohy vyhláąky překročit při volnoběľných i zvýąených otáčkách u vozidel (motorů) vyrobených

  • do 31. 12. 1972 hodnoty 6 % objemových CO a 2000 ppm HC,
  • od 1. 1. 1973 do 31. 12. 1986 hodnoty 4.5 % objemových CO a 1200 ppm HC,
  • od 1. 1. 1987 nebo vybavených neřízeným katalyzátorem hodnoty stanovené výrobcem vozidla (motoru) zvýąené maximálně o 50 %; nesmí vąak překročit hodnoty 3.5 % objemových CO a 800 ppm HC,
  • s řízeným třícestným katalyzátorem hodnoty stanovené výrobcem vozidla (motoru) zvýąené maximálně o 50 %; nesmí vąak překročit hodnoty 0.5 % objemových CO při volnoběľných otáčkách a 0.3 % objemových CO při zvýąených otáčkách nezatíľeného motoru. Hodnota lambda musí být 1 s tolerancí +- 0.03.

    Zvýąené otáčky jsou uvedeny v , bod c zmíněné vyhláąky a to v rozmezí 2500 aľ 2800 /min, pokud výrobce nestanoví jinak.

    Výrobce při stanovování limitů pro měření emisí podle uvedené vyhláąky vychází z hodnot naměřených při homologačních zkouąkách, kterými byly ověřovány limity dané předpisy platnými v době výroby přísluąného vozidla. Ty byly shrnuty ve výąe uvedených tabulkách.

    Zmíněná vyhláąka nepředepisuje měření NOX. Hlavním důvodem je zřejmě to, ľe měření emisí jsou podle ní prováděna ve volnoběhu nebo na nezatíľeném motoru a při poměrně malých otáčkách. V takových podmínkách je teplota spalování poměrně nízká a motor tedy produkuje malé, nereprezentativní úrovně emisí NOX.

    Obdobně je tomu s daląími emisemi, které se objevily v předpisech během druhé poloviny osmdesátých let a daląí jsou připravovány v posledním údobí.

    Předevąím jde o limity výparů odpařujících se z palivové nádrľe. Náročnost zkuąební metody pro homologační zkouąky nedovoluje provádění ekvivalentního ověření. Proto se ověřuje náhradními způsoby funkce systému odvětrávání palivové nádrľe, nejčastěji zkouąkou podtlaku.

    V souvislosti s tzv. "skleníkovým jevem", při kterém dochází ke značným klimatickým změnám, sílí tlak zákonů ve vyspělých zemích na sníľení úrovně emisí kysličníku uhličitého (CO2). Emise tohoto plynu, jinak neąkodného, jsou nejvyąąí právě při dokonalém spalování, ke kterému směřuje větąina opatření k potlačení ąkodlivých zplodin hoření. Jedinou moľností, jak omezit úroveň emisí CO2 je sníľení spotřeby uhlovodíkového paliva. Nejsnadnějąí cestou pro stanovení limitů emisí CO2 je tedy limit maximální spotřeby benzinu, např. v [l/100 km].

    V SRN byla v r. 1995 navrľena hodnota 7.7 l/100 km a plánováno sníľení této úrovně pro rok 2000 na 5.0 l/100 km a pro 2005 dokonce na 3.0 l/100 km.

    V současné době jiľ někteří výrobci vozidel uvádějí limity CO2 v [g/km].

Opatření na motorech

    K ovlivnění úrovně emisí různých sloľek byla u záľehových (ale i u vznětových) motorů vytvořena řada opatření, která lze rozdělit na "motorová" a "pro následnou úpravu".

    K opatření na motoru patří předevąím nastavení potřebného sloľení palivové směsi, tj. poměru vzduchu a paliva. To je závislé na potřebách motoru a mnohdy se liąí od sloľení, které je optimální z hlediska spalování. Do přípravy směsi patří, mimo nastavení jejího potřebného sloľení, také kvalita, se kterou směs přichází do spalovacího prostoru. Na zapálitelnost směsi a průběh spalování má z hlediska emisí podstatný vliv rovnoměrnost rozloľení paliva, případně jeho vrstvení ve vztahu k okamľiku záľehu. Vytvoření homogenní směsi, nebo vrstvené (bohatá směs u zapalovací svíčky, chudá ve spalovacím prostoru poblíľ stěn), jsou z tohoto pohledu vhodná opatření.

    Kaľdý válec musí mít stejné sloľení směsi, aby byl provoz motoru optimální. Čím přesněji bude dodrľen tentýľ poměr vzduchu k palivu v jednotlivých válcích, tím niľąí bude neklid chodu motoru a také úroveň emisí CO.

    Na zapálení směsi a tedy na průběh spalování a s ním i na úroveň emisí mají vliv provedení zapalovací svíčky, její poloha ve spalovacím prostoru a také energie výboje a doba jeho trvání. Jejich význam roste s přebytkem vzduchu ve směsi.

    Velký vliv jak na úroveň emisí, tak na spotřebu má okamľik záľehu - předstih. Vychází-li se z jeho optimální hodnoty, pak při pozdějąím nastavení se spalování tak prodlouľí, ľe probíhá i při otevřeném výfukovém ventilu. Ve výfukovém kanálu tedy proběhne dodatečná termická reakce, která sníľí obsah kysličníků dusíku a nespálených uhlovodíků, ale stoupne spotřeba. Naopak, při nastavení předčasného předstihu vzroste úroveň emisí NOX a HC, můľe dojít k detonačnímu hoření - klepání motoru a nárůstu teploty spalování.

    Nejen podmínky při přípravě a spalování směsi mají vliv na spotřebu motoru a úroveň emisí v jeho výfukových plynech. Jestliľe se ze spalovacího prostoru vrátí určité mnoľství zbytkových plynů zpět do sacího potrubí, je v následujícím cyklu společně s čerstvou směsí nasávána i tato část. Do určitého mnoľství můľe zvyąování podílu zbytkových plynů působit příznivě na přeměnu energie paliva a tedy na spotřebu motoru. Daląím zvyąováním jejich podílu dochází ke sníľení maximální teploty spalování s důsledkem zmenąení tvorby kysličníků dusíku. Recirkulace výfukových plynů můľe být dosaľeno buď odpovídajícím překrytím otevření sacích a výfukových ventilů nebo vnějąí cestou přes řízený elektropneumatický ventil.

    Prodlouľením doby otevření ventilů, kterým se zvýąí objem recirkulovaných zplodin, se při stejné poloze ąkrticí klapky sniľuje mnoľství nasáté čerstvé směsi. Má-li být zachován stejný výkon motoru, musí se ąkrticí klapka více otevřít. Tím dochází ke zlepąení výměny náplně a zlepąení účinnosti motoru.

    Změnami časování a průběhů otvírání a zavírání ventilů se dosáhne i příznivého průběhu kroutícího momentu motoru v rozmezí jeho pracovních otáček a tedy i niľąí spotřeby.

    Výkonnost záľehových motorů lze zvyąovat dokonalým vypláchnutím zbytků výfukových plynů z pracovního prostoru válce nebo dodáváním náplně do válce při vyąąím tlaku neľ je atmosférický, tj. přeplňováním.

    Mimo jiľ zmíněné překrytí ventilů, které zlepąí plnění válců při vyąąích otáčkách, lze vyuľít přepínání sacího potrubí, kterým se dosáhne rovnoměrného průběhu kroutícího momentu motoru v ąirokém rozmezí jeho otáček. Variabilní geometrie sacího potrubí ovlivňuje efektivní střední tlak, tedy míru plnění válců.

    Přeplňované motory vykazují stejný jízdní výkon s menąím objemem válců ve srovnání s atmosféricky plněným motorem, jsou-li doplněny regulací plnicího tlaku. Tato regulace musí umoľnit dosaľení vysokého kroutícího momentu motoru jiľ při jeho nízkých otáčkách, ale současně zabránit příliąnému zvýąení plnicího tlaku při otáčkách vyąąích.

Úprava výfukových plynů

    Opatření pro "následnou úpravu" se vztahují na výfukové plyny a jejich obsah. Dělí se na termické dohořívání výfukových plynů a na jejich katalytickou úpravu.

    Při termickém dohořívání se nechávají zbytky nespáleného paliva dohořet během určité časové prodlevy a za vysoké teploty. U chudých směsí dochází k dohořívání výfukových plynů účinkem zbylého kyslíku. Aby se dosáhlo vyhovující prodlevy, jsou potřebné velké objemy a pro vyhovující účinnost i dobrá tepelná izolace z materiálů odolávajícího vysokým teplotám. Naopak při přebytku paliva musí být přiváděn daląí vzduch, aby bylo dosaľeno dohoření CO a HC.

    Vzhledem k poměrně nízké účinnosti a nepřílią ąirokému rozmezí sloľení směsi, při kterém jsou přijatelné hodnoty emisí i jízdní vlastnosti motoru, se tyto způsoby přílią neroząířily. Pouľívají se zpravidla jen během zahřívání motoru.

    Katalytická úprava výfukových plynů se provádí při jejich průchodu katalyzátorem umístěným na začátku výfukového potrubí. Katalyzátor je sloľen z válce z nerezavějící oceli, ve kterém se nachází nosič katalytické struktury. Nosičem je buď keramická voątina z kysličníků hořčíku, hliníku nebo křemíku, případně z pásu vlnité kovové fólie navinuté do svitku. Tím se dosáhne potřebná plocha katalytické struktury působící na výfukové plyny, aby byl jejich vzájemný styk dostatečně dlouhý.

    Výfukové plyny vstupují do katalyzátoru na jednom konci jako směs tří ąkodlivin (CO, HC a NOX), reagují na katalytickém povrchu nosiče a přemění se na netoxické produkty (kysličník uhličitý, vodní páry a dusík). Katalytická vrstva je ze vzácných kovů. Např. platina urychluje oxidaci CO a nespálených uhlovodíků, rhodium podporuje redukci NOX nebo paladium, které je levnějąí náhraľkou platiny. Paladium je vąak méně trvanlivějąí neľ platina a je i citlivějąí na otravu olovem, pokud je v benzinu obsaľeno. V kaľdém případě musí být při katalyzátorech pouľito bezolovnatého benzinu.

    Katalyzátory pracují nejúčinněji při teplotách výfukových plynů mezi 450 aľ 800°C. Začínají fungovat od teplot asi 300°C, kterých se obvykle dosáhne přibliľně za 30 s po nastartování.

    V souvislosti se zpřísněním emisních předpisů vznikla řada opatření, jak co nejvíce zkrátit dobu mezi tzv. studeným startem a ohřátím katalytického systému na teplotu potřebnou pro jeho funkci. Je to např. malý přídavný katalyzátor vřazený co nejblíľe k motoru předřazený katalyzátoru hlavnímu. Jiní výrobci katalyzátor elektricky vyhřívají. Nosič jeho katalytické vrstvy je zhotoven sintrováním směsi hliníku, oceli a niklu, takľe vykazuje vhodný elektrický odpor. Během velmi krátkého připojení k baterii se jejím proudem zahřeje na dostatečně vysokou teplotu. Daląí moľností je pouľít lapač uhlovodíků vyrobený z keramického substrátu impregnovaného aktivním uhlíkem. V jeho voątinové struktuře jsou během počátečních asi 2 min po startu motoru absorbovány molekuly HC. Během normálního provozu se uvolňují a jsou zachycovány katalyzátorem.

    Velké úsilí je věnováno i vývoji oxidačních katalyzátorů pro NOX. Ke slibným cestám patří např. pouľití zeolitových katalyzátorů schopných úpravy výfukových plynů s přebytkem kyslíku. Daląími způsoby jsou akumulační katalyzátory pouľívající alkinů, jako např. kysličník barnatý, které přeměňují NO na dusičnan, nebo systémy u nichľ je do katalyzátoru vstřikován čpavek nebo močovina.

    Společným problémem uvedených systémů je potřeba benzinu, který je nejen bezolovnatý, ale i s velmi nízkým obsahem síry.

Vyuľití elektroniky

    Zkuąenosti výrobců automobilů a motorů ukázaly, ľe limity předpisů platných v Evropě zhruba do druhé poloviny osmdesátých let (aľ po EHK 15/04) bylo moľno splnit bez pouľití elektroniky. Daląí zpřísňování těchto předpisů vąak vedlo k nutnosti vyuľít předností elektronických řeąení před mechanickými, hydraulickými, pneumatickými či elektrickými.
Pozor na rozdíl mezi elektronickým a elektrickým obvodem.

    Zpočátku to byla převáľně náhrada mechanických kontaktů v elektrických obvodech polovodičovými součástkami, které umoľnily spínat podstatně větąí výkony bez nepříznivých průvodních jevů spojených s mechanickými díly.
Opalování a opotřebení jiskřením, vf ruąení, omezená rychlost odezvy aj.

    Později přistoupila potřeba nahradit mechanické způsoby regulace parametrů motoru elektronickými. Elektronika umoľňuje dosáhnou větąí přesnosti regulace, protoľe je prosta setrvačnosti a větąinou i hystereze průběhu. Dovoluje tvarování sloľitějąích průběhů závislosti řízeného parametru včetně víceparametrových závislostí.

    Při daląích zpřísněních limitů emisí se ukázalo nezbytným regulovat chod motoru nejen podle více vstupních parametrů, tj. otáček, zatíľení, teploty motoru atd., ale také dle těchto parametrů ovládat více soustav spojených s jeho činností, např. přípravu směsi, zapálení, časování ventilů a výměnu náplně. Toto ovládání by mělo být vzájemně sladěno aby se docílilo optimálního výsledku. Řeąení tohoto problému je závislé zejména na úrovni technologie a obvodové techniky elektronické části. Např. u starąích systémů s tzv. analogovým zpracováním signálů se pouľívalo způsobu vstřikování (nepřetrľité) pracujícího s informacemi, které se pro zapalování neuplatnily. Pro takováto řeąení jsou v dosti velké míře pouľity i mechanické způsoby regulace, které elektronické doplňují, avąak obvykle pracují na ní nezávisle.

    Zdokonalením v regulaci je pouľití číslicových způsobů zpracování signálů. Je přesnějąí a rychleji reaguje na změny provozních podmínek. Ovąem veličiny charakterizující tyto podmínky jsou obvykle neelektrické. Proto musí být součástí systému snímače, které poľadované veličiny přemění na elektrické signály. Vstupní signály jsou v řídicí jednotce elektronicky zpracovány a výsledkem je výstupní elektrický signál. Ten musí být převeden na mechanickou, tepelnou, hydraulickou, pneumatickou nebo i elektrickou změnu ovlivňující potřebným způsobem řízený parametr. Jako převodníky slouľí různá relé, elektromagneticky ovládané hydraulické a pneumatické ventily, elektromotory, topná tělíska apod. Tyto díly, obvykle nazývané akčními členy nebo aktuátory (ale i jinak), jsou tedy ovládány elektrickým signálem z řídicí jednotky.

    Výstupní signál řídicí jednotky slouľí obvykle k ovládání jediného úplného děje.
Dávkování paliva, nahromadění energie pro záľeh a následné zapálení směsi atd.
K optimalizaci jeho průběhu se ale vyuľívá informací o stavu více vstupních parametrů, tj. signálů z různých snímačů. Z celé řady důvodů jsou snímače společné pro řízení více procesů (dějů). Je třeba zajistit aby byly tyto informace k dispozici v poľadovaném čase.

    Podle úrovně součástkové základny a obvodových řeąení elektronické části vzniklo několik variant moľných přístupů. V nejstarąích systémech se přiváděly signály k řídícím obvodům (jednotkám), které je k řízení bezprostředně vyuľívaly. Řídící obvody daląích dějů buď dostávaly informace z "nadřazené" jednotky nebo provedly výpočet pomocí jiných parametrů, které k nim byly přivedeny.

    Později vznikly výkonné řídicí jednotky, které jsou schopny současně zpracovávat více informací a tedy ovládat souběľně více dějů.

    V nejnovějąí době vzrostla značně sloľitost řízení a proto se ve stále větąí míře vyuľívá metod známých z počítačových systémů. Kaľdý řízený proces má vlastní řídicí počítač a mezi těmito počítači se provádí výměna dat po společném vedení (tzv. sběrnici). Informace je podle svého obsahu adresována, tvoří se "identifikační kód" a jeden počítač pak vyhodnocuje výhradně ta data, jejichľ identifikační kód je uloľen v seznamu přijímaných zpráv. Jestliľe je sběrnice volná, můľe kterýkoli z počítačů začít s přenosem své nejdůleľitějąí "zprávy". Při vysílání zpráv z více stanic v jednom okamľiku je dána přednost té, která má nejvyąąí prioritu. Ostatní "vysílače" se přepnou na "přijímače" a opakují svůj pokus jakmile se sběrnice uvolní.

    Vzhledem k nízké úrovni signálů a přítomnosti různých magnetických a elektrických ruąivých polí je nezbytné provést opatření, která potlačují nebo zcela vylučují neľádoucí vliv ruąení na přesnost a spolehlivost regulace chodu motoru. Proto byla vypracována řada předpisů o tzv. elektromagnetické slučitelnosti, které stanoví jaké úrovni ruąení musí systémy odolávat a zároveň jaké úrovně ruąení mohou samy produkovat. Elektromagnetická slučitelnost se ověřuje při homologačních zkouąkách vozidel. Jestliľe jí vozidlo vyhoví, je zajiątěna i správnost funkce elektronicky řízených procesů. Je třeba ale upozornit, ľe jakákoliv změna kabeláľe, zemnicích bodů nebo rozmístění jak uvedených částí tak samotných přístrojů můľe elektromagnetickou slučitelnost naruąit. To můľe být příčinou poruch obtíľně zjistitelných běľným proměřováním jednotlivých dílů.

Systémy vstřikování paliva

Sloľení a tvorba směsi

    Záľehové motory jsou převáľně poháněny automobilovým benzinem. Palivo potřebuje ke spalování kyslík. Ten je do motoru přiváděn spalovacím vzduchem. Sloľení směsi paliva se vzduchem je rozhodující pro přeměnu energie chemicky vázané v palivu na teplo a pro čistotu výfukových zplodin z hlediska emisí ąkodlivých plynů a sazí.

    Při dokonalém spálení se uhlovodíky paliva spolu se vzduąným kyslíkem přemění na kysličník uhličitý a vodní páry. Mnoľství vzduchu potřebné k úplnému spálení paliva bylo stanoveno výpočtem a je rovno 14.7 kg vzduchu na 1 kg paliva (benzinu). Při tomto sloľení pro součinitel přebytku vzduchu, označovaný řeckým písmenem lambda,
Někdy se také tento součinitel označuje vzduchové nebo téľ vzduąné číslo.
platí lambda = 1.0. Taková směs se nazývá stechiometrickou.

    Směs s přebytkem vzduchu má lambda > 1.0 a nazývá se chudou, na rozdíl od bohaté směsi, lambda < 1.0, s přebytkem paliva.

    Ne kaľdá směs paliva a vzduchu můľe vzplanout a hořet v motoru. Aby se mohla vznítit od elektrické jiskry, je nutno zachovat její určitý poměr. Ten leľí mezi horní hranicí zápalnosti směsi, která je pro benzin lambda = 0.5 a dolní hranicí při lambda = 1.3.

    Změny charakteristik motoru v závislosti na poměru sloľení směsi, tj. na velikosti lambda, jsou uvedeny na obr. o11. Jde o následující parametry.

bE:
Měrná (specifická) spotřeba, coľ je spotřeba paliva vztaľená k výkonu motoru.
P:
Specifický výkon na jednotkové mnoľství plochy pístu.
CO, CO2, HC, NOX, O2:
Emise sloľek ve výfukových plynech.

    Z grafů vyplývá, ľe nejniľąí bE je pro lambda od 1.05 do 1.15, kde vąak výkon motoru pozorovatelně klesá. Nejvyąąí výkon je při mírném obohacení směsi, při lambda od 0.85 do 0.95. Zde vąak měrná spotřeba vzrůstá, coľ je způsobeno neúplným chemickým spalováním. Růst bE v oblasti chudých směsí je důsledkem klesajícího výkonu motoru, absolutní spotřeba vąak klesá.

    V diagramu o11 nejsou zachyceny daląí důleľité charakteristiky motoru. Je to teplota spalování, která je nejvyąąí při lambda = 1.0 a při velmi bohatých i velmi chudých směsích je nízká. Dále jízdní vlastnosti motoru, jeľ jsou při bohatých i mírně chudých směsích velmi dobré. S příliąným ochuzením se ale zhorąují aľ do zastavení motoru.

    Nejrychleji a nejjednoduąeji se spolu mísí dva plyny. Pro dokonalé spalování tedy musíme převést kapalné palivo do plynného skupenství. U záľehových motorů se vstřikováním rozstřikují vstřikovací trysky tekuté palivo do proudu nasávaného vzduchu ve formě kuľele kapiček velmi malých rozměrů. Ty se během daląího sání a komprese přemění na plyn a smísí se vzduchem. Tvorba směsi tedy začíná v místě vstřiku a končí ve válci během kompresního zdvihu.

    Podle místa vstřiku se systémy dělí na centrální a vícebodové (obr. 012).

    U centrálního vstřikování je tryska umístěna na tělese ąkrticí klapky (obr. o13), která reguluje mnoľství směsi přicházející do motoru a tím i jeho kroutící moment. Sloľení směsi je ovlivňováno délkou otevření trysky. Sací potrubí mezi vstřikovací jednotkou a sacími ventily musí být navrľeno tak, aby vąechny válce dostávaly stejné mnoľství směsi a aby palivo nekondenzovalo na jeho stěnách.

    U vícebodového vstřikování se palivo vstřikuje buď do sacího kanálu, těsně před sací ventil (obr. o14), nebo přímo do válce (obr. o15). Sací potrubí pouze rozvádí nasávaný vzduch, takľe jeho konstrukce můľe být jednoduąąí. Mnoľství směsi je opět dáno natočením ąkrticí klapky.

    Podle místa, kde jsou vstřikovací trysky umístěny, se ovlivňuje velikost tlaku paliva dopravovaného k tryskám. Tlak musí být tak velký, aby nedocházelo k přeměně paliva v plyn uvnitř trysky vlivem její teploty. Tím by se znemoľnilo přesné dávkování rozhodující o sloľení směsi.

Centrální vstřikování

    Tryska centrálního vstřikování je uloľena na tělese ąkrticí klapky, kde není teplota přílią vysoká. Postačuje tlak paliva kolem 0.1 MPa i méně. Konstrukce vstřikovací trysky (obr. o16) je pak jednoduąąí.

    Aby se dosáhlo homogenního sloľení směsi a jejího rovnoměrného přísunu k jednotlivým válcům, musí tryska vstřikovat do proudu nasávaného vzduchu, tedy do mezery mezi stěnu sacího potrubí a ąkrticí klapku. Tryska má malé rozměry a značnou rychlost spínání. Kuľelový svazek vstřikované dávky paliva je vytvářen ąesti radiálně uspořádanými otvory, které jsou vedeny ąikmo. Úhel je zvolen tak, aby palivo z výstupu trysky směřovalo do zmíněné mezery. K rozpráąení paliva se pouľívá kombinace rázové a ąroubové přípravy. Mnoľství vstřikovaného paliva je dáno délkou doby otevření trysky.

    Některé motory s větąím obsahem pouľívají dvojité vstřikovací trysky nebo dvojice jednoduchých trysek. Jedna z moľností jejich umístění je excentricky vůči ose speciálního sacího potrubí (obr. o17).

    Trysky jsou otevírány řídicí jednotkou ve dvou různých reľimech, synchronizovaném a nesynchronizovaném. V prvém případě se tryska otevírá při kaľdé otáčce motoru. U systémů se dvěma tryskami se trysky zapínají střídavě. V nesynchronizovaném provozním reľimu jsou trysky otvírány v periodických časových intervalech, nezávisle na referenčních impulsech o poloze klikové nebo vačkové hřídele. Doba otevření se pak řídí podle podmínek daného pouľití. Nesynchronizovaný reľim je pouľíván za těchto podmínek:

  • Přílią krátká doba potřebného otevření trysky.
  • Obohacení směsi při studeném startu a během zahřívání.
  • Obohacení při akceleraci.
  • Omezení přívodu paliva při deceleraci
    Brľdění.
    motorem.

    U některých systémů se tohoto reľimu vyuľívá i k "vyčiątění" motoru zalitého nadměrným mnoľstvím paliva.

    Při nízkých otáčkách (např. při startování) se po plném otevření ąkrticí klapky sníľí doba otevření trysky tak, aby se vytvořila směs s lambda přibliľně 1.36. Tento poměr se udrľuje tak dlouho, dokud bude ąkrticí klapka plně otevřena a otáčky motoru se nezvýąí nad určenou hodnotu.

    Na jiném principu je zaloľeno tzv. dvoubodové vstřikování
Dual Point Injection System
fy Honda. Jeho provedení je zjednoduąeně zakresleno na obr. o18a.

    Pouľívá dvou vstřikovacích trysek, hlavní a doplňující. Hlavní tryska 1 je umístěna nad ąkrticí klapkou 3, doplňující 2 za ní. Trysky jsou rozdílné co do mnoľství dopravovaného paliva. Hlavní tryska dopraví asi 2.5krát více paliva neľ doplňující.

    U doplňující trysky je pouľito proplachování vzduchem z prostoru mezi ąkrticí klapkou 3 a tandemovou ąkrticí klapkou 4, dokud je vzduch veden obtokovým vzduchovým kanálem k výstupu doplňující trysky. Při malém zatíľení motoru, tedy při slabém otevření ąkrticí klapky, proudí obtokovým kanálem silný proud vzduchu v důsledku podtlaku v sacím potrubí. Tento proud pomáhá rozpráąit v nasávaném vzduchu vstřikované palivo a tak homogenizovat směs (obr. o18b).

    Při zahřátém motoru se dodávka paliva ve volnoběhu uskutečňuje jen doplňující tryskou, která je řízena z elektronické řídicí jednotky dle pole hodnot uloľených v její paměti. Při částečném zatíľení motoru vstřikuje doplňující tryska konstantní mnoľství paliva a hlavní je ovládána řídicí jednotkou. Při plném zatíľení vstřikuje doplňující tryska větąí, ale opět konstantní, mnoľství paliva a regulována je stále hlavní tryska. Při náhlém otevření ąkrticí klapky během akcelerace dodávají obě trysky maximum. Trysky mají i cyklický provoz a vstřikované mnoľství paliva je dáno dobou jejich otevření.

    Funkci tandemové ąkrticí klapky osvětluje obr. o18c. Tato klapka (1 na obr. o18c) je otevírána přes membránovou komůrku 2 podtlakem snímaným z prostoru mezi oběma klapkami. Tento podtlak působí na komůrku jen tehdy, kdyľ se otevírá elektromagnetický ventil 3.

    Tento je při volnoběhu uzavřený, zatímco tandemová klapka je otevřená a nasávaný vzduch proudí v dostatečném mnoľství výąe popsaným obtokovým otvorem kolem doplňující trysky. Při částečném zatíľení se elektromagnetický ventil otevře a podtlak působící na membránovou komůrku otevírá táhlem tandemovou ąkrticí klapku. Míru jejího otevření určuje podtlak, čímľ se v sacím kanále vytváří přibliľně stálá rychlost vzduchu.

Vícebodové vstřikování

    Vstřikovací trysky vícebodového vstřikování jsou umís»ovány bezprostředněji k motoru, nebo přímo na jeho bloku. Proto je tlak paliva k nim větąí. U vstřikování do sacího kanálu se pohybuje od 0.25 do 0.6 MPa, při přímém vstřikování do válce bývá o řád vyąąí, 5 aľ 10 MPa.

    Vícebodové vstřikování se dělí na spojité a časované. Otevření vstřikovací trysky spojitého vstřikování je ovládáno mechanicky, tlakem paliva. Provedení trysky je zřejmé z obr. o19. Tryska se otevře jakmile tlak přiváděného paliva převýąí odpor pruľiny, která je spojena s kolíkem uzavírajícím vystřikovací otvor.

    Trysky spojitého vstřikování bývají umístěny poněkud dále od motoru neľ elektromagneticky ovládané trysky časovaného. Je to proto, aby se vstřikované palivo mohlo lépe smísit s nasávaným vzduchem, neľ vejde do válce.

    Trysky bývají větąinou doplněny obtokem, kterým při uzavřené ąkrticí klapce proudí přídavný vzduch vlivem poklesu tlaku na klapce. Vzduch je směrován k ústí trysky, takľe obklopuje palivo bezprostředně v místě jeho výstupu (obr. o110). Tím je palivo účinně rozpraąováno, coľ přispívá ke zlepąení jeho spalování.

    U časovaného vstřikování je otevření trysek ovládáno elektromagneticky, napě»ovým impulsem z řídicí jednotky. Náběľná hrana impulsu určuje okamľik, kdy se tryska otevře, délka impulsu pak dobu, po kterou zůstane otevřena, tedy vstříknuté mnoľství paliva. Podle začátků otevření vstřikovacích trysek jednotlivých válců se rozliąuje vstřikování simultánní, skupinové a sekvenční (obr. o111).

    Simultánní vstřikování otevírá vąechny trysky současně. Doba jejich otevření, která určuje mnoľství vstřikovaného paliva, odpovídá polovině potřebné, ale vstřikování se provádí během vąech otáček. Výsledné mnoľství paliva pro válec je tedy rovno součtu dvou polovin. Dosáhne se tím rovnoměrnějąí tvorby směsi.

    U skupinového vstřikování je palivo vstřikováno současně do té skupiny válců, jejichľ pracovní cykly následují za sebou, coľ odpovídá pořadí záľehů. V obrázku je příklad pro pořadí 1 - 3 - 4 - 2. Délka otevření trysek odpovídá celému potřebnému mnoľství vstřikovaného paliva.

    Sekvenční vstřikování vstřikuje palivo jen válci s otevřeným sacím ventilem. Délka otevření kaľdé trysky odpovídá potřebnému mnoľství paliva, které nemusí být pro jednotlivé válce stejné. Doba otevření trysek jednotlivých válců se můľe různit nebo lze otevírat jen trysky některých válců dle provozních podmínek motoru.

    Jedna z moľných konstrukcí elektromagneticky ovládané vstřikovací trysky (výrobek fy Bosch) je na obr. o112. Palivo se do trysky přivádí přívodem 2. Elektrický impuls otevírající trysku se vede k vinutí elektromagnetu 3 vodičem 1. Přivedením proudu se vtáhne kotva 5 elektromagnetu do vinutí, zvedne se ventilová jehla 6 a tím se otevře vstřikování paliva. Po skončení impulsu se tryska uzavře silou vratné pruľiny 4. Pruľina tlačí ventilovou jehlu shora do sedla provedeného v tělese trysky 6; průchod paliva do sacího potrubí motoru se uzavře.

    Novějąí konstrukce vstřikovací trysky s přívodem paliva ze strany (rovněľ výrobek fy Bosch) je na obr. o113. Tryska je neustále proplachována palivem, které ji ochlazuje. To přispívá k dobrému chování motoru při teplém startu a k jeho klidnému chodu za tepla. Vzhledem ke své niľąí konstrukci je tryska vhodná k zástavbě i do omezených prostorů nových typů vozidel.

    Vzhledem k potřebě co nejlepąího rozpráąení vstřikovaného paliva a homogennosti vytvářené směsi roste náročnost na konstrukční řeąení tím více, čím je místo vstřiku blíľe k válci, kde je okamľikem záľehu dokončena tvorba směsi. Podstatné jsou předevąím poľadavky na velikost kapiček vstřikovaného paliva. Zatímco u vstřikování do sacího kanálu je obvyklý průměr kapiček kolem 200 mikrometrů, u přímého vstřikování je potřeba dosáhnout průměru pod 50 mikrometrů. Tím také musí vzrůst tlak dopravovaného paliva a následně i síla elektromagnetu, který musí trysku dostatečně rychle otevřít.

    Motory s přímým vstřikováním pracují převáľně s chudými směsmi. Obsah paliva ve směsi se mění dle zatíľení motoru; čím méně je motor zatíľen, tím chudąí můľe být směs.
Platí hlavně u zahřátého motoru.
Tato tzv. kvalitativní regulace výkonu, pouľívaná ponejvíce u vznětových motorů, je upravena pro vstřikování benzinu. Mnoľství paliva, které určuje sloľení směsi není dávkováno délkou otevření trysky při konstantním palivovém tlaku, ale odměřuje se změnou tohoto tlaku při konstantní době otevření trysky.

    Typickým představitelem takovéhoto systému je vstřikování Servojet kalifornské fy BKM Inc. Jeho princip osvětluje zjednoduąené schéma na obr. Palivo je čerpáno z nádrľe nízkotlakým čerpadlem, ze kterého postupuje přes palivový filtr k vysokotlakému pístovému čerpadlu. To dodává palivo ke kaľdé trysce přes společné potrubí (common rail) s tlakem od 2 do 10 MPa. Tlak je nastavován řídicí jednotkou podle signálu o poloze plynového pedálu. Řízení tlaku obstarává elektronický regulátor s proporcionálním elektromagnetickým ventilem. Velikost tlaku je pak určena vypouątěním určitého mnoľství paliva zpět přes vysokotlaké čerpadlo.

    Společné palivové potrubí rozvádí palivo k ovládacím a zesilovacím modulům jednotlivých trysek. Moduly mohou být buď konstrukčně odděleny od trysek a spojeny s nimi vysokotlakým potrubím, nebo integrovány s tryskami do jednoho bloku.

    Průběh vstřikování je zřejmý z obr.  aľ obr.. Řízení průběhu vstřikování provádí třícestný elektromagnetický ventil ovládaný z řídicí jednotky. Je-li jeho vinutí bez řídícího signálu, palivo protéká přes zpětný ventil do dutiny pod plunľer zesilovače tlaku a do prostoru nad dřík jehly trysky. Tlakem paliva je tryska uzavřena (obr.).

    Přivedením signálu se ventil otevře a palivo se dostane nad píst zesilovače tlaku (obr.). Vlivem rozdílných ploch pístu a plunľeru zesilovače vzniká vyąąí tlak, kterým je palivo pod plunľerem vytlačováno do zásobníku. Současně působí zvýąený tlak na horní část dříku jehly a tak udrľuje trysku uzavřenou. Přenos paliva je ukončen, jakmile nastane rovnováha sil mezi plunľerem zesilovače a jeho působícím pístem, přičemľ se jeho pohyb zastaví. Nyní se uzavře zpětný ventil zásobníku, který obsahuje pod vysokým tlakem odměřenou dávku paliva k vystříknutí. Minimální i maximální objem paliva je odměřen stejným způsobem - je dán zdvihem zesilovače a velikostí zásobníku. Minimální mnoľství závisí rovněľ na uzavíracím tlaku trysky.

    Samotné vstřikování začíná okamľikem odeznění signálu přiváděného k vinutí ventilu. Ventil se uzavře, palivo tlačící na píst je vypuątěno do zpětného potrubí a tlak působící na dřík jehly zanikne. Nerovnováha sil vysune jehlu trysky vzhůru a tak se otevře vstřikovací otvor. Palivo ze zásobníku stříká tak dlouho, dokud jeho tlak působící na dolní část dříku jehly nepoklesne natolik, ľe jej pruľina v zásobníku překoná a trysku opět uzavře.

    Důleľitý je i tvar kuľele vystříknutého paliva. Má být dosaľeno minimálního styku paliva se stěnou sacího potrubí a současně dobré homogenizace jeho směsi se vzduchem. Těmto potřebám jsou přizpůsobovány kalibrované vypouątěcí otvory. Jejich provedení se liąí zejména podle počtu a uspořádání sacích kanálů i podle počtu a polohy zapalovacích svíček ve válci.

    Několik variant je uvedeno na obr. o114. Jako poloľka 1 je tryska s kruhovou ątěrbinou. Její jehla je prodlouľena vstřikovacím čepem, který zasahuje do otvoru v tělese trysky. Vzniklá kruhová ątěrbina tvoří kalibrovaný vstřikovací otvor. Na dolním konci čepu je vybrouąena odstřikovací hrana. Zde se palivo rozpráąí a rozstříkne ve tvaru kuľelu.

    Poloľkou 2 je jednootvorová tryska s tenkou deskou s kalibrovaným otvorem namísto vstřikovacího čepu. Tak se vytvoří velmi tenký paprsek paliva, který téměř nesmáčí sací potrubí, palivo se vąak málo rozpráąí. Tento způsob je vhodný pro motory se dvěma svíčkami ve válci.

    Poloľkami 3 a 4 jsou trysky s víceotvorovým vstřikováním paliva. Otvory jsou uspořádány na konci trysky tak, ľe vytvářejí podobný tvar paprsku a rozpráąení paliva jako u trysky s kruhovou ątěrbinou. Průměr kapiček je ale menąí. Otvory mohou být uspořádány tak, aby tvořily dva nebo více vstřikovacích paprsků. Tak je moľno rozdělit palivo u motorů s více sacími ventily optimálně do sacích kanálů.

    Snaha o omezení obohacování směsi při studených startech vedla k pouľití vstřikovacích trysek s přisáváním vzduchu (obr. o115). Vzduch ke spalování je odebírán před ąkrticí klapkou a je přisáván rychlostí blízkou rychlosti vzduchu přes kalibrovanou ątěrbinu přímo ke vstřikovacím otvorům trysky. Tímto způsobem se palivo rozpráąí velmi jemně. Vzduch je přes ątěrbinu nasáván jen při dostatečně velkém podtlaku v sacím potrubí. Přisávání je tedy účinné pouze při dílčím zatíľení motoru.

Okruhy přívodu paliva

    Aby bylo zajiątěno správné dávkování paliva, musí být v okruhu jeho přívodu zajiątěn potřebný tlak. Mnoľství paliva pak můľe záviset na délce otevření vstřikovací trysky (časované vstřikování) nebo na průřezu regulační ątěrbiny (spojité).

    Tlak paliva má být stálý. U systému s přímým vstřikováním je tlakem paliva určováno mnoľství, které má být vstřikováno. Proto je mezi tlakovým čerpadlem a tryskami zařazen regulátor tlaku a čerpadlo zajią»uje tlak odpovídající maximální dávce při zcela průchozím regulátoru.

    Palivo je čerpáno z nádrľe čerpadlem, které je v ní často umístěno. U systémů s niľąím tlakem bývá zpravidla dvoustupňové. Základní stupeň saje palivo z nádrľe a hlavní stupeň pak uděluje palivu tlak potřebný pro činnost vstřikovacích trysek. Jedna z moľných konstrukcí takového čerpadla je uvedena v řezu na obr. o113a, umístěné v palivové nádrľi na obr. o113b.

    Čerpadlo je poháněno elektromotorem. Na hřídeli jeho rotoru 6 je upevněno oběľné kolo 2 s čerpadly obou stupňů. Základní stupeň 3 je tzv. boční kanálové čerpadlo, hlavní stupeň 4 obvodové lopatkové. Celý systém je uloľen v tělese 5, s víky 1 na straně sání a 8 na výtlačné. Sací nátrubek v nádrľi je opatřen palivovým filtrem zachycujícím nečistoty. Z tlakového nátrubku odchází palivo přes daląí filtr k tryskám. Zpětný ventil 7 udrľuje jeątě určitou dobu po odstavení čerpadla systémový tlak, aby nedocházelo k odpařování paliva při jeho vysoké teplotě.

    Systémy s vyąąím tlakem bývají vybaveny dvěma čerpadly. Nízkotlaké předčerpadlo je v nádrľi a vysokotlaké hlavní čerpadlo, které dodává nasátému palivu potřebný tlak, je umístěno jiľ mimo nádrľ (např. některé systémy Ford - obr. o114). Některá vozidla mají obě čerpadla umístěna mimo nádrľ.
Čerpadla umístěná v palivové nádrľi bývají označována "Intank", na palivovém vedení pak "Inline".
Jsou pouľívány i daląí kombinace, např. zásobník v nádrľi, ve kterém je jedno či obě čerpadla umístěna.

    Starąí systémy mívají jednostupňová čerpadla umístěná také mimo palivovou nádrľ. Čerpadlo nasává palivo z nádrľe a přitom vytváří jeho potřebný tlak. Řez jednou z četných moľností konstrukčního řeąení je na obr. o115. Jde o čerpadlo válečkového typu, jehoľ elektromotor je smáčen nasávaným palivem. Elektromotor otáčí čerpadlovým kolem 3, přičemľ palivo je nasáváno z nádrľe sacím otvorem 1. Válečky 3 pak vytlačují palivo přicházející ątěrbinou do sacího objemu přes výtlačnou ątěrbinu ke zpětnému ventilu 5. Válečky při otáčení čerpadlového kola oddělují sací objem od výtlačného tím, ľe jsou přitlačeny k vnějąímu prstenci. Zpětný ventil udrľuje systémový tlak jeątě i určitou dobu po vypnutí čerpadla aby nedocházelo k odpařování paliva pro jeho vysokou teplotu. Omezovací tlakový ventil 2 uzavře přívod nasávaného paliva při překročení přípustné hodnoty na výstupu. Tím se předchází nadměrnému přehřátí elektromotoru čerpadla.

    Podle poľadavků palivové soustavy se pouľívá různých typů čerpadel. Dělí se do dvou skupin, na objemová a proudová čerpadla.

    Princip čerpání objemových čerpadel je zaloľen na změně velikosti oběľných komor. Do zvětąujících se komor je nasáváno palivo přes plnicí otvor. Kdyľ je dosaľeno maximálního naplnění komory, plnicí otvor se uzavře a otevře se výtlačný otvor.

    Do této skupiny patří válečková lamelová čerpadla (obr. o11a) a vnitřní zubová čerpadla (obr. o11b). Válečková lamelová čerpadla mohou být pouľita do přetlaku 650 kPa. Komory jsou u nich tvořeny válečky vedenými v rotujících dráľkách obvodového kola. Válečky jsou přitlačovány odstředivou silou a tlakem paliva vně na excentricky uloľenou válečkovou dráhu. Excentricita mezi obvodovým kolem a válečkovou drahou způsobuje neustálé zvětąování a zmenąování objemu komor.

    Vnitřní zubová čerpadla postačují do přetlaků 400 kPa. Čerpadlo sestává z vnitřního poháněcího kola, které svými zuby zapadá do excentricky uloľeného vnějąího obvodového kola, které má o jeden zub více. Při otáčení se mezi vzájemně utěsněnými boku zubů vytvářejí v jejich meziprostorech komory s proměnnými velikostmi.

    U proudových čerpadel jsou částice paliva urychlovány oběľným kolem a vháněny do kanálu, kde vzniká tlak výměnou impulsů. Do této skupiny se zařazují obvodová lopatková (obr. o11a) a boční kanálová čerpadla (obr. o11b). Obvodová lopatková čerpadla se liąí od bočních kanálových vyąąím počtem lopatek, tvarem oběľného kola a po obvodě umístěnými kanály. Lze s nimi vytvořit maximální tlak jen kolem 400 kPa. Pro prakticky plynulý nepulsující proud jsou ale vhodné pro vozidla s velmi nízkou hlučností. Boční kanálová čerpadla jsou schopna vytvářet jen nízké tlaky, asi do 30 kPa. Pouľívají se proto předevąím jako předčerpadla u soustav s čerpadly mimo nádrľ nebo jako první stupeň čerpadel v nádrľi u vozidel, která mají potíľe se studeným startem. Také se pouľívají u soustav centrálního vstřikování paliva.

    V níľe uvedených obrázcích je A plnicí otvor a B výtlačný.

    Zubové čerpadlo je určeno pro vyąąí tlaky. Čerpadlové kolo sestává z excentricky uspořádaného vnějąího běľce 3, jehoľ otáčením se komůrky na sací straně 1 zvětąují a palivo je nasáváno z nádrľe. Na výtlačné straně 2 se naopak zmenąují a palivo je pod tlakem dopravováno do systému.

    K čerpadlovému kolu patří jeątě vnitřní běľec 4 a oběľný prstenec 5. Celý systém je uloľen v pouzdře 6.

    U přímého vstřikování do spalovacího prostoru je palivo k tryskám dopravováno pod tlakem 2 aľ 10 MPa. Výąe popsaná čerpadla takových tlaků nedosahují, takľe se pouľívá např. ąroubových čerpadel. Jejich rotory mají tvar ąroubových kol s velkým stoupáním, která postupně palivo stlačují. Jiným druhem jsou radiální pístová čerpadla s více písty přesazenými o přísluąný obvodový úhel. Tato čerpadla dopravují palivo pod vysokým tlakem, nezávisle na potřebě motoru. Podle ní je tlak regulován regulátorem na rozdělovacím potrubí.

    Čerpadlo i poháněcí elektromotor jsou uloľeny ve společném tělese a při funkci jsou trvale omývány palivem. Tím je zajiątěno dostatečné chlazení elektromotoru.
Protoľe v palivu není kyslík, nevytváří se zápalná směs a nehrozí nebezpečí výbuchu i při eventuálním jiskření elektromotoru.

    Elektromotory palivových čerpadel jsou napájeny z baterie vozidla přes ovládací okruh, který brání vzniku váľných poąkození. Zjednoduąené schéma podobného okruhu je na obr. o117. K výkonovému relé systému vstřikování se přivádí napětí aľ po zapnutí spínací skříňky při startování motoru. Sepnutím kontaktů tohoto relé se přivede napětí k vinutí relé čerpadla a k řídicí jednotce, čerpadlo se rozběhne. Jestliľe do několika sekund motor nenastartuje, rozpojí řídicí jednotka ukostření relé čerpadla. Relé odpadne, odpojí napájení čerpadla a to se zastaví. Podobně je tomu po zastavení motoru.

    V přívodu napětí od relé k čerpadlu je navíc zařazen setrvačníkový spínač, který se rozpojí v případě nárazu obvyklém při havárii vozidla. Tím se čerpadlo zastaví, přeruąí se dodávka paliva a je-li motor v chodu, zastaví se i on.

    Jiné systémy jsou naproti tomu vybaveny tlakovým olejovým spínačem, který je zapojen paralelně ke kontaktům relé čerpadla. Je-li relé vadné a nespíná, napětí k čerpadlu se přivede po vzrůstu tlaku motorového oleje. To umoľňuje nastartování motoru a jeho provoz i při závadě relé čerpadla, coľ je ovąem signalizováno samokontrolou systému.

    Čerpadla dopravují palivo z nádrľe přes palivový filtr ke vstřikovacím tryskám. Palivový filtr (obr. o118) je tvořen vloľkou, která zadrľuje drobné částice, jeľ by mohly ucpat trysky. Papírová vloľka filtru je v kovovém pouzdru fixována opěrnou deskou. Na pouzdře filtru bývá ąipkou označen směr průtoku paliva.

    Následující částí je regulátor tlaku, který udrľuje konstantní tlak paliva. Kolísání tlaku by se okamľitě projevilo na sloľení směsi. U jednobodového vstřikování, jehoľ palivový kohout je na obr. o12, je regulátor tlaku umístěn na tělese ąkrticí klapky. Natlakované palivo po celou dobu činnosti čerpadla obklopuje vstřikovací trysku. Jakmile jeho tlak překročí hodnotu závislou na předepnutí pruľiny regulátoru 4, pruľina se stlačí, tím se otevře ventil regulátoru a přebytečné palivo odtéká zpět do nádrľe.

    U vícebodového vstřikování do sacího kanálu je regulátor tlaku poněkud jiný. Hlavní rozdíl je v tom, ľe udrľuje vstřikovací tlak paliva na konstantním rozdílu proti tlaku v sacím potrubí (tento je závislý na výkonu motoru). Příklad konstrukce takového regulátoru je na obr. o120. Palivo přichází otvorem 6 do palivové komůrky regulátoru. Vzroste-li tlak paliva přílią, otevře se ventil 5 spojený s membránou mezi komůrkami a nadbytečné palivo se vrací do nádrľe přepadem 7. Kromě předepnutí pruľiny 2 v komůrce nad membránou působí na ventil i tlak v sacím potrubí přiváděný hadičkou připojenou k přípojce 1.

    Regulátor bývá v palivovém okruhu (obr. o12) umístěn na konci rozdělovacího potrubí, kterým se palivo rozvádí ke vąem vstřikovacím tryskám současně, protoľe toto potrubí musí být palivem neustále promýváno. Můľe být také umístěn na palivovém potrubí, před rozdělovacím. V takovém případě bude jeho konstrukce poněkud odliąná; regulátor je průchozí.

    U některých systémů vícebodového vstřikování je pouľíváno zásobníku paliva (obr. o122). Bývá umístěn mezi čerpadlem a palivovým filtrem. Udrľuje tlak paliva jeątě určitou dobu po zastavení motoru. Tím je usnadněno opětné nastartování motoru, zvláątě je-li zahřátý. Vnitřní prostor zásobníku je rozdělen membránou na dvě komory. Jedna z nich slouľí jako vlastní zásobník paliva. Druhá vytváří vyrovnávací prostor a je spojena přes odvzduąňovací přípojku s atmosférou nebo s palivovou nádrľí.

    Během provozu je komora zásobníku naplněna palivem. Membrána je pak vychýlena tlakem paliva proti síle ąroubové pruľiny aľ na její doraz. V této poloze (zásobník má největąí objem) zůstává membrána po dobu chodu motoru.

    Zásobník také vyrovnává pulsaci paliva způsobenou čerpadlem a tím zabezpečuje přesné dávkování, zejména u systémů spojitého vstřikování. Tyto pulsace se mohou za jistých okolností přenáąet přes upevnění palivového čerpadla, palivové vedení a rozdělovací potrubí na palivovou nádrľ.

    U systémů, které nemají zásobník paliva, se můľe vznikající hluk potlačovat tlumičem tlaku paliva. Konstrukce tlumiče je obdobná jako u regulátoru tlaku paliva (viz obr. o12). I zde je membrána podepíraná pruľinou a rozdělující palivový a vzduchový prostor. Pruľina je dimenzována tak, aby se při dosaľení pracovního tlaku paliva membrána nadzvedla. Proměnný objem palivového prostoru tak můľe při tlakových ąpičkách palivo odpustit zpět do nádrľe a během tlakového poklesu tlak zvýąit. Pruľinová komora bývá někdy propojena se sacím potrubím, aby mohl být absolutní tlak paliva řízen i podle tlakových změn v tomto potrubí. Tlumič můľe být umístěn na rozdělovacím nebo palivovém potrubí obdobně jako regulátor tlaku paliva.

Obvody měření nasávaného vzduchu

    Pro sloľení směsi je podstatné také mnoľství nasávaného vzduchu. To je zpravidla závislé na potřebách motoru, takľe systémy přípravy směsi toto mnoľství pouze měří a podle něj nastavují přísluąné mnoľství paliva. S vývojem systémů vstřikování vznikla řada způsobů měření mnoľství nasávaného vzduchu, které umoľnily získat informaci potřebnou pro řízení dodávky paliva, nebo přímo odměřit jeho mnoľství, aby odpovídalo nasátému mnoľství vzduchu.

Spojité vstřikování

    Nejstarąím způsobem, pouľívaným u spojitého vstřikování paliva, je sloučení měřiče mnoľství vzduchu s rozdělovačem mnoľství paliva a s elektrohydraulickým nastavovačem tlaku (obr. o123). Spojení těchto dílů vytváří regulátor směsi.

    Protoľe vstřikování paliva probíhá za chodu motoru nepřetrľitě, je jeho mnoľství závislé předevąím na mnoľství nasávaného vzduchu. Toto mnoľství se mění podle zatíľení motoru. Veąkerý vzduch nasávaný motorem proudí přes měřič mnoľství nasávaného vzduchu zabudovaný před ąkrticí klapkou.

    Měřič mnoľství vzduchu je tvořen vzduchovým trychtýřem, ve kterém je uloľena měřicí klapka 1. Klapka je zvedána proudem nasávaného vzduchu a zvedá s ní spojenou páku kolem její osy otáčení. Pákový systém přenáąí pohyby měřicí klapky na řídicí píst 2, který určuje základní mnoľství paliva.

    Vzduchový trychtýř je vhodně tvarován, aby podle polohy měřicí klapky byla směs různě bohatá. Při konstantním sklonu stěn trychtýře by bylo sloľení směsi v celém rozsahu zdvihu měřicí klapky stejné. Motor vąak potřebuje v různých provozních reľimech
Volnoběh, částečné a plné zatíľení.
jim odpovídající optimální sloľení směsi. Ve volnoběhu a při plném zatíľení má být směs bohatąí, při částečném zatíľení naopak chudąí. Tohoto přizpůsobení se dosahuje různými úhly sklonu stěn kuľelů vzduchového trychtýře měřiče (obr. o120.

    Pokud je vzduchový trychtýř tvořen ploąąím kuľelem, je při stejném nasávaném mnoľství vzduchu zdvih měřicí klapky menąí, neľ u kuľele se strmým sklonem. Větąí zdvih měřicí klapky vede k větąímu mnoľství paliva, tedy k bohatąí směsi.

    Na dolním konci (začátku) vzduchového trychtýře je provedeno roząíření - odlehčovací průřez, aby se mohla měřicí klapka vychýlit i do protisměru při chybném zpětném zápalu motoru, kdy mohou nastat v sacím potrubí značné tlakové rázy. Opačný pohyb je omezen gumovým dorazem. Správná nulová poloha měřicí klapku při odstaveném motoru je zajią»ována nastavitelným listovým perem.

    Poloha měřicí klapky je přenáąena pákou na řídicí píst rozdělovače mnoľství paliva a mění jeho polohu. Polohou řídícího pístu je určen průřez řídicí dráľky, přes kterou proudí přiváděné palivo 3 do horních komor 7 ventilů diferenčního tlaku a odtud ke vstřikovacím tryskám.

    Rozdílné tlaky v horní a spodní komoře 8 vychylují membránu 9, která otevírá nebo přivírá výtlačný průřez do vedení 4 ke vstřikovacím tryskám. Tlak ve spodních komorách, které jsou vzájemně propojeny s hydraulickým nastavovačem tlaku 10 se mění působením tohoto nastavovače v závislosti na provozním stavu motoru. Elektronická řídicí jednotka podle snímačů, které charakterizují podmínky vyľadující korekci základního nastavení sloľení směsi, ovládá magnetické pole elektromagnetu nastavovače. Ten působí společně s permanentním magnetem na planľetu 11 a tak se zvětąuje nebo zmenąuje tlak na výstupu nastavovače a tím i ve spodní komoře. Změnami proudu elektromagnetu se tedy mění rozdíl systémového tlaku paliva a tlaku v horní komoře ventilů, coľ umoľňuje rychle reagovat na provozní podmínky a podle nich měnit odměřované mnoľství paliva.

    Elektrohydraulický nastavovač tlaku umoľňuje i přeruąení dodávky paliva při deceleraci, pokud otáčky motoru leľí v přísluąném rozmezí. Řídící jednotka otočí směr toku proudu ve vinutí elektromagnetu a tlakový spád na nastavovači téměř zmizí. Pruľiny v dolních komorách ventilů diferenčního tlaku přitisknou membránu 9 na vývod přívodu paliva ke vstřikovacím tryskám. Jeho uzavřením se přívod paliva přeruąí.

    Obdobně probíhá omezení maximálních otáček motoru, kdy řídicí jednotka vypne přívod paliva k tryskám, překročí-li otáčky motoru naprogramovanou hodnotu.

    U systému není pouľito rozdělovacího potrubí, protoľe palivo k jednotlivým tryskám se přivádí přímo z rozdělovače jeho mnoľství. Ale i zde je pouľito regulátoru tlaku paliva, protoľe v palivové soustavě musí být udrľován stálý tlak. Odchylka tohoto tlaku by přímo ovlivňovala sloľení směsi. Vzhledem k potřebě zachovat po určitou dobu po zastavení motoru (a tím i čerpadla) v palivové soustavě tlak, který by usnadnil nový start, je konstrukce tlakového regulátoru odliąná od dříve popsaných. Je znázorněna na obr. o12.

    Přívod paliva je proveden paralelně k jeho vstupu 3 do rozdělovače mnoľství paliva za palivovým filtrem. Po zapnutí palivového čerpadla se palivem naplní (přes přívod 6 prostřední komora regulátoru tlaku paliva. Membrána 8 regulátoru se prohne dolů a následuje ji těleso ventilu 10 působením tlaku protipruľiny 4, aľ narazí na pevný doraz. Tím začíná funkce regulace tlaku. Přebytečné palivo přicházející z rozdělovače mnoľství (vývodem 5 v obr. o12) můľe odtékat vývodem 2 regulátoru tlaku zpět do palivové nádrľe.

    Po zastavení motoru se vľdy vypne palivové čerpadlo a tlak v palivové soustavě klesne. Ventilový talířek 7 se posune zpět do sedla regulátoru. Následně se posune těleso ventilu nahoru (silou pruľiny regulátoru 9 působící proti síle protipruľiny 40 a uzavře těsnění 5 zpětného vedení do palivové nádrľe.

    Poklesem tlaku palivové soustavy se těsně uzavřou vstřikovací trysky. Tlak klesá aľ na hodnotu uzavíracího tlaku regulátoru, danou nastavením seřizovacího ąroubu 2. Potom tlak v soustavě opět roste aľ na hodnotu určenou zásobníkem paliva. Ta musí vľdy leľet pod hodnotou otevíracího tlaku vstřikovacích trysek.

    Sloľení směsi se nastavuje při ohřátém motoru ve volnoběľných otáčkách. Nastavení se provádí ąroubkem na páce působící na řídicí píst. S pákou je spojen potenciometrický snímač její polohy. Signál snímače se přivádí do řídicí jednotky k daląímu vyuľití.

    Rozdělení paliva do jednotlivých válců se seřizuje stavěcími ąrouby působícími na pruľiny ve spodních komorách diferenčních ventilů. Tímto způsobem je sloučeno měření mnoľství nasávaného vzduchu s dávkováním mnoľství paliva potřebného k vytvoření poľadovaného sloľení směsi.

    Řídící elektronika spolu s případnými daląími snímači provádí pouze korekci sloľení kolem přednastavené hodnoty podle provozních podmínek motoru.

Časované vstřikování

    U novějąích systémů s časovaným vstřikováním existuje celá řada způsobů měření mnoľství nasávaného vzduchu, které lze rozdělit na nepřímé a přímé.

    U nepřímých způsobů se vlastní mnoľství neměří, ale snímá se jiná veličina, která rovněľ charakterizuje zatíľení motoru. Podle ní se dávkuje mnoľství paliva. Aby regulace byla přesnějąí, pouľívá se zpravidla snímání více neľ jedné veličiny, nejméně dvou nebo tří. Jedna z nich je povaľována za hlavní a podle ní se stanoví mnoľství paliva na zdvih pístu, které je rozhodující pro poľadované sloľení směsi. Ostatní veličiny se vyuľívají pro korekci zmíněného mnoľství paliva v závislosti na stavu vnějąího prostředí, které ovlivňuje skutečné mnoľství nasátého vzduchu.

    Hlavními řídícími veličinami jsou zpravidla poloha ąkrticí klapky a tlak v sacím potrubí.

Poloha ąkrticí klapky

    Natočení ąkrticí klapky je snímáno snímačem, který je připevněn na tělese ąkrticí klapky a je spojen s jejím hřídelem. Nejběľnějąím typem je potenciometr, který vyhodnocuje úhel natočení a přenáąí poměr napětí přes odporový obvod do řídicí jednotky. Příklad konstrukce je na obr. o12 spolu se zapojením vyhodnocovacího obvodu.

    Vzhledem k pouľití snímače polohy ąkrticí klapky jako hlavního pro stanovení mnoľství paliva, jsou kladeny vyąąí poľadavky na jeho přesnost měření. Té je dosahováno pouľitím zdvojeného potenciometru (dva úhlové rozsahy) a vylepąením konstrukce, zejména uloľení dílů potenciometrů.

    Hmotnost nasávaného vzduchu je v řídicí jednotce vypočtena z natočení ąkrticí klapky a přísluąných otáček motoru. Protoľe hustota nasávaného vzduchu se mění s jeho teplotou, tato se měří a signál je přiváděn rovněľ do řídicí jednotky pro korekci mnoľství paliva.

    Poloha ąkrticí klapky jako hlavní řídicí veličina je zpravidla pouľívána u systémů centrálního vstřikování. Odměřování směsi pro jednotlivé válce se provádí přes sací potrubí. Palivo přiváděné k válcům má tři různé formy:

  • Palivový plyn, který vzniká ve vstřikovací jednotce nebo v sacím potrubí odpařováním palivového filmu z jeho stěn. Pohybuje se rychlostí nasávaného vzduchu.
  • Pára, tj. kapičky paliva, která se pohybuje poněkud menąí rychlostí neľ nasávaný vzduch a přispívá částečně k vytváření palivového filmu.
  • Kapalina - palivový film na stěnách sacího potrubí, který je do spalovacího prostoru přiváděn s časovým zpoľděním.

    Při volnoběhu a částečném zatíľení je v okruhu sání nízký tlak a palivo je téměř zcela v plynné formě a vytváří se jen velmi málo palivového filmu. Při pootevření ąkrticí klapky tlak stoupne a podíl palivového filmu se zvýąí. Aby se zvýąení tvorby palivového filmu při otvírání ąkrticí klapky neprojevilo ochuzením směsi, musí se zvýąit dodávka paliva prodlouľením doby otevření vstřikovací trysky.

    Naopak při uzavírání ąkrticí klapky dochází ke spotřebování palivového filmu a doba otevření trysky se zkrátí aby nedoąlo k obohacování směsi.

    Protoľe signál snímače polohy ąkrticí klapky je obvykle spojitý a mimo jeho absolutní hodnoty, která určuje úhel otevření ąkrticí klapky, můľeme vyuľít jeho změny pro stanovení případné úhlové rychlosti a smyslu otáčení klapky.

    Z těchto informací můľe řídicí jednotka vypočítat jak dobu otevření vstřikovací trysky, tak její případné korekce podle změn polohy klapky.

    Snímače polohy ąkrticí klapky jsou vąak pouľívány i u vícebodového vstřikování. Např. fa Alfa Romeo pouľila u svých výkonných motorů pro sportovní vozy individuální sací potrubí s vlastní ąkrticí klapkou pro kaľdý válec (obr. o12). Pro měření zatíľení motoru se ukázalo nejvhodnějąí měřit polohu těchto ąkrticích klapek. Ke snímání polohy bylo pouľito optoelektronického snímače sestávajícího z osmi světloemitujících diod (LED), uloľených proti osmi fototranzistorům. Mezi nimi se natáčela výseč z plastické hmoty s otvory odpovídajícími tzv. Grayovu kódu
Grayův kód má tu vlastnost, ľe se mění při kaľdém kroku pouze o 1 bit. Nevznikají tedy nedefinované hodnoty během vícebitových změn.
s 256 hodnotami. Výstupní signál ze snímače je ve formě 8-mi bitové digitální informace. Pro lepąí rozliąení při malých úhlech ąkrticí klapky byl obrazec výseče tvarován nelineárně - obr. o12. Bylo zde dosaľeno citlivosti vyąąí neľ 0.01 .

    Starąí systémy, jejichľ elektronika nedisponovala potřebnou rychlostí a kapacitou paměti, případně zpracovávala signál analogově, potřebují snímat daląí veličinu, která by dávala informaci o změnách v sacím potrubí ovlivňujících sloľení směsi, jak je výąe popsáno. Takovou veličinou je tlak v sacím potrubí, který se mění podle otevírání a uzavírání ąkrticí klapky.

    Oba dva snímače pracují nezávisle na sobě, takľe je moľná jejich současná činnost a nároky na elektroniku zpracovávající jejich signály jsou niľąí.

    Protoľe kromě tlakových poměrů v sacím potrubí má na tvorbu palivového filmu dosti značný vliv i teplota, musí být brána v úvahu i teplota nasávaného vzduchu. Při nízké teplotě se podíl palivového filmu přídavně zvyąuje, takľe doba otevření vstřikovací trysky se musí prodlouľit.

Tlak v sacím potrubí

    U vícebodového vstřikování do sacího kanálu se problémy výąe uvedeného druhu téměř nevyskytují. Proto lze pouľít jako hlavní řídicí veličiny pro dávkování paliva měřiče absolutního tlaku v sacím potrubí. Jelikoľ naměřený tlak je úměrný objemu, nikoliv hmotnosti, musí být jako doplňující informace snímána teplota nasávaného vzduchu, která spolu se známým tlakem a objemem (sacího potrubí) umoľňuje hmotnost nasávaného vzduchu vypočítat.

    Protoľe snímač tlaku nereaguje dostatečně rychle, musí být systém doplněn o spínače signalizující polohy minimálního a maximálního otevření ąkrticí klapky. Při rychlém otevírání zcela uzavřené klapky zajistí minimální spínač okamľité obohacení směsi. Podobně funguje maximální spínač při rychlém plném otevření.

    Nejčastěji pouľívané snímače tlaku v sacím potrubí lze rozdělit do dvou skupin. První z nich jsou polovodičové snímače, vyuľívající piezorezistivního jevu. Na obr. o125 je jedna z moľných konstrukcí. V pouzdře snímače je uloľen křemíkový krystal, na jehoľ povrchu je vytvořen odporový můstek. Vlivem deformací způsobených tlakem přiváděným ke krystalu potrubím se mění proud protékající můstkem. Proud se zesílí a zavede se teplotní kompenzace.

    Druhou skupinu tvoří snímače, jejichľ princip vyplývá z obr. o126. V podstatě jde o membránu, která je uloľena v uzavřené komoře do níľ se přivádí tlak obdobně jako u předchozího typu snímačů. Působením tlaku se membrána deformuje a zasouvá nebo vysouvá jádro indukčnosti, které je s ní mechanicky spojeno. Indukčnost je součástí oscilačního obvodu a její změny vlivem různé hloubky zasunutí jádra se projeví změnou kmitočtu generovaného obvodem.

    Výstupní signál snímače bude tedy střídavé napětí jehoľ kmitočet se mění podle velikosti tlaku působícího na membránu.

    Snímače tlaku jsou buď zabudované do řídicí jednotky motoru,
Tento snímač je pak propojen hadičkou se sacím potrubím.
nebo upevněné v blízkosti sacího potrubí či přímo na něm.

    Spínač ąkrticí klapky předává řídicí jednotce signál o volnoběľné poloze klapky a o její poloze při plném zatíľení. Spínač bývá upevněn na sacím potrubí v místě ąkrticí klapky. Hřídelka, na které je ąkrticí klapka uloľena, ovládá spínač. Kolem kontaktů spínače se pohybuje spínací kulisa, která spíná v koncových polohách volnoběhu a plného zatíľení přísluąný kontakt.

    Jedno z řady četných provedení spínače ąkrticí klapky je na obr. o127. Na hřídeli ąkrticí klapky 3 je spínací kulisa 2, která při otáčení hřídele klapky způsobí buď sepnutí kontaktu plného zatíľení 1, je-li ąkrticí klapka naplno otevřena, nebo sepnutí volnoběľného kontaktu 4 pro klapku v poloze minimálního otevření. Mezi těmito polohami jsou oba spínací kontakty rozpojeny. Spínač se připojuje ke kabeláľi vozidla přes konektor 5.

Přímé měření vzduchu

    Zpřísňování emisních předpisů si vynutilo přesnějąí regulaci sloľení směsi. Přesnost je omezena přesností měření nasávaného vzduchu. Proto se přeąlo na snímače, které umoľňují dosáhnout vyąąí přesnosti neľ způsoby nepřímého měření. Větąí přesnost poskytují měřiče objemu a měřiče hmotnosti vzduchu. K prvním patří buď průtokoměr s náporovou klapkou nebo Karmanův vířivý průtokoměr. Do druhé skupiny jsou zařazovány měřiče hmotnosti vzduchu se ľhaveným drátem nebo s vyhřívaným filmem.

    Drobným nedostatkem některých systémů vícebodového vstřikování s měřením hustoty nasávaného vzduchu je potřeba sesynchronizovat začátek vstřikování s polohou klikové hřídele, coľ můľe vést k nezbytnému seřízení snímačů polohy.

Měřiče mnoľství vzduchu

    Měření mnoľství vzduchu nasátého motorem zohledňuje různé změny a vlivy na chod motoru, které se mohou vyskytnout během ľivotnosti motoru.
Např. opotřebení, usazeniny ve spalovacím prostoru nebo změny časování a vůlí ventilů.
Měřič průtočného objemu vzduchu nasávaného motorem ([m3/h]) se umís»uje mezi vzduchový filtr a ąkrticí klapku.

Průtokoměr s náporovou klapkou

    Na principu měření síly vyvolané prouděním nasávaného vzduchu proti síle vratné pruľiny, které působí na měřicí klapku, je zaloľen tento průtokoměr (obr. o128). Proud vzduchu nasávaný motorem otvírá náporovou klapku 2 natolik, aľ nastane rovnováha mezi tlakem vzduchu a vratnou silou na náporové klapce. Pohyb klapky se přenáąí na potenciometr, takľe kaľdé její poloze odpovídá určité výstupní napětí, které se přivádí do řídicí jednotky.

    Při vychylování klapky se zvětąuje volný průřez kanálu. Jeho změny v závislosti na úhlu vychýlení měřicí klapky jsou zvoleny tak, aby při malých mnoľstvích vzduchu, kdy je poľadována velká citlivost, byly největąí.

    Pro zabránění vlivu pulsů v sacím potrubí pocházejícím od zdvihů jednotlivých válců, které by působily na polohu měřicí klapky, je s ní pevně spojena vyrovnávací klapka. Tlakové pulsy tak působí stejnoměrně na obě klapky. Silové momenty se tak vyruąí a měření není nijak ovlivňováno.

    Součástí snímače je i měřič teploty nasávaného vzduchu 6, protoľe samotné mnoľství není postačující pro stanovení hmotnosti vzduchu. Ta je, jako u vąech plynů, závislá i na teplotě.

    K základnímu nastavení sloľení směsi ve volnoběľných otáčkách slouľí stavěcí ąroub 1.

Karmanův vířivý průtokoměr

    Tento měřič měří objem vzduchu podstatně přesněji a mimo to reaguje i na změny vlivem činnosti sacích ventilů (pulsování proudu nasávaného vzduchu) prakticky bez prodlení. To umoľňuje dosáhnout přesnějąího sloľení směsi.

    Princip Karmanova vířivého průtokoměru vyplývá z obr. o13. Nasávaný proud vzduchu se nejprve upraví laminátorem na laminární. Poté se v něm vytvoří pomocí kolíků vířivé, nesymetricky uspořádané vzduąné víry (nazývané Karmanovou řadou). Jejich četnost je úměrná průtoku nasávaného vzduchu. Četnost se měří ultrazvukovými signály, vysílanými napříč proudu nasávaného vzduchu. Rychlost ąíření ultrazvukových impulsů je ovlivňována vzduąnými víry, coľ měří přijímač na protilehlé straně sacího potrubí.

    Signál se zpracuje v daląích stupních přijímače do formy napě»ových impulsů s četností úměrnou objemu proudu vzduchu a přivádí k řídicí jednotce.

    Daląím typem snímačů mnoľství nasávaného vzduchu jsou měřiče jeho hmoty pouľívající vyhřívaného drátu nebo filmu. Tyto snímače jsou umís»ovány mezi vzduchový filtr a ąkrticí klapku, kde vyhodnocují proud hmoty vzduchu v [kg/h].

    Oba typy pracují na stejném principu. V proudu přicházejícího vzduchu je umístěno elektricky vyhřívané tělísko, které je tímto vzduchem ochlazováno. Elektrický proud je regulován tak, aby udrľel teplotu tělíska konstantní a vyąąí, neľ je teplota vzduchu. Jeho velikost je pak úměrná toku vzduchové hmoty.

    Způsob měření zohledňuje i hustotu vzduchu, která ovlivňuje určitým podílem velikost odebíraného tepla z ohřívaného tělíska. Není tedy potřeba samostatného měřiče teploty nasávaného vzduchu jako u předeąlých způsobů měření.

Měřič s vyhřívaným drátem

    Princip měřiče s vyhřívaným drátem vyplývá z obr. o129. V části a jsou zakresleny jeho hlavní díly a to vyhřívaný drát RH 2 z platiny o průměru 70 mikrometrů, který je ovlivňován hmotou vzduchu QM, stejně jako snímač teploty RK 1, který kompenzuje teplotu nasávaného vzduchu. Dále je to přesný odpor RM 3, na který jiľ nasávaný vzduch nepůsobí. Vąechny díly jsou součástmi můstku, jehoľ schéma je uvedeno v části b obr. o129.

    Vyhřívaný drát RH a snímač teploty RK se v můstku uplatňují jako teplotně závislé odpory. Průtokem ohřívacího proudu se na přesném odporu RM vytváří napětí UM úměrné hmotě nasávaného vzduchu. To se přivádí k řídicí jednotce jako signál snímače. Odpory R1 a R2 jsou kalibrační a slouľí k vyváľení můstku při základním nastavení.

    Aby nedocházelo ke zkreslení měření vlivem nečistot v nasávaném vzduchu, které se usadí na vyhřívaném drátě, drát se po vypnutí motoru krátkodobě ohřeje na vysokou teplotu.
Na dobu 1 sekundy na 900°C.
Tím se nečistoty spálí nebo odpaří a drát je očiątěn.

Měřič s vyhřívaným filmem

    U měřiče s vyhřívaným filmem se pouľívá tělíska s tenkou vrstvou platiny nebo niklové mříľky potaľené kaptonem.
Materiál odolávající vysokým teplotám.
Jak je zřejmé z obr. o130a, není vyhřívaný odpor součástí můstku. Ten je tvořen odpory R1 a R2 v jednom rameni spolu s kompenzačním snímačem teploty RK. V druhém rameni můstku je odpor R3 spolu s teplotně závislým odporem RS, který vyhodnocuje teplotu tělíska.

    Výstupním napětím můstku je řízen proud protékající vyhřívaným odporem. Tím se mění teplota tělíska tak, aby byl můstek opět vyváľen. chladicím účinkem nasávaného vzduchu se mění hodnota odporu snímače RS a tedy vyváľení můstku. Napětí z můstku UM je tedy úměrné hmotnosti vzduchu.

    Konstrukční řeąení je zřejmé v obr. o130b. Vąechny prvky důleľité pro přechod teploty jsou uspořádány na keramické destičce. Snímač průtoku vzduchu RS je spolu s vyhřívaným odporem RH oddělen od ostatních součástí vzduchovou mezerou. Keramická destička nese vąechny tyto odpory, které jsou zhotoveny technologií tenkých vrstev, nazývaných také film. Odtud je název měřiče. Jak je zřejmé z obr. o13c, je tělísko orientováno tak, aby se součásti nacházely po směru proudu vzduchu. Nečistoty se tedy usazují převáľně na přední hraně tělíska snímače RK. Uspořádání je takové, aby nevedly k odklonění proudu vzduchu. Touto konstrukcí je zabezpečena dlouhodobá přesnost měření i bez spalování nečistot.

Korekce podle atmosférického tlaku

    Protoľe motor potřebuje ve vyąąích nadmořských výąkách méně paliva, jsou některé systémy regulace sloľení směsi vybaveny snímačem atmosférického tlaku. Snímač vysílá signál do řídicí jednotky, která zkrátí dobu otevření vstřikovacích trysek. Směs vzduchu s palivem je tak stále korigována podle nadmořské výąky.

    Korekce podle výąky není potřebná u systémů měřících hustotu nasávaného vzduchu, tj. se snímači tlaku v sacím potrubí a teploty nasávaného vzduchu. Tyto snímače registrují změny způsobené měnící se nadmořskou výąkou.

Vliv motoru na dávkování paliva

    Dávkování paliva není ovlivňováno pouze zatíľením paliva či hmotností nasávaného vzduchu. Z poměru paliva a vzduchu pouze vyplývá sloľení směsi. To vąak musí vycházet z provozních podmínek motoru. Ty jsou dány také jeho otáčkami a provozní teplotou. Podle těchto vlivů se mění poľadavky na sloľení směsi, které musí regulační systém nastavit. Proto jsou nedílnou součástí systémů regulace 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, dále emise ąkodlivých látek, jejichľ přípustnou úroveň stanoví zákon, ale i jízdní vlastnosti, jako je zrychlení, hlučnost chodu a daląí chování vozidla i motoru.

Snímače otáček a polohy klikové nebo vačkové hřídele

    Otáčky a polohu klikové nebo vačkové hřídele není třeba snímat pouze u motorů se spojitým vstřikováním. U tohoto druhu vstřikování je dávkování paliva řízeno předevąím podle mnoľství nasávaného vzduchu. Je tedy na otáčkách motoru a polohách jeho hřídelí zcela nezávislé.

    Úplně jiná situace je u vstřikování časovaného, kde jsou u vąech systémů otáčky motoru určující. U větąiny navíc i poloha klikové nebo vačkové hřídele, případně obou. Vzhledem k různorodosti regulačních systémů, coľ je dáno nejen druhem vstřikování a potřebami motoru, ale i cenovými a patentovými hledisky, se v praxi vyskytují následující skupiny.

  • Jeden snímač v rozdělovači vn spojeném s vačkovou hřídelí.
  • Jeden snímač u setrvačníku klikové hřídele.
  • Dva snímače u setrvačníku klikové hřídele.
  • Jeden snímač u klikové a jeden na vačkové hřídeli.
  • Dva snímače na vačkové hřídeli.
Problematiku jednotlivých skupin lze shrnout následovně.

Jeden snímač v rozdělovači vn spojeném s vačkovou hřídelí

    Snímač takto umístěný můľe poskytovat obvykle pouze informaci o otáčkách motoru. To je postačující pouze u systémů vstřikování, u kterých není okamľik otevření trysky nebo trysek plně závislý na poloze klikové nebo vačkové hřídele. Jsou to buď systémy jednobodového vstřikování, u kterých se provádí rozdělení směsi k válcům sacím potrubím, nebo vícebodové simultánní vstřikování na sací ventily, kde se palivo vstřikuje během kaľdé otáčky motoru vąem válcům současně. Signál snímače slouľí pro určení okamľiku, kdy mají být trysky otevřeny.

    Mnohdy je pouľíván jak pro řízení vstřikování, tak pro řízení zapalování. Řídící jednotka pak tvaruje nejen impulsy pro otevírání vstřikovacích trysek, ale i impulsy pro regulaci doby, po kterou má protékat proud primárem zapalovací cívky a okamľik záľehu. Zapalování je pak omezeno na pouhý zesilovač výkonu, který tyto signály zesiluje.

    Pominou-li se mechanické přeruąovače, se kterými se lze dnes setkat jen výjimečně, je moľno najít v rozdělovačích následující typy snímačů.

Indukční snímače

    Indukční snímače, které vyuľívají změny magnetického pole k tomu, aby se v indukčnostech nacházejících se v tomto poli, indukovalo střídavé napětí. Kmitočet tohoto napětí je závislý na počtu změn mg. pole, velikost napětí na jejich rychlosti. Změny pole vytváří rotující část snímače, která je spojena s hřídelí rozdělovače, stejně jako palec vn části rozdělující zapalovací napětí.

    Snímače tohoto typu je vyskytují ve dvou provedeních.

    První z nich, nazývané také "jednozubové", je zjednoduąeně zakresleno na obr. o132. Indukčnost 1 snímače je navinuta na jádře z měkkého ľeleza s výstupkem, kolem kterého se pohybuje rotor 2 z magnetického materiálu. Rotor je opatřen výstupky (zuby), které se při otáčení hřídele rozdělovače přibliľují statorovému výstupku. Tím se uzavře magnetický obvod a v indukčnosti se indukuje napětí.

    Druhým typem je tzv. "rotačně symetrický". Jeho indukčnost je navinuta na jádře buzeném permanentním magnetem. Na hřídeli rozdělovače je umístěno zubové kolo. To má stejný počet zubů, kolik je pólových nástavců permanentního magnetu a také válců motoru. Při otáčení hřídele rozdělovače se v indukčnosti indukuje napětí. Nedostatkem tohoto způsobu je, ľe ąířka nástavců je mnohem větąí neľ u prvního typu, takľe změny velikosti výstupního napětí snímače s otáčkami rozdělovače jsou poměrně větąí neľ u prvního typu, coľ ztěľuje synchronizaci začátku vstřikování. Proto není tento typ pro řízení vstřikování pouľíván a je v rozdělovači nahrazen snímačem zaloľeným na Hallově jevu.

    Snímač s Hallovým prvkem vyuľívá toho, ľe polovodičem, na který je přivedeno stejnosměrné napětí, bude protékat proud, působí-li na něj magnetické pole. Uspořádání a princip takového snímače pro pouľití v rozdělovači je na obr. o134. V části a tohoto obrázku je osvětlen výąe uvedený princip. A je stav bez magnetického pole - proud neteče; B s polem, proud protéká.

    V daląích částech, tvořených integrovaným obvodem, jsou tyto změny převáděny na napě»ový signál o dvou různých hodnotách s velmi rychlým přechodem mezi nimi. Změny mg. pole nastávají zasouváním a vysouváním clony z měkkého ľeleza do mezery v magnetickém obvodu snímače (část b) obr. o134. Náznak úplného konstrukčního řeąení takového snímače je v části c zmíněného obrázku.

    Mimo výąe popsané typy se v rozdělovačích vyskytují i snímače optoelektronické, s dvojicí tvořenou světloemitující diodou a fototranzistorem a snímače elektromagnetické, tvořené oscilačním obvodem, jehoľ kmitočet se mění s otáčkami motoru, případně daląí.

Jeden snímač u setrvačníku klikové hřídele

    Takové snímače jsou pouľívány tam, kde jsou zvláątní poľadavky na přesnost snímání polohy klikové hřídele. Jsou to převáľně snímače indukčního typu, jejich indukčnost je navinuta kolem tyčinkového jádra z permanentního magnetu. Magnetický obvod se uzavírá přes těleso klikové skříně a ozubení věnce setrvačníku, nebo v poslední době častěji nástavce ve tvaru kotouče s ozubením, případně jinou formou mezer. Při otáčení klikové hřídele se proti magnetu střídají zuby s mezerami a tím se mění magnetický tok. Následkem jeho změn se ve vinutí indukčnosti indukuje střídavé napětí.

    Aby se mohla tímto snímačem snímat současně jak poloha klikové hřídele odpovídající např. horní úvrati 1. válce, tak otáčky motoru, musí být na věnci odpovídající referenční značka. Můľe jít o mezeru mezi zuby věnce (obr. o135). Písty vąech válců jsou přes ojnice spojeny s klikovou hřídelí, takľe jeden snímač na této hřídeli udává informaci o poloze pístů ve vąech válcích. Otáčky motoru jsou dány otáčkami klikové hřídele. Tato informace je v řídicí jednotce odvozena z údaje o poloze klikové hřídele.

    Amplituda střídavého napětí indukovaného ve snímači při otáčení klikové hřídele se zmenąuje s rostoucí vzdáleností mezi snímačem a ozubeným kolem, naopak rychle roste se stoupajícími otáčkami. Proto je signál s velmi rozdílnou amplitudou v řídicí jednotce převáděn na pravoúhlé napětí s konstantní amplitudou. Kdyľ je odstup hran pravoúhlého signálu více neľ dvakrát větąí neľ předchozí a následující, je rozpoznána zubová mezera. Tato zubová mezera je definována jako přesná poloha prvního válce. S tímto okamľikem synchronizuje řídicí jednotka polohu klikové hřídele. S kaľdou následující kladnou nebo zápornou (náběľnou nebo sestupnou) hranou pravoúhlého signálu počítá řídicí elektronika jako s natočením hřídele o úhel daný počtem zubů ozubeného kotouče. Např. u systému Motronic fy Bosch, který má 60 zubů jde o úhel 3°.

    Válce u čtyřdobého motoru jsou vzájemně přesazeny tak, ľe se pracovní cyklus 1. válce obnoví vľdy po dvou otáčkách klikové hřídele, tj. 720°. Přesazení u víceválcových motorů je závislé na počtu jeho válců. Vyjádřeno úhlem natočení klikového hřídele je to pro dvouválec 360°, pro tříválec 240°, pro čtyřválec 180°, u pětiválce 144°, u ąestiválce 120°, u osmiválce 90° a u dvanáctiválce 60°.

    Těmto úhlům odpovídá určitý počet zubů z celkového obvodu kotouče, tj. z 360°. Podle počtu těchto zubů a tedy hran signálu snímače vypočítá řídicí jednotka polohy pístů ostatních válců a tím i okamľiky vstřikování trysek u sekvenčního systému.

Dva snímače u klikové hřídele

    Jsou rovněľ převáľně induktivního typu. Jak vyplývá z obr. o136, bývá jeden ze snímačů umístěn proti zubům věnce setrvačníku, druhý pak tak, aby kolem něj procházela referenční značka tvořená kolíkem vsazeným do setrvačníku. Jinou variantou je otvor vyvrtaný do tělesa setrvačníku. Referenčních značek můľe být i více, podle řeąení regulačního systému, příp. provedení motoru.

    Existují i jiné varianty, jako přídavný kotouč, značky na řemenici klikové hřídele apod.

    Jejich funkce je v podstatě stejná jako u předchozího. Snímač referenčních značek poskytuje informaci o poloze klikové hřídele v horní úvrati jednoho nebo i více válců a snímač proti ozubení informuje o natočení hřídele vůči referenčnímu bodu.

Snímače na klikové i vačkové hřídeli

    Vačková hřídel ovládá sací a výfukové ventily motoru. Oproti klikové hřídeli se otáčí poloviční rychlostí.

    Pohybuje-li se píst k horní úvrati, poloha sacích a výfukových ventilů určuje, zda je válec ve fázi komprese nebo výfuku. Z klikové hřídele nelze tuto informaci získat. Informace je potřebná pro sekvenční vstřikování paliva a u systémů řízení chodu motorů s bezrozdělovačovým zapalováním také pro určení, která svíčka má zaľehnout.

    Nejčastějąími případy této kombinace snímačů jsou dva typy. Oba pouľívají u klikové hřídele snímačů obdobného typu, jaký byl popsán v předchozím.

    První typ, pouľívaný u německých, francouzkých a britských vozů (systémy Bosch Motronic, Fénix fy Allied Electronics a systémy fy Lucas) má proti snímači disk s větąím počtem zubů a referenční značkou ve formě mezizubové mezery. Jako snímače polohy vačkové hřídele je pouľito Hallova prvku s clonkou a jediným výřezem (viz popis u snímačů v rozdělovači). Během otáčení clonky se přeruąováním magnetického pole vytváří značka, která má časově souhlasit s mezizubovou mezerou na disku u klikové hřídele. Přitom má být píst 1. válce u horní úvrati při kompresním zdvihu. Ostatní výpočet probíhá jak bylo popsáno na str.

    Druhý typ tohoto provedení je pouľíván u vozidel italských výrobců a některých vozů fy Ford. Značky proti snímači u klikové hřídele jsou provedeny na řemenici této hřídele a to čtyři s rozmístěním po 90° (viz obr. o13). Signál, který vzniká ve snímači během průchodu zubu jeho blízkostí, poskytuje svým kmitočtem informaci o otáčkách klikové hřídele motoru.

    Snímač u vačkové hřídele, nazývaný také snímačem fáze, je tvořen dvěma stejnými induktivními prvky. Proti nim se na hřídeli snímače, která je spojena s vačkovou hřídelí, natáčejí dva zuby, které jsou nesouměrně rozloľeny. Jejich úhlová vzdálenost je 270° a 90° (viz obr. o13). Rovněľ induktivní prvky jsou posunuty a to o 180°. Při otáčení vačkové hřídele se v nich indukují impulsy, které jsou posunuty o 90° a 270° obvodu vačkové hřídele. To odpovídá signálům od snímače u klikové hřídele, které jsou posunuty o 180°, tedy 1. a 3. válce z jednoho prvku snímače vačkové hřídele a 2. a 4. válce z prvku druhého. Současný příchod signálů z obou snímačů (vačkové i klikové hřídele) definuje horní úvra» přísluąného válce.

Dva snímače na vačkové hřídeli

    Tohoto způsobu pouľívají obvykle japonątí výrobci automobilů. Např. Honda pouľívá dvou induktivních snímačů (obr. 014), kaľdý z nich s vlastním rotorem. Tyto rotory jsou z magneticky vodivého materiálu a nacházejí se na společné hřídeli. Kaľdý z rotorů má jiný počet výstupků. Rotor G má dva protilehlé a druhý N pak 24 výstupků s rozestupem 15°. Proti kaľdému je indukčnost s magnetickým jádrem. Při otáčení hřídele s nasazenými rotory se ve vinutí indukují dva, resp. 24 impulsů během jedné otáčky vačkového hřídele.

    Signál ze snímače G odpovídá referenční značce na klikové hřídeli, tedy obvykle horní úvrati 1. válce. Signál ze snímače N pak slouľí jako informace o úhlu jejího natočení.

    U systémů ECCS fy Nissan je pouľito optoelektronických snímačů (obr. o14). Sestávají z fototranzistorů a světloemitujících diod. Mezi nimi se při otáčení hřídele pohybuje disk s ním spojený a opatřený výřezy. Při okraji disku jsou výřezy pro snímání úhlu natočení klikové hřídele a blíľe ke středu výřezy pro referenční značku horní úvrati válců.

    Snímače u vačkové hřídele bývají u systémů s rotačním rozdělením vn zapalování spojeny v jeden konstrukční celek, tj. rozdělovač vn a snímače jsou na společné hřídeli. U bezrozdělovačových zapalování je vn část vynechána.

    Snímače spojené s vačkovou hřídelí vyľadují obvykle seřízení jak orientace rotoru, tak polohy statoru spojeného s indukčnostmi snímačů.

    Elektromagnetické snímače umístěné u klikové hřídele mívají nejčastěji pevně určenu polohu. V případě potřeby se nastavuje pouze mezera mezi jejich jádrem a zuby setrvačníku nebo disku.

Snímače teploty

    Mimo snímání teploty nasávaného vzduchu, která ovlivňuje jeho hmotnost, provádí se snímání teploty daląích medií, které vyjadřují provozní stav motoru, nebo jejichľ teplotní stav můľe chod motoru ovlivnit.

    První z nich je teplota chladicí kapaliny, která udává, zda je motor studený, či zda je zahřátý na provozní teplotu. U studeného motoru se provádí obohacení směsi prodlouľením doby otevření vstřikovacích trysek.

    U systémů se spojitým vstřikováním a starąích typů časovaného se k tomu pouľívá trysky studeného startu. Ta vstřikuje dodatečné mnoľství paliva do společného sacího potrubí. Doba zapnutí je omezena buď teplotně - časovým spínačem, nebo teplotním spínačem a řídicí elektronikou.

    Obohacení přidáváním paliva je u studeného motoru potřebné ze dvou důvodů. Jednak proto, ľe na studených stěnách sacího potrubí a motoru dochází ke kondenzaci paliva a tak se směs ochudí. Musí být proto vstříknuto více paliva, aby se zachovalo potřebné sloľení směsi. Druhým důvodem je, ľe mírně bohatá směs hoří s vyąąí spalovací teplotou a motor se dříve zahřeje.

    Druhý snímač teploty bývá pouľíván k měření teploty paliva. Pokud je v systému pouľit, bývá umístěn v rozdělovacím potrubí paliva k tryskám. Signál o teplotě paliva u motoru je pouľíván k případnému zvětąení vstřikovaného mnoľství aby se vyloučilo tvoření par paliva při teplém startu.

    Teplotní snímače 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.

Napětí vozidlové sítě

    Napětí v napájecí síti vozidla se v celém rozmezí otáček a zatíľení motoru v malých mezích mění. Toto kolísání napětí můľe způsobovat zpoľdění odezvy vstřikovacích trysek. Proto je u některých systémů prováděna korekce doby vstřikování, která toto zpoľdění vyrovnává.

    Korekční obvod je součástí řídicí jednotky, zvláątní snímač napětí se nepouľívá.

Měření sloľení směsi

    Má-li systém zabezpečit tvorbu směsi s předpokládaným sloľením, je ľádoucí, aby řídicí jednotka dostávala informaci o výsledku regulace a případně prováděla potřebnou korekci mnoľství vstřikovaného paliva. Tuto informaci lze získat pouze z výfukových plynů, podle mnoľství zbylého kyslíku. Jako snímače se pouľívá tzv. lambda sondy. Její funkce je zaloľena na principu galvanického kyslíkového článku s elektrolytem v pevné fázi.

    Zjednoduąené schéma snímače na na obr. o140. Pevný elektrolyt je tvořen keramickým tělískem 1, které je z jedné strany uzavřeno a pro plyn neprůchodné. Povrchové plochy tělíska jsou z obou stran opatřeny elektrodami 2 z tenké platiny propouątějící plyn.

    Takto provedené tělísko je chráněno na vnějąí straně porézní keramickou vrstvou 6 a je umístěno ve výfukovém potrubí 5, 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°C stává vodivým pro ionty kyslíku. Liąí-li se jeho podíl na obou stranách snímače, vzniká mezi platinovými elektrodami elektrické napětí, které lze snímat z kontaktů 3 a 4 (kontakt tělesa).

    Toto napětí je závislé na obsahu kyslíku ve výfukových plynech. Jeho zbytky jsou v plynech i při přebytku paliva ve směsi. Při bohaté směsi budou hodnoty napětí 800 aľ 1000 mV, naopak při chudé směsi bude jen asi 100 mV. V přechodové oblasti z bohaté do chudé směsi se napětí mění skokově, stechiometrické směsi (lambda = 1) odpovídá napětí 450 aľ 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 v důsledku měnícího se sloľení směsi je závislá na teplotě. Při teplotě pod 350°C je změna v rozmezí sekund, při 600°C reaguje sonda v čase kratąím neľ 50 ms. Proto je při startu motoru regulace sloľení směsi vypnuta aľ do zahřátí sondy na teplotu asi 300°C. V současnosti se jiľ vyrábějí lambda sondy s mnohem niľąími pracovními teplotami.

    Umístění lambda sondy musí být zvoleno tak, ľe při deląím provozu s plně zatíľeným motorem teplot nepřekročí 850°C. Krátkodobě je přípustné zvýąení aľ na 900°C.

    Přílią vysoké teploty jsou příčinou nízké ľivotnosti snímače. Proto se začalo pouľívat elektricky vyhřívané lambda sondy (obr. o141). U takových snímačů zvyąuje elektrický topný článek teplotu keramiky při nízké teplotě výfukových plynů. Vyhřívaná sonda můľe být umístěna dále od motoru, takľe je při plném výkonu méně teplotně namáhána. Elektrické vyhřívání se zapíná jen při malých zatíľeních motoru, kdy je teplota výfukových plynů nízká. Při větąích zatíľeních je jejich teplota určující. 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 dosahuje v průměru 150 000 km proběhu.

    Aby nebyla katalyticky aktivní vnějąí platinová elektroda poąkozena, musí být motor provozován s bezolovnatým benzinem.

    Napě»ový signál ze sondy se přivádí do řídicí jednotky, která podle jeho velikosti ovládá sloľení směsi, tj. její ochuzení nebo obohacení. Tento typ snímače má skokovou charakteristiku v oblasti blízké stechiometrické směsi. Poměr paliva a vzduchu kolísá neustále v oblasti několika procent kolem lambda = 1.0. Je tedy vhodný pro motory s tzv. třísloľkovým katalyzátorem, který má největąí účinnost potlačení vąech tří ąkodlivých sloľek ve výfukových plynech právě v této oblasti.

    V oblasti chudých směsí má pouze omezené pouľití. Měření libovolných hodnot lambda > 1.0 umoľňuje tzv. chudá lambda sonda, pouľívaná převáľně u motorů se spalováním chudé směsi. U tohoto typu sondu se pouľívá výkonového vyhřívání (aľ 18 W) a tzv. hraničního proudu. Ten vzniká přivedením vnějąího elektrického napětí na platinové elektrody sondy. Tím dojde k přečerpání iontů molekul kyslíku do katody k anodě. Vzniklá difúzní bariéra brání přechodu molekul kyslíku z výfukových plynů ke katodě. Teprve překročí-li obsah kyslíku mnoľství dané velikostí přečerpávacího napětí, vzniká hraniční proud, který je úměrný tomuto obsahu. Sonda umoľňuje měřit sloľení směsi v rozsahu lambda v rozsahu <1.0;1.5>.

    Pokud vąak motory pracují nejen s chudými směsi, ale i se smíąenými, kdy je regulovaná hodnota častěji pro lambda = 1.0, pouľívá se spíąe ąirokopásmové sondy. Tak poskytuje validní, vcelku lineárně rostoucí signál pro sloľení lambda v rozsahu <0.8;1.8>. Její princip vyplývá z obr. o142. Je to dvoučlánkový snímač, spojující chudou sondu na principu hraničního proudu se "selektivní" sondou s kyslíkovým článkem.

    Oba články jsou z oxidu zirkoničitého potaľené dvěma platinovými porézními elektrodami. Jsou uspořádány tak, ľe mezi nimi vzniká měřicí mezera. Tato je přes otvor pro vstup plynu v pevném elektrolytu propojena s okolním vzduchem. Otvor tvoří současně difúzní bariéru, která určuje hraniční proud. Elektrický obvod reguluje napětí přiváděné na přečerpávací článek tak, aby sloľení směsi v mezeře zůstávalo stále na lambda = 1.0>. Při chudé směsi je kyslík z mezery přečerpáván článkem ven. Při bohaté směsi je naopak kyslík přečerpáván z výfukových plynů (rozkladem CO2 a H2O) do okolí a směr proudu je opačný.

    Přečerpávací proud je vľdy úměrný koncentraci nebo potřebě kyslíku. Při stechiometrickém sloľení směsi je nulový. Vyhřívání, které je součástí snímače, zabezpečuje potřebnou provozní teplotu, která je minimálně 600°C.

    Pouľitý typ lambda sondy je závislý na způsobu omezení ąkodlivých sloľek emisí ve výfukových plynech. Jednotlivé způsoby a jejich zvláątnosti budou popsány v daląím.

Soupravy zapalování

Podmínky záľehu a spálení směsi

    Připravenou směs, přivedenou do spalovacího prostoru ve válcích motoru, je třeba zaľehnout. Při jejím shoření se energie obsaľená v palivu přemění na mechanickou práci. Termodynamická účinnost přeměny je závislá na sloľení směsi. Při bohaté směsi (lambda < 1.0) je výkon motoru vyąąí, avąak měrná spotřeba roste.

    U chudých směsí (lambda > 1.0) je výkon niľąí, ale měrná spotřeba klesá. Tyto skutečnosti postihuje graf o21, ve kterém je pro různé kompresní poměry uvedena závislost termodynamické účinnosti EtaTH na součiniteli lambda. Účinnost roste strmě do lambda = 1.0 a dále pak pozvolně, ale trvale. Závislost platí pro ideální záľehový motor spalující tekutá uhlovodíková paliva. Chování reálného motoru je vąak odliąné, coľ vyplývá z čárkovaně vyznačeného průběhu závislosti termodynamické účinnosti typického záľehového motoru s kompresním poměrem 6.3:1. Maximum jeho účinnosti je při lambda přibliľně 1.2, zatímco průběhy ideálních motorů maxima nemají. Je to způsobeno tím, ľe u ideálního motoru se směs během pracovního cyklu zapálí a shoří, zatímco u reálného dochází k selhání záľehu, opoľděnému zapálení, prodlouľenému hoření a obvykle ke kombinaci těchto jevů.

    Vliv zapalování na termodynamickou účinnost reálného motoru vyjadřuje diagram o22. Od určité hodnoty lambda, jejíľ velikost je závislá na dokonalosti funkce zapalování, se účinnost při daląím ochuzování směsi začne zhorąovat, motor vlivem selhávání zapalování ztrácí výkon a pracuje nepravidelně, aľ se nakonec zastaví. Jako nedokonalé se hodnotí zapalování, se kterým dochází ke zhorąování termodynamické účinnosti motoru ihned za stechiometrickou směsí (lambda = 1.0). Za vyhovující lze povaľovat zapalování, které zhorąuje účinnost aľ po ochuzení směsi o 10 % (lambda = 1.1, a za dobré, se kterým zhorąení nastává aľ při ochuzení o 20 % (lambda = 1.2).

    Čím dokonalejąí je zapalování, s tím chudąí směsí lze dosáhnout maxima termodynamické účinnosti a tím niľąí bude spotřeba, emise i lepąí jízdní vlastnosti motoru. Podle průběhu závislosti měrné spotřeby a emisí, případně nerovnoměrnosti chodu motoru na součiniteli lambda, pro různé parametry zapalování lze posuzovat jeho dokonalost.

    Nemá-li dojít při ochuzování směsi ke zhorąení termodynamické účinnosti motoru vlivem zapalování, musí dojít nejen k zapálení směsi ve válci, ale zapálený objem musí být také dostatečně velký, aby hoření nezhaslo.

    Zapalovací soustava tedy musí:

  • Vytvořit napě»ový impuls dostatečné velikosti, aby mezi elektrodami svíčky doąlo k elektrickému výboji.
  • Při elektrickém výboji uvolnit energii postačující k zaľehnutí zápalné směsi a udrľení jejího hoření.
Aby nedoąlo k nadměrným emisím uhlovodíků v důsledku nedokonalého nebo neúplného shoření, musí být u chudých směsí zapálen dostatečně velký objem. Tím se zkrátí průběh procesu spalování, který je u chudých směsí deląí, protoľe tyto hoří pomaleji. Z toho vyplývají některé poľadavky na zapalovací svíčku. Mimo potřeby zaľehnout co největąí objem je třeba udrľovat udrľovat optimální teplotu izolátoru a to v rozmezí 350 aľ 750°C, aby nedocházelo k neľádoucím jevům.

    Zapálení větąího objemu významně napomáhá zvětąení vzdálenosti mezi elektrodami svíčky. Vliv mezery mezi elektrodami na měrnou spotřebu, emise HC a neklid volnoběľného chodu motoru pro různé sloľení směsi na na obr. o23a. Vzrůst emisí HC je způsoben poklesem teploty spalování, coľ se projevuje zejména při menąích mezerách, kdy je zaľehnut jen objem směsi nedostačující k jejímu dokonalému shoření. Výkon motoru klesá, takľe měrná spotřeba (vztahuje se k výkonu) roste. Nedokonalé hoření se projevuje i nerovnoměrným chodem motoru.

    Velikost mezielektrodové vzdálenosti je jedním z určujících parametrů napětí potřebného k vyvolání výboje. K ní přistupuje pracovní tlak ve válci (kompresní poměr) a sloľení směsi. Hodnota přeskokového napětí roste se zvětąováním mezery, kompresního poměru a ochuzováním směsi.

    Pro přibliľně stechiometrickou směs (lambda kolem 1.0) můľe být velikost průrazného napětí vypočtena z upraveného Paschenova vzorce, který je obvykle uváděn ve tvaru

Paschen.

d
mezielektrodová vzdálenost,
epsilon
kompresní poměr motoru.

    S ochuzováním směsi se průrazné napětí zvyąuje.

    Mimo velikost zaľehnutého objemu směsi má na průběh shoření směsi vliv i teplota jiskry, která směs zaľehne. Ta je závislá na elektrické energii uvolněné do výboje. Tato energie je dána součinem proudu I tohoto výboje a času t jeho hoření. Jak tyto veličiny ovlivňují spalování směsi s různým lambda vyplývá z diagramů o23b, kde je závislost měrné spotřeby, emisí HC a emisí NOX na součiniteli lambda pro různé proudy výboje při konstantní době jeho hoření t = 2.0 ms. Na obr. o23c je závislost stejných parametrů při konstantním proudu I = 100 mA a různých dobách t hoření výboje.

    Z grafů je zřejmé, ľe doba hoření má být nejméně mezi 1.0 aľ 2.0 ms, aby nemusel být proud výboje přílią velký.

    U hořícího výboje se napětí mezi elektrodami zapalovací svíčky pohybuje podle sloľení směsi kolem 1 aľ 2 kV, takľe energie výboje můľe dosáhnout aľ 200 mJ.

    U automobilů je zdrojem elektrické energie akumulátorová baterie. Jde o zdroj nízkého stejnosměrného napětí. Jeho velikost nepostačuje k přeskoku jiskry a ani nemůľe být jednoduąe transformováno na vyąąí hodnotu. Zvýąení napětí provádí zapalovací soustava, přičemľ pro hromadění energie se vyuľívá buď indukčnost nebo kapacita. Pro elektronické zapalovací soustavy je to zapalování tranzistorové a zapalování tyristorové.

Tranzistorové zapalování

    U tranzistorového zapalování, obr. o24, se energie hromadí v zapalovací cívce, stejně jako tomu bylo u dříve pouľívaného bateriového. Je dodávána z vozidlové baterie 11, nebo z alternátoru 10. Proud I, který hromadí tuto energii

E=1/2 LI2,

    je závislý na velikosti napětí baterie UBAT, saturačního napětí výkonového tranzistoru USAT a na odporu R1 primárního vinutí zapalovací cívky 7. Platí

Imax.

    Veličina L1 je indukčnost vinutí primáru zapalovací cívky. Poměr mezi indukčností L1 primárního vinutí a jeho ohmickým odporem R1 určuje rychlost nárůstu primárního proudu, tj. časovou konstantu

tau1.

    Primární proud dosáhne v okamľiku přeruąení rozepnutím spínacího prvku, tj. výkonového tranzistoru 4, okamľité hodnoty

I1.

    V tomto vztahu je tZ doba mezi zapnutím a přeruąením primárního proudu. Její délka je vąak omezena otáčkami n motoru a počtem z jeho válců. Při zanedbání doby potřebné pro sepnutí a rozepnutí spínacího prvku platí pro maximální délku doby tz vztah

tz,

    ve kterém jsou otáčky n v 1/min.

    Při přeruąení primárního proudu i1 rozepnutím přeruąovače 8 se v primárním vinutí cívky naindukuje napětí

U1.

    Ve vztahu je mimo jiľ uvedené veličiny i1 a L1 i kapacita C1 kondenzátoru 9 připojeného paralelně k výkonovému spínacímu tranzistoru, dále také parazitní kapacita sekundárního vinutí C2. K ní se přičítají kapacity daląích dílů zapalovací soupravy zapojených k tomuto vinutí, např. palec rozdělovače, izolátor cívky a vn kabely. Výsledný součet kapacit se transformuje na primární stranu cívky se čtvercem poměru počtu závitů sekundárního a primárního vinutí, tj.

C1.

    V poměru počtu závitů se na sekundární straně zvyąuje primární napětí:

U2,

    jehoľ velikost je pak postačující pro vznik průrazu mezi elektrodami zapalovací svíčky.

    Pouľitím vztahů pro energii a čas je moľno ukázat na omezující vlivy jednotlivých parametrů a uvést způsoby, jakými se tato omezení odstraňují.

    U dříve pouľívaného bateriového zapalování byl omezujícím prvkem mechanický přeruąovač. Jestliľe spínal proudy větąí neľ 3 aľ 4 A, klesala rychle jeho ľivotnost. Tím byla omezena energie, která se hromadila v cívce, protoľe přínos zvýąení indukčnosti není tak výrazný, jako zvětąení proudu. Kromě toho vyąąí indukčnost zvětąuje časovou konstantu plnění cívky, coľ ovlivní nepříznivě dosaľitelný maximální proud při vyąąích otáčkách motoru. Tuto skutečnost osvětluje obrázek o25.

    Bude-li doba sepnutí primárního proudu dostatečně dlouhá,

T0,

    dosáhne proud téměř své maximální hodnoty. Pokud vąak bude kratąí, např.

T1,

    dosáhne proud jen 78 % maximální hodnoty a energie nahromaděná v cívce klesne na 60 %.

    Proto byl mechanický přeruąovač nahrazen spínacím tranzistorem, který spíná bez problémů proudy 10 A i více. To umoľňuje sníľit indukčnost primáru cívky a zkrátit dobu potřebnou k dosaľení maximálního proudu. Tím ale vznikly daląí problémy. Při nízkých otáčkách se maximálního proudu dosáhne přílią brzy a daląí přívod energie z baterie se mění v tepelné ztráty, protoľe magnetický obvod je nasycen. Dále to, ľe při vysokých otáčkách dochází opět k poklesu energie vlivem velké časové konstanty. Zmenąit časovou konstantu sníľením indukčnosti není vhodné, protoľe vede k poklesu energie. Proto se sáhlo ke zvětąení odporu primárního vinutí se současným zlepąením odvodu tepla naplněním cívky olejem s dostatečnou elektrickou pevností a tepelnou vodivostí. Současně se pouľilo elektronického řízení doby sepnutí primárního proudu tak, aby v celé oblasti otáček motoru bylo dosahováno pokud moľno stejné hodnoty maximálního primárního proudu. Řízení se provádí posouváním okamľiku zapnutí proudu v závislosti na otáčkách tak, ľe se doba jeho průtoku s rostoucími otáčkami prodluľuje. Protoľe proud je závislý i na napětí baterie, přihlíľí obvod řízení i k němu, takľe úhel sepnutí je řízen podle těchto dvou parametrů (obr. o26).

    Moderní systémy jsou řeąeny nejen s řízením úhlu sepnutí, ale i s omezováním primárního proudu. Omezování se reguluje tak, ľe výkonový spínací tranzistor působí jako elektronicky řízený předřadný odpor. Tím se mění jeho saturační napětí a tedy i hodnota maximálního proudu. Proud se zvýąí, je-li pro dosaľení potřebné energie k dispozici krátká doba, tj. při vysokých otáčkách motoru.

    Výkonový spínací tranzistor má určité maximální přípustné napětí mezi svým kolektorem a ostatními elektrodami. To nesmí být překročeno, jinak se součástka zničí. Proto nemůľe být hodnota napětí na primárním vinutí zapalovací cívky, vzniklého přeruąením proudu cívkou, vyąąí neľ ono maximálně přípustné napětí. Ze vztahu vyplývá, ľe napětí lze omezit výběrem kapacity paralelní ke spínacímu tranzistoru, coľ bylo pouľíváno u starąích zapalování.

    Protoľe to prodluľuje rychlost náběhu zapalovacího napětí, pouľívá se nyní omezení polovodičovými prvky, které odříznou hodnoty vyąąí neľ přípustné napětí tranzistoru (5 v obr. o24). V něm jsou uvedeny průběhy primárního proudu i1 pro případ stojícího motoru a pro nízké i vysoké otáčky.

    Zjednoduąená schémata jednotlivých průběhů jsou na obr. o2 spolu s grafy průběhů napětí na nabíjecím kondenzátoru Cn (horní grafy), proudu tyristorem (střední grafy) a proudu primárním vinutím zapalovací cívky (dolní grafy).
Časová měřítka u grafů prvního způsobu jsou pro lepąí názornost upravena.

    Mimo uvedené úpravy bylo vyvinuto několik daląích způsobů prodlouľení délky hoření výboje při zachování rychlého náběhu napětí. Patří k nim např. pouľití dvou nabíjecích kondenzátorů, jeden z 10-krát niľąí kapacitou. Ten je nabíjen napětím větąím o 20 aľ 50 %. Mezi kondenzátory je zapojena dioda polarizovaná tak, aby se kondenzátor s vyąąí kapacitou začal vybíjet aľ po poklesu zvýąeného napětí na menąím kondenzátoru. Výboj se tímto prodlouľí aľ na 0.5 ms. Přidáním daląích součástí je moľno výboj prodlouľit aľ k 1 ms. Rychlost náběhu vn přitom zůstává zachována.

    Je ľádoucí, aby přípustné napětí tranzistoru bylo co nejvyąąí, protoľe primární napětí se zvyąuje na zapalovací (obvykle nad 20 kV) poměrem počtu sekundárních a primárních závitů. Ovąem v obráceném poměru se transformuje sekundární proud, který určuje energii zapalovací jiskry, takľe má být co největąí.

    Je-li jako přeruąovače pouľito buď mechanického, nebo bezkontaktního s Hallovým prvkem, nebo optického, které mohou být "sepnuty" i při stojícím motoru (induktivní nikoliv), musí být řídicí elektronika doplněna ochranným obvodem, který v takovém případě vypne po několika sekundách primární proud.

Tyristorové zapalování

    U zapalování tohoto typu (obr. o27) se elektrická energie hromadí v kondenzátoru 4. Platí pro ni vztah

E,

    ve kterém je C kapacita tohoto kondenzátoru ve faradech a U napětí, kterým je kondenzátor nabíjen.

    Aby byly rozměry tohoto kondenzátoru přijatelné, volí se jeho kapacita do 1 - 2 mikrofaradů. Pro dosaľení potřebné energie musí být nabíjecí napětí nejméně 300 V, proto se nemůľe dodávat přímo z palubní sítě vozidla, tedy z alternátoru 8 nebo baterie 9. Jejich napětí musí být na potřebnou hodnotu zvýąeno v měniči 3.

    V měniči se stejnosměrné napětí baterie přemění na impulsní, které se transformuje na vyąąí hodnotu potřebnou k nabití kondenzátoru a poté se usměrní. Kondenzátor se nabíjí napě»ovými impulsy, buď jedním nebo vícenásobným.

    Nabíjení s více impulsy pouľívá střídačů s vlastním buzením, které pracují s kmitočtem impulsů v jednotkách kHz. Ten je zřetelně slyąet a indikuje tak správnou funkci obvodu. Průběh nabíjení je znázorněn na obrázku.

tZ
okamľik záľehu
a
průběh nabíjení kondenzátoru na napětí UC
Tn
doba nabíjení
b
řídicí impuls o délce T1 pro sepnutí tyristoru

    Nevýhodou tohoto systému je, ľe pro dobré nabíjení kondenzátoru při nejvyąąích otáčkách musí nabíječ dodávat výkon 25 - 30 W. Při nízkých otáčkách je ale spotřeba mnohem menąí, výkon střídače vąak zůstává stejný, takľe je zbytečně odebírána energie z vozidlové sítě.

    Z tohoto důvodu mají příznivějąí poměry střídače s cizím řízením a přídavným oscilátorem. Nabíjení kondenzátoru probíhá jednotlivými impulsy, které jsou dimenzovány v desetinách ms. Jejich délka je limitována podmínkou, aby ani při nejvyąąích otáčkách neklesala nahromaděná energie. Nabíjení kondenzátoru na provozní napětí proběhne mnohem rychleji, viz jeho průběh na obr. Legenda k obrázku je shodná s předchozím.

    K elektrickému výboji na zapalovací svíčce dojde při vybití kondenzátoru přes primární vinutí zapalovací cívky 6 a spínací tyristor 7. Tyristor je otevírán impulsem, který časově odpovídá rozepnutí přeruąovače v rozdělovači. Napětí na kondenzátoru je v cívce transformováno na hodnotu potřebnou k přeskoku ve svíčce. Protoľe se energie nehromadí v indukčnosti, je cívka pouze transformátorem a její indukčnost můľe být podstatně niľąí (aľ 10-krát) neľ u tranzistorového zapalování.

    Porovnání vlastností bateriového (BZ), tranzistorového cívkového (TCZ) a tyristorového kondenzátorového (VKZ) zapalování je uvedeno obrázky o28a a o28b. Na prvním je uveden časový průběh sekundárního napětí (v % maximální hodnoty), ve druhém pak průběh obvykle dosahovaného maximálního napětí v závislosti na počtu jisker za minutu.

    Ve druhém obrázku je oblast a tvořena poklesem napětí vlivem silného jiskření na přeruąovači, oblast b pak vzájemnými nárazy kontaktů přeruąovače a jejich odskakováním.

    U kondenzátorového zapalování (VKZ) jsou uvedeny průběhy dva. Průběh označený a platí pro jednoimpulsové nabíjení, b pro víceimpulsové.

    Ve třetím obr. jsou uvedeny průběhy příkonů, a platí pro kondenzátorové jednoimpulsové a b pro víceimpulsové. Pro srovnání je pod označením c uveden průběh příkonu elektromagnetického induktivního zapalování s řízením doby sepnutí tZ primárního proudu podle otáček motoru.

    Pomineme-li bateriové zapalování s mechanickým přeruąovačem, vyplývá z obrázků, ľe tranzistorové zapalování má podstatně pomalejąí náběh zapalovacího napětí neľ tyristorové, zato je schopno toto napětí udrľet po podstatně deląí dobu, tj. jiskra je výrazně deląí.

    Důleľitost rychlého náběhu zapalovacího napětí plyne z toho, ľe dnes nejpouľívanějąí motory s vysokým měrným výkonem potřebují zapalovací svíčky s vyąąí tepelnou hodnotou. To má za následek, ľe při častých jízdách na kratąí vzdálenosti se svíčky snadno znečistí sazemi. Tím na nich vznikají vedlejąí elektrické cesty (svody napětí). Tyto sniľují vytvářené napětí, takľe energie jiskry klesá a v krajních případech nemusí dojít k přeskoku. Daląími příčinami těchto svodů bývají usazeniny olova na keramice svíčky a vodní kondenzát na jejich elektrodách.

    Zapalování se strmým náběhem jsou na tyto vedlejąí svody poměrně necitlivé. Citlivost vůči nim je také charakterizována dynamickým vnitřním odporem zapalovací soupravy. Čím je jeho hodnota niľąí, tím méně klesá napětí dodávané ze zapalovací soupravy, dojde-li ke vzniku svodů.

    Rychlost náběhu zapalovacího napětí také sniľují kapacity vn kabelů rozvádějících napětí z cívek ke svíčkám (případně přes rozdělovač, pak i jeho) a kapacity svíček. Na tyto parazitní kapacity se váľe elektrický náboj, coľ nepříznivě působí na zmíněný náběh napětí.

    Znečiątění a zvlhnutí těchto dílů, dále případné stínění pro odruąení, zvyąuje parazitní kapacity 3 aľ 6-krát. To se můľe projevit potíľemi při startování i chodu motoru.

    Délka jiskry ovlivňuje vzplanutí směsi ve válci a tím má nepřímý vliv na průběh spalování. Homogenní stechiometrické nebo mírně bohaté směsi můľe zapálit jiskra s poměrně krátkým trváním. Chudé a nehomogenní směsi, jaké vznikají zejména při studeném startu nebo při zrychlování z nízkých otáček a při popojíľdění, vyľadují deląí trvání jiskry. Tím se zvyąuje pravděpodobnost, ľe se zapálení schopná část směsi dostane do prostoru jiskry. Dále, ľe bude jádru plamene stále přiváděna energie, takľe toto přetrvá, dokud se teplota směsi vlivem rostoucí komprese nezvýąí natolik, ľe se vytvoří stabilní fronta plamene. U induktivních zapalování obnáąí délka jiskry 0.5 aľ 2.5$ ms, u kondenzátorových je vąak obvykle do 0.1 ms.

    Výąe uvedené rozdíly souvisí s růzností principů vytváření vysokého napětí u obou druhů zapalování. Jak je zřejmé z obr. a textu k tranzistorovému zapalování, tvoří primární vinutí L1 zapalovací cívky s paralelně připojenou kapacitou (tj. C1 + p2C2) rezonanční obvod. Na něm vznikají při přeruąení proudu protékajícího tranzistorem tlumené kmity o kmitočtu

f0.

    Dosáhne-li amplituda prvního maxima těchto kmitů (na sekundáru zapalovací cívky) hodnoty vyąąí neľ je průrazné napětí, vznikne oblouk. Trvá tak dlouho, pokud stačí energie nahromaděná v jádře zapalovací cívky prostřednictvím magnetického pole k jeho udrľení. Napětí na oblouku je podstatně niľąí neľ průrazné.

    U tyristorového zapalování (viz obr. a text) dochází při sepnutí tyristoru k vybití kondenzátoru Cn přes primární vinutí zapalovací cívky L1. Pro kmitočet tlumených kmitů obvodu ale platí jiný vztah neľ u tranzistorového způsobu:

f0.

    Ve vztahu je sigma L1 rozptylová indukčnost primárního vinutí L1. Hodnota sigma L1 <= L1 a závisí na konstrukci zapalovací cívky. Vhodným provedením lze rozptylovou indukčnost sníľit a tak dosáhnout aľ o řád vyąąího kmitočtu f0, neľ při induktivním hromadění energie.

    Za dobu t = 1 / 2 f0 dosáhne amplituda prvního kmitu maximální hodnoty

U1max.

    Ze vztahu vyplývá, ľe se zvyąujícím se f0 roste sekundární napětí strměji, čímľ se sniľují ztráty energie před vznikem průrazu. Ze vztahu vyplývá i menąí vliv kapacity C2 na rychlost nárůstu sekundárního napětí a na jeho maximální hodnotu U2MAX = p U1MAX, tedy i menąí vliv vlhkosti a nečistot ovlivňujících tuto kapacitu.

    Výąe uvedené patří k přednostem kapacitního způsobu vůči induktivnímu. U něj je C1 vľdy menąí neľ p2C2.

    Průběh vysokého napětí v závislosti na počtu jisker je proto zcela jednoznačně nejlepąí u kondenzátorových souprav. Ty bývají nejčastěji pouľívány u vysoce výkonných motorů sportovních automobilů nebo u motorů s krouľivým pohybem pístu (Wankel). Takové motory mají v oblasti nízkých otáček sklon snadno zanáąet svíčky sazemi. Vedlejąí svody, vytvořené na svíčkách sazemi a usazeninami, ovlivňují funkce kondenzátorového zapalování mnohem méně neľ induktivního.

    Čím vyąąí je ale kmitočet f0, tím kratąí bude doba trvání výboje na zapalovací svíčce. Je to dáno tím, ľe spínací prvek (obvykle tyristor) vede proud pouze jedním směrem, takľe tlumené kmity rychle zanikají. Abychom výboj prodlouľili nebo jej několikrát opakovali, musíme obvod zdokonalit.

    Opakovaného výboje se dosáhne připojením polovodičové diody paralelně ke spínacímu prvku. Dioda pak vede záporné půlvlny tlumených kmitů, jejich amplituda pak klesá mnohem pomaleji. Na sekundární straně tedy přesáhne průrazné napětí a dochází k daląím výbojům.

    Prodlouľení délky trvání oblouku nastane připojením diody paralelně k primárnímu vinutí zapalovací cívky. Při vybíjení kondenzátoru Cn proud nevede. V okamľiku, kdy tento proud dosáhne maxima, dochází ke změně směru jeho toku a v primárním vinutí se indukuje napětí s opačnou polaritou. Dioda můľe vést a vąechna energie nahromaděná v magnetickém poli cívky se můľe přenést do sekundárního obvodu.

    V poslední době se začínají znovu uplatňovat záľehové motory spalující chudé směsi, které se na rozdíl od stechiometrických mnohem hůře zapalují. Účinným způsobem jejich zapálení se ukazuje přivádění zapalovací energie skrze čelo plamene, v rychle
V intervalech kratąích neľ 1.0 ms.
se opakujících jiskrách. Tím nabyde čelo plamene výhodnějąích jak elektrických, tak fluidických a tepelných vlastností.

    Zápalnost chudých směsí se vystupňuje velikostí, tvarem, kmitočtem a trváním jednotlivých jader jiskry. Jestliľe je perioda mezi jiskrami přílią dlouhá, následující jiskry přijdou za čelem plamene ve "vyčerpaných zónách}. Zlepąení účinnosti spalování pak bude pouze náhodné, vlivem turbulence "čerstvé náplně} kolem svíčky. Avąak energie přidávaná do původní jiskry bude ztracena.

    Přílią krátká perioda mezi jiskrami zase způsobí, ľe se oblouk chová jako elektrický zkrat a minimalizuje účinek energie do něj přidávané. Pečlivá volba kmitočtu opakování jisker (obvykle pulsují v několika stovkách mikrosekund), dále jejich velikosti a uspořádání elektrod svíčky dovolují, aby následná energie vnikala do počátečního čela plamene, kde bude "elektricky katalyzovat" spalovací proces a ukládat se do plasmy.

    Je přirozené, ľe časové poměry tohoto procesu vyľadují i speciální zapalovací cívku. U ní je optimalizován výkon sníľením poměru mezi počty závitů primárního a sekundárního vinutí. Také provedení sekundáru a přívody vysokého napětí ke svíčkám musí být řeąeny tak, aby se co nejvíce omezilo ruąivé vf pole, vznikající v zapalovací soustavě.

    Vzhledem k vysokým energiím dodávaným takovou soupravou,
Aľ 10-krát více neľ u konvenčních soustav.
jsou mnohem vyąąí nároky na výkon měniče napětí baterie na nabíjecí napětí kondenzátoru. Protoľe opakování jisker probíhá velmi rychle, je jedinou moľností pouľít vysokofrekvenčních spínacích zdrojů.

Předstih a jeho vliv na spalování

    Termodynamickou účinnost záľehového motoru ovlivňuje i okamľik záľehu, ve vztahu ke vzdálenosti pístu od jeho horní úvrati (HÚ - měřeno v úhlových stupních).

    Průběh tlaku ve spalovacím prostoru při různých okamľicích (bodech) záľehu je uveden na obr. o29.

Průběh a,
odpovídá záľehu v okamľiku ZA, kdy je předstih optimální.
Průběh b,
odpovídá přílią časnému záľehu v okamľiku ZB; dochází k detonačnímu hoření a klepání motoru.
Průběh c,
odpovídá pozdnímu záľehu v okamľiku ZC; tlak ve spalovacím prostoru je menąí, protoľe se zvětąuje objem, do kterého se zaľehnutá směs rozpíná.

    Nastavení předstihu tedy ovlivňuje měrnou spotřebu. Na velikosti předstihu záľehu jsou také závislé emise ąkodlivin ve výfukových plynech. Jak vyplývá z obrázku o210, je vliv předstihu na emise přesně obrácený, neľ je tomu u spotřeby. Aby se dosáhlo vhodného kompromisu mezi spotřebou paliva a hodnotou ąkodlivých emisí, je řízení okamľiku záľehu mnohdy sloľité, má-li být předstih ve vąech provozních podmínkách optimalizován.

    Optimální předstih je dán poľadavky maximálního výkonu motoru, minimální spotřeby paliva, minimálních emisí a dobrých jízdních vlastností. Současně je nutné dbát na vedlejąí poľadavek zajistit bezpečný odstup od hranice klepání (detonačního hoření). Ke klepání dochází vlivem samozápalů čerstvé směsi, která jeątě nebyla zapálena čelem plamene vzniklého jiskrou svíčky. Příčinou bývá předevąím velký předstih, nízké oktanové číslo benzinu a také vysoký kompresní poměr válců. Detonační hoření vede k tlakovým oscilacím v kmitočtovém pásmu 5 aľ 10 kHz a ke zvýąení teploty ve spalovacím prostoru. Zvýąené tepelné a mechanické namáhání částí motoru (písty, pístní krouľky, těsnění hlavy, ojnicových loľisek atd.) můľe vést při deląím působení k poąkození motoru.

    Doba, která proběhne od přeskoku jiskry k úplnému hoření se sice zkracuje s rostoucími otáčkami motoru, aby vąak spalovací tlak, vztaľený na výkon motoru, zůstal s rostoucími otáčkami optimální, musí být předstih stále větąí.

    Optimální předstih je také závislý na zatíľení motoru, které je obvykle úměrné otevření ąkrticí klapky. Při plném zatíľení je ąkrticí klapka ąiroce otevřena a směs je obohacena. Přitom je rychlost ąíření čela plamene poměrně vysoká a záľeh má proběhnout později, neľ při částečném zatíľení, kdy je ąkrticí klapka otevřena jen málo.

    Palivová směs je ochuzena, protoľe vzrůstá obsah spálených, ale nevytlačených zbytků plynu. Ochuzením se zpomalí hoření a předstih se musí zvětąit.

Mechanická regulace předstihu

    Jak bylo popsáno v kapitolách o tranzistorovém a tyristorovém zapalování, dojde k přeskoku jiskry v zapalovací svíčce v okamľiku rozepnutí nebo sepnutí přeruąovače v rozdělovači zapalovacího vysokého napětí. Tento okamľik se musí posouvat vzhledem k natočení klikové hřídele proti horní úvrati válců a to podle otáček motoru. Rozdělovače pouľívané u bateriového zapalování byly vybaveny mechanickými přeruąovači, které rozepínaly během jedné otáčky motoru tolikrát, kolik byl poloviční počet válců motoru. Protoľe rozdělovač vn je spřaľen s vačkovou hřídelí, jejíľ otáčky jsou poloviční neľ klikové, je to tolik rozepnutí (sepnutí) za jednu její otáčku, kolik je válců.

    Posouvání okamľiku ve stupních natočení hřídele proti horní úvrati podle otáček motoru lze měnit odstředivým regulátorem, který je zobrazen, spolu s mechanickým podtlakovým regulátorem, na obr. o211.

    Odstředivý regulátor je tvořen závaľíčky 1, která se více nebo méně rozevírají a tím natáčejí přes pruľinky část otočné hřídele, která rozpíná přeruąovač. Předepnutí pruľinek určuje rychlost zvyąování předstihu podle otáček. Maximální hodnota předstihu je obvykle omezena koncovými dorazy 2 závaľíček.

    Podtlakový regulátor sestává z podtlakové komory 3, která předstih zmenąuje a z komory 4, která jej zvětąuje. Podtlak pro zvětąování předstihu F je odebírán ze sacího potrubí motoru, před ąkrticí klapkou. S klesajícím zatíľením roste podtlak působící na membránu komory 4 a táhlo 6 se posouvá vpravo. Nosná destička přeruąovače 5 se natočí proti směru otáčení hřídele rozdělovače a předstih se zvětąí.

    Podtlak S pro zpoľďovací komoru 3 se v sacím potrubí odebírá za ąkrticí klapkou a prstencová membrána této komory přispívá předevąím ke zlepąení emisí v určitých stavech motoru (volnoběh, popojíľdění apod.). Táhlo natáčí destičku s přeruąovačem ve směru otáčení hřídele rozdělovače a předstih se zmenąí. Zpoľďovací systém pracuje nezávisle na urychlovacím, ale je mu podřízen.

    Současný podtlak v obou komorách realizuje potřebné nastavení dílčího zatíľení ve směru větąího předstihu.

    Mechanické (kontaktní) přeruąovače, i kdyľ řídí elektronická zapalování, podléhají opotřebení kontaktů a změnám jejich nastavení. Nejsou tedy pro novějąí systémy, určené ke splnění zpřísňovaných emisních předpisů, vhodné. Jejich nedostatky odstraňují bezkontaktní přeruąovače. Pro řízení elektronického spínače je pouľito některého z typů snímače. Jejich uspořádání v rozdělovači s mechanickou regulací předstihu vyplývá z následujících obrázků. Na obr. o212 je příklad řeąení s induktivním snímačem rotačně symetrického typu pouľívaného firmou Bosch.

    Indukčnost (označená ąipkou), ze které je sváděn signál pro elektronickou část zapalování, je uloľena spolu s permanentním magnetem (feritovým krouľkem) a jeho pólovými nástavci, jejichľ počet je roven počtu válců, na statorové destičce regulátoru předstihu. Statorová destička je ovládána podtlakovou komorou.

    Rotační část snímače je tvořena krouľkem z měkkého ľeleza, který je opatřen výstupky, jejichľ počet je roven počtu válců motoru. Krouľek je spojen s částí osy rozdělovače ovládanou odstředivým regulátorem. Snímač generuje signál, míjí-li výstupky rotoru pólové nástavce na statoru.

    Řeąení s induktivním snímačem jednozubového typu je na obr. o213. Indukčnost navinutá kolem permanentního magnetu tvoří jádro snímače 1. Jsou upevněny na statorové destičce regulátoru ovládané podtlakovou komorou. Rotor snímače 2 je spřaľen s částí hřídele rozdělovače ovládané odstředivým regulátorem. Rotor je z magneticky vodivého materiálu a má tolik zubových výstupků, kolik má motor válců. Snímač generuje signál vľdy, kdyľ některý z výstupků míjí zub statorové části.

    Snímač s Hallovým prvkem je pro pouľití v rozdělovačích vyráběn jiľ ve formě vhodné pro montáľ na statorovou destičku regulátoru výměnou za mechanické kontakty přeruąovače. Na obr. o214 je označen ąipkou. Clona, která otvírá nebo přeruąuje magnetický tok v mezeře snímače, je spojena s palcem rozdělovače, takľe je spolu s ním natáčena odstředivým regulátorem ovládajícím natáčivou část hřídele.

    Uvedené příklady zahrnují nejčastěji pouľívané typy. Mimo ně se vyskytují i jiné druhy snímačů. Mohou být zaloľeny na jiných principech, optoelektronický, s vířivými proudy apod. Vąechny jsou tvořeny statorovou částí umístěnou na destičce, která je ovládaná podtlakovým regulátorem. Druhou částí je rotor spojený s natáčivou částí hřídele rozdělovače, která je ovládaná odstředivým regulátorem. Pracují bezdotykově a výstupní signál je odebírán ze statorové části.

    Mechanické regulátory předstihu provádějí jeho řízení pouze podle otáček a zatíľení motoru. Avąak předstih pro nejlepąí termodynamickou účinnost, tj. největąí kroutící moment, je závislý aľ na 10-ti proměnných, které ovlivňují jeho optimální hodnotu v celém pracovním rozsahu motoru dosti výrazně. Aby se co nejvíce omezil nepříznivý vliv přehlíľení vlivu některých veličin na optimalizaci předstihu, bývají mechanické regulátory doplňovány o součásti vhodně reagující na tyto veličiny. Bývají větąinou zařazovány mezi podtlakovou komoru zvyąující předstih a otvor v sacím potrubí, ze kterého se podtlak odebírá. Součást pak ovlivňuje jeho velikost a tím se mění výąe popsaným způsobem předstih. Je zřejmé, ľe předstih můľe být pouze zmenąen proti hodnotě odpovídající podtlaku v sacím potrubí.

    Jako příklad takovéhoto doplňku můľeme uvést systém SC fy Toyota (obr. 215). Jeho hlavní částí je bimetalovým článkem ovládaný ventil (BVSV), který je ve styku s chladicí kapalinou motoru. Ventil se otevře, jakmile přesáhne teplota kapaliny hodnotu, nad kterou je motor povaľován za teplý. Podtlak ze sacího potrubí je pak přiveden do urychlující komory regulátoru a předstih se zvýąí. Je-li motor "studený", ventil zůstává uzavřen a předstih je regulován pouze podle otáček.

    Obdobných systémů, i podstatně sloľitějąích a reagujících na více proměnných, existuje celá řada. Protoľe jde převáľně o mechanické způsoby, vymyká se jejich popis zaměření této publikace na elektronické systémy a nebude zde detailněji uváděn.

    Přes vąechny doplňky zůstává mechanickým regulátorům předstihu mnoho nedostatků, které brání jejich pouľívání u novějąích vozidel. Nemohou zabezpečit splnění emisních předpisů, neumoľňují dosáhnout niľąí spotřeby a lepąích jízdních vlastností, které by motor mohl mít při výhodnějąím průběhu předstihových charakteristik.

    Např. otáčková regulace s odstředivým regulátorem je nepříznivě ovlivňována jeho setrvačností. Při zvyąování otáček motoru, zejména v oblasti těsně za volnoběhem, je nastavený předstih niľąí, neľ je potřebné pro dosaľení maximálního kroutícího momentu. Motor se "vleče za plynem" a vozidlo hůře zrychluje.

    Při deceleraci, tj. při brzdění motorem, otáčky klesají a setrvačnost odstředivého regulátoru zpomaluje pokles předstihu. To se nepříznivě projeví zvýąením emisí ąkodlivin.

    Tato hystereze otáčkové regulace není jediným nedostatkem mechanických regulátorů. Předstihové charakteristiky motoru mají být v různých provozních podmínkách optimalizovány podle rozdílných kritérií. Takovými kritérii jsou emise, spotřeba, kroutící moment, výkon, tichost chodu, případně kompromis mezi těmito veličinami.

    Proto je optimalizace v různých provozních podmínkách velmi nákladná. Zčásti protichůdné tendence, které jsou patrné zejména na spotřebě a emisích ąkodlivin, vedou v podstatě k nehomogennímu tvaru pole záľehových charakteristik.

    Daląí vstupní veličiny, které ovlivňují předstih, jsou jiľ zmíněná teplota motoru (chladicí kapaliny) a poloha ąkrticí klapky. Zpoľděním předstihu u "studeného" motoru se dosáhne zvýąení teploty výfukových plynů a tím rychlejąího ohřátí motoru s katalyzátorem (je-li pouľit). Po zahřátí motoru se předstih postupně zvyąuje, aby se dosáhlo optimálního kroutícího momentu motoru.

    Pro informaci o ąkrticí klapce je postačující znát dobu, kdy je minimálně nebo maximálně otevřena. Tím je dáno, zda jde o volnoběh nebo maximální akceleraci a dle toho se mění průběh regulace předstihu podle otáček.

    Pole předstihových charakteristik realizovatelných mechanickými regulátory se značně liąí od skutečných potřeb motoru. Pro jejich srovnání můľe slouľit příklad o216. Vpravo je pole nastavované mechanickou regulací a vlevo pole optimálních hodnot. V obou případech jde o závislosti na otáčkách a zatíľení motoru. Vliv teploty by se projevil posouváním polí ve směru osy z, tedy zvětąováním nebo zmenąováním předstihu podle teploty. Ovládání je moľné buď spojité nebo skokové (studený - teplý motor).

Elektronické tvarování charakteristik

    Z potřeby realizovat sloľité průběhy předstihových charakteristik vyplývá nutnost co nejpřesnějąího určení hodnot vstupních veličin, zejména polohy klikové hřídele, otáček a zatíľení motoru. Ke snímání hodnot těchto veličin je pouľíváno stejných druhů snímačů, jaké byly popsány.

    Jsou-li snímače umístěny v rozdělovači vn, nebo je-li snímání prováděno u vačkové hřídele, lze pouľít pouze těch snímačů, které zajią»ují dostatečnou přesnost měření, např. Hallův, optoelektronický nebo jednozubový induktivní.

    Zatíľení motoru je snímáno podobně jako u mechanické regulace, podle podtlaku v sacím potrubí. Elektronický převodník pro snímač podtlaku bývá zpravidla umístěn v řídicí jednotce.

    Na základě signálů ze snímačů se nastavuje hodnota předstihu podle průběhu předstihové charakteristiky, která je pro přísluąný motor naprogramována v řídicí jednotce. Její odezva závisí na zapojení tvarovacích obvodů a hodnotách součástek. Jejich volbou dosáhneme poľadovaného průběhu hodnoty předstihu alfa a to dvěma způsoby.

    První z nich realizuje funkční vztah mezi optimalizovaným předstihem alfa a parametry motoru (otáčkami n, podtlakem p atd.). Předpokládáme vyjádření alfa jako součet funkcí, z nichľ kaľdá je závislá na jednom parametru

alfa.

    Druhý způsob, který postihuje průběh shoření směsi realističtěji, předpokládá, ľe hodnota předstihu alfa je dána jednou funkcí více proměnných

alfa.

    Dle rovnice můľeme pouľít tvarovací obvody s analogovým a lineárním zpracováním signálů ze snímačů. Zde měníme hodnoty obvodových součástí, abychom dosáhli poľadovaného průběhu.

    Jinou variantou je pouľití číslicového zpracování. Funkci f(n) dostaneme s odečtem počtu impulsů od časového okamľiku daného např. určitou polohou klikové hřídele. Po dosaľení stanoveného počtu je generován spouątěcí impuls. Načtený počet impulsů je pak závislý na rychlosti otáčení hřídele.

    Blokové schéma podobného systému se dvěma snímači je na obr. o2. Na klikové hřídeli motoru je upevněn kotouč s ozubením (nebo je vyuľito zubů věnce setrvačníku). Zuby vybudí při otáčení hřídele ve snímači 1 řadu impulsů. O určitý úhel před horní úvratí (např. 90 ) je umístěna doplňující značka snímaná snímačem 2. Při jejím průchodu kolem tohoto snímače v něm vznikne impuls, nuluje a znovu spouątí obvody čítačů. Ty jsou nastaveny na určitý počet zubů, po jejichľ průchodu je vydán spouątěcí impuls záľehu. Čím jsou vyąąí otáčky klikové hřídele motoru, tím větąí bude předstih před horní úvratí, protoľe bude kratąí doba od průchodu synchronizační značky k dosaľení nastaveného počtu impulsů ze snímače zubů.

    Zatíľení motoru, funkce f(p), se můľe realizovat např. ovládáním počátečního nebo "záľehového" stavu čítače otáčkových impulsů. Tím se posouvá průběh otáčkové charakteristiky a výsledný předstih se zvětąuje nebo zmenąuje.

    Je zřejmé, ľe tímto způsobem lze realizovat charakteristiky velmi podobné těm, které se dosahují mechanickými regulátory. Mají vąak proti nim řadu výhod.

    Nemají hysterezi, coľ znamená, ľe průběh je stejný pro zvyąování i sniľování otáček. Neuplatňuje se stárnutí materiálů, průběh zadaný v řídicí jednotce se tedy nemění v čase a předstih tedy nemusí být pravidelně kontrolován a seřizován. A v neposlední řadě je významné i to, ľe zadání průběhů lze jednoduąe měnit změnami hodnot součástí nebo zapojení tvarovacích obvodů.

    Příkladem systému vyuľívajícího tohoto způsobu je zapalování Bendix pouľívané u starąích vozů Renault, Volvo a některých daląích značek.

    Druhý způsob, kdy je předstihová charakteristika dána vztahem, umoľňuje dosáhnout podstatně sloľitějąích průběhů, podobných jako v levé části obr. o216. K jejich uskutečnění musí být pouľito výhradně číslicového zpracování dat, tj. signálů ze snímačů přísluąných parametrů. Toto lze provést dvěmi cestami.

    Jedna z nich je tzv. hardvérový způsob, kterým lze snadno dosáhnout i sloľitějąích nespojitých průběhů předstihových charakteristik, závisejících nejčastěji na dvou parametrech, otáčkách a zatíľení motoru. Vliv daląích parametrů se pak můľe vyjádřit korekcí zadaných hodnot předstihu, prováděnou buď skokem nebo spojitě. Jsou to tzv. pamě»ové systémy, protoľe jejich ústřední částí je polovodičová pamě» typu PROM, ve které jsou na jednotlivých pamě»ových místech uloľeny přísluąné hodnoty předstihu alfa. Adresy jsou pak vybírány podle signálů snímačů jednotlivých parametrů.

    Jako příklad je moľno uvést zapalování Digiplex fy Magneti Marelli, pouľívané u vozů Fiat Uno a daląích, obr. o211. V řídicí jednotce je umístěna polovodičová pamě» s 512 naprogramovanými hodnotami předstihu. Otáčky jsou snímány snímačem proti ozubenému věnci setrvačníku na klikové hřídeli. Celý rozsah otáček je rozdělen do 64 kanálů. ©ířka 1. aľ 63. kanálu je 70 ot/min; 64. kanál má rozsah 5040 ot/min aľ po maximální.

    Zatíľení motoru je snímáno podtlakovým snímačem umístěným v řídicí jednotce a připojeným k sacímu potrubí hadičkou. Podtlak je rozdělen do 8-mi hladin po 10 kPa, takľe celkem máme 64 x 8 = 512 naprogramovaných okamľiků záľehu. Kaľdou půlotáčku se vybere podle signálů ze snímače otáček a podtlaku jedna z 512 naprogramovaných hodnot předstihu. Děj je synchronizován signálem horní úvrati ze snímače 5 umístěného proti řemenici klikové hřídele.

    K řídicí jednotce je moľno připojit jeątě daląí dvoustavové snímače, např. teplý - studený motor a spínač polohy ąkrticí klapky. Řídící jednotka pak můľe ovládat stabilizaci volnoběľných otáček. Součástí řídicí jednotky je i koncový stupeň zapalování, který pracuje s řízením úhlu sepnutí. Výstup z koncového stupně je připojen k zapalovací cívce a od ní k rozdělovači vn.

    Druhá cesta, programové zabezpečení (softvér), pouľívá regulace předstihu mikropočítačem. Umoľňuje realizovat nejen sloľitou závislost předstihu na otáčkách a zatíľení motoru ale ani regulace podle daląích veličin není obtíľná. Mikropočítač dostává informace o parametrech motoru z přísluąných snímačů. Ze vstupních údajů provádí výpočet funkce a po jeho ukončení přijme rozhodnutí, jaký předstih alfa je optimální a vydá signál pro záľeh.

    Ústřední část počítače, která provádí výpočet optimálního předstihu je mikroprocesor, coľ je integrovaný obvod, jehoľ funkci lze měnit zadáním vhodného programu. V naąem případě zadáváme postup výpočtu předstihu s pořadím dle závaľnosti vstupních parametrů. Jde tedy o součástku více méně univerzální a její funkce není určena výhradně vnějąím zapojením, jako u technického (hardvérového) řeąení, ale je v rozhodující míře závislá na řídícím programu, ve kterém jsou zadány povely pro mikroprocesor. Tento program je zapsán ve vnějąí součástce - paměti ROM - ze které mikroprocesor "čte" postupně jednotlivé povely, které má vykonat.

    Program je určován provedením a zamýąlenou funkcí systému.
Počtem snímačů a druhem jejich signálů, pořadím jejich závaľnosti, druhem funkce výstupních prvků systému atd.
Můľe tedy slouľit pro více obdobných zařízení.
Např. zapalování s rotačním rozdělovačem vn, dvěma snímači na klikové hřídeli, snímači podtlaku a teploty chladicí kapaliny a s koncovými spínači u ąkrticí klapky a jiné.

    Parametry konkrétního motoru, které jsou nezbytné k provedení výpočtu, jsou uloľeny v druhé vnějąí paměti, obvykle typu PROM, kterou si můľe výrobce motoru naprogramovat nebo přeprogramovat dle potřeb motorů i s přihlédnutím k výrobním změnám. Mnohdy bývají tyto paměti provedeny jako výměnný díl, aby se daly snadno nahradit jinou s jiným obsahem.

    Mimo tyto součásti jsou v mikropočítači daląí. Patří k nim pamě» typu RAM, do které mikroprocesor ukládá dílčí výpočty a pak je pouľívá dle instrukcí programu. Dále jsou to obvody vstup/výstup, ve kterých se převádí vstupní a výstupní signály na vhodnou formu pro zpracování a provedení přísluąných operací. Protoľe celá činnost musí být synchronizována, aby regulační proces správně proběhl, je obvyklou částí mikropočítač i časovač.

    Výąe naznačený proces je moľno popsat následujícími obrázky. Na obr. o218 je uvedeno pole předstihových charakteristik uloľených v paměti PROM mikropočítače, závislých na otáčkách a zatíľení motoru. Na daląím je zjednoduąený funkční postupový diagram programu uloľeného v ROM paměti. Ten naznačuje postup výpočtu hodnoty předstihu s vyuľitím pole charakteristik z PROM paměti.

    .

    Program výpočtu vychází z předpokladu, ľe je zapalovací systém zapnut. Prvním krokem je zjiątění, zda je motor v chodu či nikoliv. Není-li, provádí se start. Pro startování se pouľije jiné předstihové charakteristiky - fS(t,n), která je funkcí otáček (startovacích) a teploty. Je tedy uloľena mimo pole charakteristik z o218, které obsahuje předstihové charakteristiky podle otáček a zatíľení motoru.

    V případě, ľe je motor v chodu, otevře se přístup do pole charakteristik v paměti ROM.

    Druhým krokem programu je zjiątění, zda je motor ve volnoběhu. Jako informace slouľí spínač polohy minimálního otevření ąkrticí klapky. Je-li sepnut (klapka ve volnoběľné poloze) pouľije se pro výpočet předstihu nejspodnějąí křivka 1 pole charakteristik (f1(t)), která slouľí současně i pro výpočet předstihu při deceleracích motoru (klapka se vrátí do volnoběľné polohy).

    Při jmenovitých volnoběľných otáčkách je předstih nejniľąí. Pro otáčky, které jsou niľąí neľ jmenovité volnoběľné, je předstih zvyąován, aby se dosáhlo stabilizace volnoběľného chodu zvýąením kroutícího momentu motoru.

    Z hodnoty vypočtené z otáčkové charakteristiky se provádí korekce podle teploty motoru, coľ je v obr. o218 vyjádřeno svislicemi nad křivkou 1. Tato korekce je kvůli nejrychlejąímu zahřátí motoru na provozní teplotu.

    Je-li ąkrticí klapka otevřena a spínač minimální polohy rozepnut, je daląím krokem programu stanovení, zda není klapka otevřena maximálně (plný plyn). Informace se získává z druhého spínače u ąkrticí klapky, tentokráte pro její maximální otevření. Při něm je spínač sepnut a protoľe to odpovídá maximálnímu zatíľení motoru, provádí se výpočet předstihu podle nejhornějąí křivky 2 pole charakteristik (f2(t)). Zde jsou naprogramovány předstihy pro nejvyąąí kroutící moment s přihlédnutím k mezi klepání. U vypočtené hodnoty předstihu se opět provádí korekce podle teploty motoru. Jak je ale zřejmé z obr. o218 (svislice jsou pod křivkou 2), předstih je korigován negativně, tj. s rostoucí teplotou motoru se sniľuje. Tím se sniľuje nadměrné přehřívání motoru jeho příliąným zatěľováním.

    Není-li ąkrticí klapka v ľádné z obou krajních poloh, pracuje motor v částečném zatíľení a předstih se vypočítá z pole charakteristik v závislosti na otáčkách a zatíľení motoru - fX(t). U vypočtené hodnoty se opět provádí korekce podle teploty. Průběh korekce můľe být poněkud jiný, neľ u předchozích provozních reľimů.

    Výsledná vypočtená hodnota předstihu se vztahuje k úhlu natočení klikové hřídele. Její poloha je nepřetrľitě snímána přísluąným snímačem a jakmile je shodná s polohou vypočtenou mikropočítačem, dojde k záľehu. Ten je vyvolán činností daląích obvodů elektronické části.

    Programový způsob má proti technickému několik výhod. K nejpodstatnějąím patří moľnost zahrnout do programu výpočtu i interpolaci mezi body uloľenými v paměti pole charakteristik. To umoľní zvýąit přesnost výpočtu předstihu, zejména v kritických oblastech, kde se průběhy značně rychle mění, větąinou s různou rychlostí změny a často i s jejím směrem.

    K daląím výhodám patří moľnost jednoduąąích roząíření o daląí parametry regulace. U technické (hardvérové) cesty přidání daląích parametrů znamená obvykle změnu zapojení systému a odpovídající zvětąení kapacity paměti.

    Vąechny popsané způsoby elektronického tvarování předstihových charakteristik vycházejí ze signálů následujících snímačů:

  • Jednoho nebo dvou snímačů informujících řídicí jednotku o poloze klikové hřídele a otáčkách motoru. Ze snímače polohy hřídele přichází tolik značek, kolik záľehů má během jedné otáčky nastat. Počet je roven polovině válců motoru. Kaľdá změna spouątí výpočet optimálního předstihu i úhlu natočení hřídele. Při jejich shodě dochází k záľehu.
  • Snímače podtlaku v sacím potrubí, podle kterého je měřeno zatíľení motoru.

    K těmto hlavním informacím přistupují daląí parametry důleľité pro chod motoru. Podle nich se provádí korekce, obvykle plynulým nebo skokovým posouváním hodnoty předstihu vypočtené pro otáčky a zatíľení motoru.

Korekce při detonačním hoření

    Jednou z důleľitých příčin nutné korekce předstihu záľehu je tzv. klepání nebo zvonění motoru. Dochází k němu při vzniku samozápalů částečných objemů směsi stlačované ve válci. Toto vznícení nepochází od záľehu směsi, ale od nadměrného růstu teploty v místech samovznícení vlivem stlačování objemu kompresí. Samozřejmě, ľe k jeho vzniku přispívá i vzrůst teploty ve válci vlivem záľehu, ale samovznícení vznikají v místech, kam se jeątě čelo plamene pocházejícího od záľehu neroząířilo. Vznícení tedy není záľehem řízeno. Vznik samozápalů je usnadňován přílią velkým předstihem, vysokým kompresním poměrem a nízkým oktanovým číslem benzinu.

    O vlivu klepání na motor bylo jiľ řečeno v úvodu této kapitoly. Předstih záľehu patří k hlavním činitelům ovlivňujícím jeho vznik. Vznik je totiľ tím pravděpodobnějąí, čím je předstih vyąąí. Vzniká tak rozpor mezi předstihem pro maximální kroutící moment motoru, při kterém bude spotřeba optimální, a mezi předstihem, kdy dojde ke klepání.

    Průběh obou hodnot v závislosti na otáčkách motoru se výrazně liąí podle kompresního poměru. Vyplývá to z obr. o220. V něm je zobrazena závislost předstihu pro maximální kroutící moment a hranice klepání (detonací) na otáčkách motoru a to pro dva různé kompresní poměry, epsilon = 8.0 a epsilon = 9.0. V obou obrázcích je naznačen i průběh realizovaný obvyklým mechanickým regulátorem. Je z něj patrný jistý odstup od meze klepání, čímľ je zabezpečováno, aby k němu nedoąlo v důsledku zvětąení různých vůlí mechanické regulace s přibývající dobou provozu motoru.

    Elektronická regulace předstihu, která je v čase neměnná a umoľňuje realizovat sloľité průběhy v závislosti na parametrech motoru, dovoluje regulovat předstih pro maximální kroutící moment pod mezí klepání a v ostatních případech na mezi. Tím se dosáhne optimální spotřeby bez sníľení ľivotnosti motoru nebo bez nebezpečí jeho poąkození.

    Mez klepání není ľádná pevná hranice, ale je závislá na různých provozních podmínkách. Zatím není známa moľnost, jak mez zjistit bez vzniku klepání. Při regulaci podél meze tedy k ojedinělému klepání dochází. Při správné funkci regulace není klepání slyąitelné a k poąkození motoru nedojde. Jako snímače se pouľívá piezoelektrického ąirokopásmového měřiče zrychlení, který přeměňuje mechanické kmity na elektrický signál. Je umís»ován na vhodném místě motorového bloku tak, aby bylo bezpečně zjiątěno klepání v kaľdém válci ve vąech provozních stavech motoru, zejména při vysokých otáčkách a výkonech. Je to větąinou na ąirąí straně bloku.

    Zpravidla bývají 4-válcové řadové motory osazeny jedním snímačem umístěným mezi druhým a třetím válcem. U 5- a 6-válcových motorů se pouľívá dvou, které se umís»ují mezi dvě skupiny válců. Pro 8- a 12-válcové se můľe pouľít i více neľ dvou snímačů. Snímače se přepínají podle sledu záľehů ve válcích. Signály ze snímačů se v řídicí jednotce filtrují aby se odstranilo zvukové spektrum parazitních signálů (např. klepání ventilů) a poté se porovnává výstupní úroveň během otáček klikové hřídele. Překročí-li referenční hodnotu, je to vyhodnoceno jako klepání. U jednoduąąích systémů se vyhodnocují signály ze vąech válců společně, dokonalejąí provádějí vyhodnocení signálů kaľdého válce zvláą».

    Jakmile je klepání zjiątěno, provede regulační systém korekci hodnoty předstihu a to jeho zmenąením o určitou hodnotu. Ta je závislá na zvoleném způsobu provedení korekce.

    Jeden z uľívaných způsobů je zřejmý z obr. o221. Jestliľe je zjiątěno klepání u některého z válců, zpozdí se předstih tohoto válce při následujícím záľehu o malou hodnotu (zpravidla < 3° klikové hřídele). Jestliľe klepání i při daląím záľehu potrvá, je předstih znovu sníľen o stejnou hodnotu. To se můľe opakovat vícekrát aľ do doby, kdy klepání zmizí. Po zmizení klepání regulace chvíli vyčká a poté začne předstih po malých hodnotách (asi 1° na kaľdých 20 aľ 100 otáček) zvyąovat aľ k hodnotě u meze klepání. Vyskytne-li se klepání dříve, proces se znovu opakuje.

    Daląí z uľívaných způsobů (vozy Renault a jiné) je zřejmý z obr. o222. Je zaloľen na existenci dvou typů korekce. Rychlá spočívá v okamľitém sníľení předstihu o určitý počet stupňů (typicky mezi 37deg; aľ 10°) návrat k "naprogramované" hodnotě pak probíhá v jednostupňových přírůstcích za kaľdých 5 aľ 20 otáček motoru. Rychlá korekce zajistí, ľe doba klepání motoru je minimální. Má jistou hysterezi spočívající v tom, ľe dojde-li při "jednostupňovém" zvyąování předstihu ke vzniku klepání, je ihned provedena korekce větąí neľ 1°, která klepání odstraní.

    Druhá, pomalá korekce je spíąe adaptivní neľ ochranná. Jejím účelem je kompenzovat buď dlouhodobé změny motoru, rozdíly mezi jednotlivými motory vyplývající z výrobních tolerancí nebo vliv měnících se provozních podmínek.
Niľąí oktanové číslo benzinu, horký a suchý vzduch apod.
Tato korekce spočívá v pouľití jednostupňového (nebo i větąího) zpoľdění navíc vľdy, kdykoli je provedena rychlá korekce. Návrat k naprogramované mezi klepání je vąak prováděn v jednostupňových přírůstcích na velmi pomalém základě. Po krátké době se vąak adaptivní korekce ustaví na hodnotě, která odpovídá skutečné mezi klepání.

    Oba typy korekcí bývají různě kombinovány a modifikovány podle pouľití na různých motorech a podle cílů, které jsou pouľitím sledovány. Rychlá korekce můľe být prováděna jak pro jednotlivé válce, tak pro vąechny válce téhoľ motoru společně. Korekce podle jednotlivých válců je výhodnějąí, protoľe často jeden válec začne klepat dříve neľ ostatní a pokles kroutícího momentu motoru v důsledku zpoľdění předstihu jednoho válce o 5° aľ 10° je sotva postřehnutelný.

    Pomalá korekce zase můľe být uplatněna pouze v těch oblastech provozních podmínek, kde lze vznik klepání očekávat s vyąąí pravděpodobností. Tyto "kritické" oblasti se snadno stanoví z pole otáčkových a podtlakových charakteristik předstihu a ze znalosti průběhu meze klepání, vąe při standardních provozních podmínkách.

    Jinou moľností adaptivní regulace je způsob, při kterém jsou v paměti počítače uloľeny předstihové charakteristiky pro bezolovnaté benziny super a speciál, kaľdá samostatně. Motor je po nastartování provozován s polem charakteristik pro benzin super a pokud překročí četnost detekovaného klepání přednastavený práh, je systém přepnut na pole charakteristik benzinu speciál. Řidič toto přepnutí nepozoruje, pouze výkon a spotřeba se nepatrně zhorąí. Tak je na libovůli řidiče aby se rozhodl mezi kvalitnějąím palivem s větąím dosahovaným výkonem a levnějąím benzinem s nedostatky ve spotřebě a výkonu.

    U přeplňovaných motorů lze spolu s korekcí předstihu také řídit plnicí tlak (obr. o223). Nasávaný vzduch 1 prochází kompresorem 2, který je spřaľen s turbínou 3 poháněnou výfukovými plyny 4. plnicí tlak je závislý na hnacím výkonu turbíny, jejíľ záběr je určován průtokovým průřezem obtokového ventilu 5. Ten je ovládán elektromagnetickým taktovacím ventilem 7 řízeným z řídicí jednotky 8 podle signálu c ze snímače klepání 6 a signálů daląích snímačů. Jsou to snímače polohy ąkrticí klapky a, tlaku v sacím potrubí b, otáček motoru d a teploty chladicí kapaliny e.

    V poli charakteristik v paměti řídicí jednotky jsou uloľeny řídicí hodnoty elektromagnetického ventilu ovlivňujícího plnicí tlak. Na plnicím tlaku závisí hmotnost náplně směsi, která je v kompresním zdvihu stlačována na objem VK kompresního prostoru.

    Při atmosférickém plnění je přísluąnou hmotností směsi zaplněn pracovní prostor

Vp.

    Zvýąením plnicího tlaku se do tohoto objemu dostane větąí mnoľství směsi a to úměrně tomuto zvýąení. Stlačení zvětąené hmotnosti do objemu kompresního prostoru se projeví obdobně, jako kdyby byl touto hmotností směsi zaplněn větąí zdvihový objem VZ za atmosférického tlaku.

    Protoľe kompresní poměr motoru je definován vztahem

epsilon,

    vyplývá z předchozích vzorců, ľe změna plnicího tlaku vyvolává stejný efekt jako změna kompresního poměru epsilon motoru.

    Z obr. o21 vyplývá, ľe čím je kompresní poměr vyąąí, tím je vyąąí termodynamická účinnost motoru a tedy jeho spotřeba. Ovąem obr. o220 ukazuje, jak se projevuje kompresní poměr na závislostech meze klepání a maximálního kroutícího momentu motoru na jeho otáčkách. Regulací plnicího tlaku je moľno dosáhnout optimálního kompromisu a tím i spotřeby a výkonu. Kromě toho jsou s ní daląí výhody proti běľným přeplňovaným motorům. Při dílčím zatíľení motoru je turbokompresor méně namáhán, je niľąí protitlak výfukových plynů, zůstává méně zbytků spálené směsi ve válcích, teplota plnicího vzduchu je niľąí, coľ sniľuje pravděpodobnost klepání a úroveň emisí NOX. Při plném zatíľení lze také lépe přizpůsobit průběh plnicího tlaku otáčkám motoru.

    Řízení plnicího tlaku se provádí podle pole charakteristik v paměti řídicí jednotky. Snímač tlaku v sacím potrubí měří jeho skutečnou hodnotu a v případě odchylky je tlak upraven elektromagnetickým ventilem.

    Regulace plnicího tlaku má proti korekci předstihu přednost v tom, ľe není ovlivněna tolerancemi jednotlivých dílů a jejich opotřebením, zejména obtokového ventilu a turbokompresoru. Při pouľití snímače absolutního tlaku se dosáhne plnicího tlaku nezávislého v ąirokém rozsahu na velikosti vnějąího tlaku (výąková korekce).

    Jak je patrno v obr. o223 je signálem g řízeno zapalování 9. Při vzniku klepání se provede korekce předstihu u právě klepajícího válce. Kromě toho se provádí sníľení plnicího tlaku, jestliľe zpoľdění provedenou korekcí překročilo alespoň u jednoho válce předem stanovenou hodnotu. Tato hodnota je uloľena v paměti řídicí jednotky jako charakteristika nezávislá na otáčkách. Její velikost je stanovena podle maximálně přípustné teploty výfukových plynů na vstupu turbíny. Regulační algoritmus s rychlým poklesem tlaku a jeho pomalým, krokovým zvyąováním ke jmenovité hodnotě je podobný korekci předstihu, avąak s výrazně větąí časovou prodlevou.

    Přizpůsobení obou regulačních algoritmů vychází z četnosti klepání, časové odezvy motoru, obtokového ventilu a turbokompresoru, dále z teploty výfukových plynů, jízdních vlastností vozidla a stability regulace.

    Přednostmi této kombinace proti pouhé korekci předstihu jsou zlepąení účinnosti motoru, sníľení teplotního namáhání motoru a turbokompresoru a omezení teploty plnicího vzduchu.

    Přednostmi proti samotné regulaci plnicího tlaku jsou rychlejąí odezvy regulace při výskytu klepání, dobré dynamické vlastnosti motoru a stabilita regulace.

Tvorba a rozvod vysokého napětí

    Elektrická energie vzniklá z magnetického pole vytvořeného primárním vinutím zapalovací cívky nebo nahromaděním elektrického náboje v kondenzátoru, nemá napětí dostačující k přeskoku jiskry mezi elektrodami zapalovací svíčky. Proto musí být její napětí na potřebnou hodnotu zvýąeno transformátorem. Ten tvoří zapalovací cívka, která má kromě primárního vinutí i sekundární s velkým počtem závitů.

    Na sekundárním vinutí se vytvoří napětí tolikrát větąí, kolikrát je vyąąí počet závitů n2 sekundárního vinutí neľ počet závitů n1 vinutí primárního. Poměr jejich počtů p určuje transformační převod cívky a bývá u větąiny zapalovacích souprav mezi 50 aľ 120.

    Vysoké napětí ze sekundárního vinutí se přivádí k zapalovací svíčce válce, ve kterém má být směs zaľehnuta. Jak známo, není přeměna a rozvod ľádného druhu energie prost ztrát. To platí i pro elektrickou energii zapalování.

    Dosaľení větąí energie jiskry je moľné i zmenąením ztrát v jednotlivých dílech zapalovací cesty. Moľnosti jsou dvě, buď dosáhnout větąí účinnosti přenosu nebo vyloučit díl, na němľ ztráty vznikají.

Zapalovací cívky a jejich konstrukce

    U zapalovacích cívek je jedinou moľností zvýąení jejich účinnosti a to volbou konstrukčního řeąení a materiálů pouľitých k jejich výrobě. Na tom závisí ohmické a magnetizační ztráty, případně ztráty vířivými proudy. Tyto ztráty se přemění v teplo, které pak zahřívá zapalovací cívku. Protoľe velikost energie hromaděné v cívce je závislá na její teplotě a s rostoucí teplotou klesá, ovlivňuje výběr materiálu podstatně i celkovou energii v cívce nahromaděnou. Na ztráty energie pro záľeh má vliv konstrukční řeąení, od kterého závisí velikost parazitních kapacit omezujících jak velikost napětí vzniklého při přeruąení primárního proudu, tak rychlost dosaľení jeho hodnoty, při které můľe ve svíčce dojít k přeskoku. Dokud k němu nedojde, ztrácí se nahromaděná energie na různých místech rozvodu vn ke svíčkám, jejichľ izolační stav je horąí neľ mezielektrodový odpor svíčky. K poklesu izolačního odporu těchto částí dochází znečiątěním, zvlhnutím apod.

    Zapalovací cívky dříve, ale i dosud, pouľívané, mají otevřený magnetický obvod. Jejich konstrukce je uvedena v řezu na obr. o225. Magnetický obvod sestává ze dvou částí. Vnitřní jádro 1 je sloupek z transformátorových plechů tlouą»ky kolem 0.3 mm, které jsou vzájemně odizolovány. Na jádře je nasazena izolační trubka 2, na které je navinuto sekundární vinutí 3 cívky. Kaľdá vrstva vinutí je izolována kondenzátorovým papírem a poslední je navinuta s mezerou mezi závity 2 - 3 mm, aby se sníľilo nebezpečí průrazu izolace.

    Na sekundární vinutí je navinuto primární 4, čímľ je dosaľeno lepąího odvodu jeho teploty. Obě vinutí spolu s jádrem jsou uloľeny na keramickém izolátoru 6 a celek vloľen v nádobce 8 vylisované z oceli nebo hliníku. Vnějąí část magnetického obvodu 9 je rovněľ v nádobce vloľena a tvořena buď několika závity dynamoplechu, po jedné straně elektricky izolovaného nebo tvarovaného do podoby ozubeného kola; oba způsoby slouľí pro zvětąení objemu magnetického materiálu.

    Prostor mezi vinutími vnějąí části magnetického obvodu a stěnami nádobky je naplněn izolační látkou s bodem tání 140 aľ 160°C nebo transformátorovým olejem, coľ je u novějąích konstrukcí obvyklé.

    Tento typ má podstatné nedostatky. Otevřený magnetický obvod má sníľenou magnetickou vodivost, coľ se projevuje jak sníľením indukčnosti ve vztahu k počtu závitů, takľe rozměry vinutí rostou, tak zhorąením transformační účinnosti, takľe zapalování jako zdroj energie má vyąąí vnitřní odpor. Také způsob vinutí vyplývající z konstrukce není výhodný. Parazitní kapacity sekundárního vinutí jsou velké a to sníľí rychlost nárůstu napětí pro výboj i maximální hodnotu tohoto napětí.

    Z výąe uvedených důvodů se roząířily zapalovací cívky s uzavřeným magnetickým obvodem tvořeným jádrem z transformátorových plechů tvaru EI. Na prostředním sloupku jádra je umístěno vinutí zalité v izolační hmotě, která vinutí současně impregnuje.

    Sekundární vinutí bývá navinuto v sekcích, čímľ se dosahuje značně niľąích parazitních kapacit i vyąąí odolnosti proti průrazu. Menąí potřebný počet závitů dovoluje zmenąit rozměry zapalovací cívky, takľe tato bývá často umístěna přímo na víčku rozdělovače (obr. o226). Přednosti takového řeąení jsou zřejmé, zejména můľe-li být na rozdělovači umístěn i elektronický spínač.

Mechanické rozdělení vn k válcům

    Aľ do nedávna bylo nejroząířenějąí mechanické rozdělení vysokého napětí k zapalovacím svíčkám jednotlivých válců motoru prostřednictvím rozdělovače. Ten sestává z rotující části, tzv. palce a pevné, kterou tvoří víčko rozdělovače. Rozdělovač můľe mimo tyto části obsahovat i mechanický regulátor předstihu a/nebo různé snímače. Bývá poháněn od vačkové hřídele motoru, se kterou můľe být spojen přímo nebo prostřednictvím ozubeného či ąnekového převodu.

    Řez jednou z četných moľností (rozdělovač automobilu VAZ 2108), určenou pro přímé spojení s vačkovou hřídelí a pro vodorovnou montáľ rozdělovače, je na obr. o227.

    Na tělese rozdělovače 1 je pruľinami uchyceno víčko 6 z izolačního materiálu. V izolantu jsou zalisovány kovové (nejčastěji mosazné) vn vývody, do kterých se nasazují koncovky přívodních kabelů ke svíčkám a k zapalovací cívce. Počet vývodů ke svíčkám je roven počtu válců (mimo zvláątní případy). Vývod k zapalovací cívce, u konstrukce na obrázku je uprostřed víčka, je opatřen uhlíkem s pruľinou. Ten je tlačen proti kovové elektrodě na palci 5 a tak je na rotační část přenáąeno vysoké napětí z cívky. Palec je nasazen na hřídeli rozdělovače, která je spojkou 7 spojena s vačkovou hřídelí motoru. Při otáčení hřídele se elektroda palce pohybuje v blízkosti výstupků vn vývodů pro svíčky v souhlase s pořadím záľehů válců motoru. Mezera mezi elektrodou palce a elektrodami ve víčku je 0.25 aľ 0.8 mm a vzniká na ní úbytek napětí asi 400 V, coľ je ve srovnání se zapalovacím napětím zanedbatelné.

    Přenos energie ke svíčce se uskutečňuje přeskokem jiskry, čímľ vzniká silně vf ruąení. Pro jeho omezení je součástí palce odruąovací odpor. Ten je zařazen mezi střední část elektrody palce (která je ve styku s uhlíkem ve víčku) a mezi tu část palce, která se pohybuje v blízkosti pevných elektrod víčka. Otočné třecí spojení palce s objímkou ve víčku, ke které se připojuje vn kabel ze zapalovací cívky, je zprostředkováno odpruľeným uhlíkem vsazeným v této objímce.

    K omezení vf ruąení jsou vn kabely spojující rozdělovač se svíčkami zakončeny koncovkami s odruąovacími odpory nebo jsou tyto kabely vyrobeny s nekovovým vnitřním vodičem (ľílou). Tento je zhotoven např. z jádra tvořeného bavlněnou přízí napuątěnou roztokem sazí. Vodič je opleten bavlněnou nebo kapronovou vloľkou a vąe je izolováno polyvinylchloridovým plastikátem, případně jedno či dvouvrstvou pryľí. Jinou moľností můľe být vodič, jehoľ vnitřní jádro tvoří lněná nit, na které je nanesena vrstva feroplastu.
80 % práąkový ferit a 20 % polyvinylchloridový plast.
Povrch feroplastu je ovinut drátkem o průměru asi 0.1 mm z vodivé kovové slitiny. Vąe je opět izolováno polyvinylchloridem. Ruąení potlačuje jak feroplast, tak drátová ąroubovice. Se vąemi úpravami na potlačení vf ruąení je spojena ztráta energie vytvořené v zapalovací soupravě. Podle měření fy Bosch činí ztráty v odruąovacích obvodech kolem 30 % a asi 15 % připadá na ztráty jiskřením v rozdělovači.

    V tělese rozdělovače je dále umístěn odstředivý regulátor předstihu 2 a snímač otáček, tvořený clonou 3 a Hallovým prvkem 4. U mnohých rozdělovačů, zejména pro svislou montáľ, je prostor snímačů a mechanických regulátorů předstihu oddělen od prostoru rozdělování vn izolačním víčkem z plastické hmoty nebo z plechu. Tím je bráněno usazování prachu a zbytků uhlíku v prostoru snímačů a navlhání vn části.

    Na obrázcích o229 a o230 jsou ukázky nejrůznějąích typů víček a palců. Provedení víček je závislé v převáľné míře na počtu válců
Počet válců můľe být od 2 do 12.
a na uloľení rozdělovače.
Vertikální nebo horizontální orientace.

    Velmi různorodá jsou i provedení palců. Mimo nejstarąí typy obsahují odruąovací odpor zapojený do okruhu přívodu vn. Některé mají omezovač otáček pracující na odstředivém principu.
Spojuje vn kontakt palce s kostrou vozidla (hřídelí rozdělovače).
V řadě případů obsahují různé izolační přepáľky aby se zvýąila odolnost proti povrchovým svodům po izolaci.

    Pouľitím rozdělovače se zapalovací soustava značně zjednoduąí, protoľe ve větąině případů postačí jedna zapalovací cívka s přísluąným přeruąovačem. Je-li ale ve válcích pouľito dvou svíček, má kaľdá vlastní zapalovací cívky se svým spínačem. Rozdělovač můľe být konstrukčně spojen v jeden celek.

    Spolehlivé rozdělování vysokého napětí je zajiątěno jen v určitém rozsahu okamľiků záľehu a s rostoucím počtem válců se zhorąuje. U ąestiválcových motorů s mechanickou regulací předstihu je moľno rozsah dostatečně roząířit, avąak u osmiválců se mnohdy pouľívá dvou rozdělovačů, kaľdý pro čtyři válce.

    Jestliľe je předstih tvarován elektronicky a je-li nastavená hodnota předstihu přílią velká, vytvoří se zápalné napětí v okamľiku, kdy je palec dosti vzdálen od elektrody vývodu k přísluąnému válci. Pokud bude přílią blízko k elektrodě předchozího válce, můľe dojít k přeskoku na ni; zvl. proto, ľe přeskokové napětí jeho svíčky bude v tu dobu zpravidla niľąí neľ u pracovního válce. Odpomocí je buď zvětąení průměru víčka rozdělovače nebo se pouľívá odstředivého regulátoru, který palec vhodně natočí v souladu s otáčkami motoru.

    Problémy jiného druhu vznikají u motorů, které pouľívají dvou svíček v jednom válci. Účel tohoto opatření a způsob rozdělení vn ke svíčkám je v podstatě dvojí.

    První skupinu tvoří motory s vyąąím kompresním poměrem, které jsou náchylnějąí k samozápalům v části stlačené směsi nezapálené svíčkou. Pouľitím dvou svíček zapalujících směs současně na dvou místech se zmíněný jev značně omezí. Navíc je tak moľno dodat větąí energii záľehu a tím dosáhnout účinnějąího spalování.

    Příklad tohoto řeąení je na obr. o231. Jde o systém Twin Spark pro motory vozů Alfa Romeo, které mají kompresní poměr 1:10.

    Systém pouľívá dvou samostatných úplných zapalování, které vytvářejí záľeh současně. Vysoké napětí se přivádí ke svíčkám přes dva zcela totoľné rozdělovače.

    Druhou skupinou jsou motory, ve kterých je rozloľení směsi značně nehomogenní. Takovým případem jsou motory s krouľivým pohybem pístu (Wankelovy motory), které jsou pouľívané např. u vozů Mazda RX-7. Jsou to dvouválcové motory s dvojicí svíček ve válci. Záľehy obou svíček jsou časově rozdílné. Tím se dosahuje dokonalejąího shoření směsi, které je takto dodáváno i větąí mnoľství energie. Předpokladem je přesné dodrľení rozdílu v okamľicích záľehu.

    U motorů dřívějąí výroby bylo pouľito mechanického rozdělení vn a tedy i regulace předstihu byla prováděna mechanickými regulátory. Celá konstrukce rozdělovače, který je mechanicky sloučen do jediného celku, společného pro obě zapalování, je zřejmá z rozloľeného stavu na obr. o232.

    Víčko 1 a palec 2 rozdělují vn pro obě svíčky obou válců motoru. Vn část rozdělovače je oddělena těsněním 3 od induktivních snímačů umístěných na nosné destičce 6. Snímače jsou spojeny dvěma elektronickými spínači, které ovládají primární proud zapalovacích cívek k nim připojených. Řízení těchto procesů probíhá podle otáčení rotoru 4 z magnetického materiálu, který je spojen s natáčivou částí odstředivého regulátoru předstihu se závaľíčky 7. Podtlaková regulace (zatíľení motoru) je ale ovládána dvěma komorami, primární 9, která ovlivňuje okamľik záľehu první svíčky, a sekundární 10 ovlivňující časové zpoľdění záľehu druhé svíčky téhoľ válce. Celý systém je uloľen v tělese 8. Rozdělovač je umístěn na motorovém bloku a přes pastorek 12 poháněn od vačkové hřídele.

    Vzhledem k této konstrukci a nutnosti přesného seřízení časového rozdílu mezi záľehy obou svíček téhoľ válce, je nastavení předstihu poněkud sloľitějąí. Jak vyplývá z obr. o223a, jsou na řemenici klikové hřídele dvě značky pro nastavení předstihu.

    První z nich, L, slouľí pro nastavení záľehu primární svíčky. Kontrolní stroboskopická pistole se synchronizuje z vn kabelu mezi zapalovací svíčkou primárního zapalování a koncovkou L na víčku rozdělovače (obr. o233b poloľka 4). Není-li značka L řemenice přesně proti kolíku na klikové skříni, natočí se vhodným směrem rozdělovač.

    Poté přepojíme synchronizaci stroboskopu k vn kabelu mezi cívkou sekundárního zapalování a koncovkou T na víčku rozdělovače. Nyní se má proti kolíku na klikové skříni nacházet značka T řemenice. V případě nesouhlasu se provede korekce přestavením sekundární podtlakové komory rozdělovače. Ta je na obr. o234 označena 1, zatímco primární podtlaková komora 2.

    Zvyąování předstihu je ve směru ąipky 4, sniľování ve směru 5. Z obrázku je zřejmé i provedení snímačů otáček a polohy vačkové hřídele 3 pro synchronizaci obou zapalování.
Motory s krouľivým pohybem pístu nemají vačkové hřídele, takľe rozdělovač je spojen s hřídelí klikovou.

    Mimo uvedené příklady se vyskytují i daląí řeąení včetně kombinací obou druhů. Např. vozidla fy Nissan pouľívají pro čtyřválcové motory se dvěma svíčkami v kaľdém válci jediného rozdělovače i kdyľ zapalovací cívky a výkonové stupně spínačů jsou pro kaľdou svíčku samostatné. Předstih a doba průtoku primárního proudu cívkou jsou tvarovány v elektronické řídicí jednotce, která navíc ovládá i daląí systémy.

Bezrozdělovačové rozdělování vn

    Vysoké napětí ke svíčkám přísluąných válců je moľno přivádět i bez rotujícího mechanického rozdělovače. Tím odpadají ztráty jiskřením v mezeře mezi palcem a elektrodami ve víčku rozdělovače. Tyto ztráty jsou nevyhnutelným důsledkem tohoto způsobu přenosu zapalovací energie ke svíčkám jednotlivých válců. Přeměňují se ve vf ruąení, které je potlačováno odruąovacími odpory. Na nich vznikají daląí ztráty energie. Vynecháním rozdělovače a vhodným konstrukčním řeąením rozdělení odpadají tyto ztráty, které tvoří aľ 40 % nahromaděné energie, jak jiľ bylo dříve uvedeno.

    Při bezrozdělovačovém zapalování se pouľívá dvou způsobů rozdělení vn a to s dvoujiskrovými cívkami a s jednojiskrovými.

    Dvoujiskrová cívka má sekundární vinutí oddělené od primárního a jak začátek tak konec vinutí jsou vyvedeny na samostatnou koncovku. Při přeruąení primárního proudu bude na vn koncovkách vn napětí opačné polarity. Ke kaľdé koncovce sekundárního vinutí je připojena zapalovací svíčka jiného válce motoru. Válce jsou zvoleny tak, aby v horní úvrati byl vľdy jeden z páru při kompresním zdvihu a druhý ve výfukovém.

    Vlivem ionizovaného plynu s tlakem blízkým atmosférickému je při výfukovém zdvihu podstatně niľąí přeskokové napětí neľ v kompresním. K tomu přispívá i to, ľe svíčka výfukového cyklu zapaluje o 5 - 10 mikrosekund dříve, takľe pro ni postačí napětí 500 - 1000 V. Zbylé je k dispozici pro přeskok ve svíčce kompresního cyklu.

    Na vn koncovkách cívky je napětí opačné polarity, coľ se projevuje obdobně jako chybné pólování zapalovací cívky. Při něm mohou vzniknout problémy se startováním nebo výpadky zapalování. Aby se tomu předeąlo, je ľádoucí dodrľovat předepsanou periodu výměny svíček.

    Jistou nevýhodou je i nutnost pouľít vn kabelů mezi koncovkami cívek a svíčkami válců, coľ je spojeno se vznikem svodů a s elektromagnetickým ruąením.

    Musí být také zajiątěno, aby vlivem přeskoku jiskry ve výfukovém cyklu nedoąlo k zapálení zbytků paliva nebo nasáté směsi. Z toho důvodu musí být poněkud omezen rozsah regulace předstihu.

    Pro dvouválcové motory stačí jediná cívka spolu s jedním výkonovým spínacím stupněm. U čtyřválcových motorů je třeba dvou cívek a dvou spínacích stupňů.

    Cívky jsou mnohdy spojovány do konstrukčních bloků, příklad pro čtyřválcový motor je na obr. Dvoujiskrové zapalovací cívky se pouľívají pouze u induktivního hromadění energie. Příklady konstrukcí uvedené na obou obrázcích jsou s uzavřeným magnetickým obvodem. U vozů dřívějąí výroby bylo vąak pouľíváno i cívek s otevřeným magnetickým obvodem, liąících se od provedení na obr. pouze vyvedením sekundárního vinutí ke dvěma vn koncovkám. Byly nejčastěji pouľívány v maloobsahových dvouválcích motorů, méně často dvojice takových cívek u motorů čtyřválcových.

    Jednojiskrové zapalovací cívky bývají obvykle umís»ovány přímo na svíčkách kaľdého válce. Protoľe odpadají ztráty v rozdělovači, často i v odruąovacích odporech, mohou být rozměry zapalovací cívky velmi malé. Kaľdá cívka má vlastní spínač ovládaný v pořadí zapalování válců motoru.

    U tohoto způsobu musí být provedeno opatření pro zabránění přeskoku napětí vznikající při zapnutí primárního proudu cívky. Toto neľádoucí zapínací napětí indukované do sekundárního vinutí v něm vytvoří napětí asi 1 aľ 2 kV. Má přitom opačnou polarity neľ zapalovací vysoké napětí. Aby nedoąlo k přeskoku ve svíčkách, jsou do sekundárního vn vinutí vřazeny diody zabraňující zpětnému proudu.

    U dvoujiskrových cívek není podobné opatření nutné vzhledem k vysokému přeskokovému napětí na dvou zapalovacích svíčkách. Obdobně je tomu u soustav s rozdělovačem, kde je zapínací napětí účinně potlačeno předřadným jiskřiątěm rotorové mezery mezi palcem a elektrodami víčka.

    Jednojiskrové cívky bývají konstrukčně spojeny do větąího celku, který se nasazuje současně na vąechny válce motoru nebo u víceválcových motorů typu V na kaľdou skupinu. Příklad takového uspořádání je na obr.

    Protoľe bezrozdělovačové způsoby rozdělení vn obsahují převáľně více neľ jednu zapalovací cívku s vlastním spínačem umoľňující dosáhnout dokonalejąího plnění indukčnosti, tedy nahromadění větąího mnoľství energie a také zvýąení hodnoty primárního proudu v okamľiku jeho přeruąení.

    Mimo jiľ uvedené ztráty energie jiskry v mezeře rozdělovače a v odruąovacích odporech vznikají při mechanickém rozdělování vn daląí ztráty. Jsou dvojího druhu; jedny nejsou závislé na otáčkách motoru a lze je částečně omezit vhodnou konstrukce rozdělovače a rozmístěním vn kabelů. Jsou způsobovány parazitními kapacitami zmíněných dílů, které se transformují zapalovací cívkou do jejího primárního obvodu a tak omezují velikost vytvářeného napětí v zapalovací soupravě. (Viz vztah a přísluąný text k němu.)

    Ztráty druhého druhu jsou závislé nejen na otáčkách motoru n, ale navíc i na počtu válců z. Pro dobu mezi jednotlivými záľehy platí vztah.

    Doba tZ ale zahrnuje jak čas potřebný k nahromadění energie, tak k její přeměně do elektrického výboje. Jak vyplývá z popisu hromadění energie v částech o tranzistorovém a tyristorovém způsobu, je z hlediska doby potřebné k nahromadění ľádané energie výhodnějąí kapacitní zapalování. Kondenzátor se nabíjí na velikost napětí, která určuje energie, podstatně rychleji, neľ je to moľné v případě induktivního způsobu. U něj je určující velikost primárního proudu zapalovací cívky. Rychlost nárůstu proudu je dána časovou konstantou tohoto vinutí. Tu vąak nelze volit libovolně, protoľe je dána stejnými parametry, jaké určují i energii a jsou jí přímo úměrné, zatímco rychlost nárůstu proudu nepřímo.

    Rozdílnost způsobů hromadění energie se projeví i při její přeměně v elektrický výboj ve svíčce, tj. v jiskru zaľehující palivovou směs. U induktivního zapalování se při přeruąení primárního proudu vytváří samoindukované napětí, které nabíjí kondenzátor C1 připojený paralelně k vinutí. Toto napětí se zvyąuje transformačním účinkem cívky na vysoké sekundární, kterým se nabíjí parazitní kapacity C2 ve vn části zapalování a to aľ do okamľiku, kdy dojde k přeskoku mezi elektrodami svíčky, tj. na UPR. Přeskokem se vytvoří oblouk a napětí klesne na podstatně niľąí hodnotu, tzv. napětí oblouku UOB. Během tohoto děje se spotřebuje část energie nahromaděné v primárním vinutí cívky. Její velikost je dána vztahem

W2pr.

    Bude tedy závislá na velikosti parazitních kapacit vn části. Tato fáze výboje se nazývá kapacitní a je zdrojem tepla a ionizace. Probíhá během velmi krátké doby (řádově mikrosekundy).

    Oblouk spotřebovává energie magnetického pole jádra zapalovací cívky. Proto se tato fáze výboje nazývá induktivní. Oblouk probíhá jiľ silně ionizovaným kanálem vytvořeným předchozí kapacitní fází. Doba trvání můľe dosáhnout aľ několika ms. Trvá prakticky aľ do úplného vyčerpání magnetické energie. Rychlost úbytku energie je určována podobnými parametry vinutí zapalovací cívky, jako růst primárního proudu. Po zániku oblouku v důsledku poklesu napětí se zbytek energie spotřebuje v dokmitech tlumených kmitů rezonančního obvodu

rezon.

    U kapacitního zapalování je energie nahromaděna v nabíjecím kondenzátoru. Při jeho vybití přes sepnutý polovodičový prvek a primární vinutí L1 zapalovací cívky se na jejím sekundárním vinutí vytváří vysoké napětí. To dosáhne velmi rychle hodnoty, při níľ dojde k přeskoku jiskry v zapalovací svíčce, tj. UPR. Během výboje se do něj předá značná část energie nahromaděné v nabíjecím kondenzátoru. Jak bylo uvedeno, probíhá děj tak, ľe induktivní fáze nevznikne, oblouk tedy nevznikne.

    Během kapacitní fáze tedy musí být do směsi předáno tolik energie, aby se dostatečně rozhořela. Poněkud jiný průběh děje probíhá při dříve popsaných úpravách kapacitního zapalování, tj. při opakovaných záľezích nebo prodlouľení délky výboje.

    Samotná energie vąak k charakterizování podmínek spalování nepostačuje. K tomu je třeba přihlíľet i k době trvání výboje a velikosti jeho proudu. Zapalovací energie je dána součinem napětí, proudu a doby trvání výboje. Musí být vľdy dostatečně velká, aby zabezpečila zapálení směsi i při jejím různém sloľení a turbulenci. V příznivých podmínkách, kdy se mezi elektrodami svíčky nachází homogenní směs se stechiometrickým sloľením (lambda = 1.0), postačí k iniciaci spalování energie 0.1 aľ 1 mJ trvající asi 10 mikrosekund. Ta je obsaľena v kapacitní části výboje.

    U běľného záľehového motoru je často ve válcích směs nehomogenní, někdy i ąpatně rozpráąená a zředěná zbylými spalinami. Pak je pro zapálení směsi potřebná značně větąí energie - nejméně 30 mJ.

    U kapacitního zapalování je délka oblouku v desítkách mikrosekund, coľ znamená, ľe potřebné energie se musí dosáhnout zvýąením přeskokového napětí, tj. zvětąením mezery mezi elektrodami svíčky. Druhou moľností je zvýąení proudu výboje, coľ je podmíněno vhodným převodem zapalovací cívky a pouľitím spínacího tyristoru s potřebným výkonem. Jak vąak vyplývá z grafů, je výhodnějąí zvýąení mezielektrodové vzdálenosti, které zajistí spalování i chudých směsí. Je to důsledkem zaľehnutí větąího objemu směsi mezi vzdálenějąími elektrodami. Přitom ale rostou nároky na elektrickou pevnost vn částí rozdělovače, zapalovací cívky a izolátoru svíčky. Tím se zvětąí rozměry dílů a sloľitost jejich konstrukce.

    Jak jiľ bylo uvedeno, sestává výboj u induktivního zapalování z kapacitní a induktivní fáze. Doba výboje dosahuje aľ několika ms. Prodlouľení induktivní fáze výboje se příznivě projeví na činnosti motoru. Dochází ke zvýąení mnoľství tepla vydávaného po deląí dobu, coľ urychluje chemické reakce při iniciaci spalování. Tím se sníľí nerovnoměrnost pracovních cyklů motoru a prakticky nedochází k vynechání záľehu. Deląí induktivní část výboje umoľňuje odpaření směsi, coľ vede k podstatnému zlepąení startu studeného motoru a zkrácení doby jeho zahřátí při nízkých teplotách okolí. Klesá rovněľ úroveň emisí HC. Při prodlouľení doby se totiľ ovlivní intenzifikace zaľehnutí a shoření tím, ľe se omezí zháąecí účinek na stěnách válců a při stejné dráze plamene se zvýąí hmota aktivované směsi.

    Z pohledu výąe uvedených dějů je zřejmé, ľe zlepąení spalování, a» z hlediska emisí HC, nebo spotřeby či rovnoměrnosti chodu motoru, je nejvhodnějąí cestou odstranit mechanický rozdělovač, který je jejich hlavní překáľkou.

Jiná zlepąení

    Elektronické řízení přípravy směsi a jejího záľehu přispělo značně ke zlepąení termodynamické účinnosti záľehových motorů a zejména ke sníľení úrovně emisí ąkodlivých látek v jejich výfukových plynech. V současné době prakticky dosáhlo maxima svých moľností. Daląího zlepąení výąe uvedených charakteristik motorů lze dosáhnout jen pouľitím daląích systémů, které se na tvorbě směsi a jejím záľehu přímo nepodílí, ale tyto pochody doplňují, a» během přípravy směsi nebo úpravou spalin po jejím shoření. Některé z nich se podílí na zlepąení charakteristik motoru během celého jeho pracovního cyklu.

    Tyto systémy jsou na obvodech řízení tvorby a záľehu směsi zpravidla funkčně nezávislé. Větąinou vąak vyuľívají stejné vstupní informace o parametrech motoru a mnohdy i o výstupech ze zmíněných obvodů, tj. o sloľení směsi a předstihu záľehu.

    Těchto systémů existuje celá řada. V daląím popisu jsou seřazeny v pořadí podle četnosti jejich pouľívání na současných záľehových motorech. Tato četnost se můľe přirozeně časem změnit a to i dosti značně.

Regulace volnoběhu

    Konstantní volnoběľné otáčky jsou důsledkem rovnováhy mezi kroutícím momentem a zatíľením motoru. Celkové zatíľení motoru při volnoběhu sestává z vnitřních a vnějąích vlivů.

    Mezi vnitřní patří hlavně třecí síly a momenty klikové hřídele, ovládání ventilů a přídavných čerpadel.
Čerpadla chladicí kapaliny, motorového oleje, sekundárního vzduchu apod.
Tyto vnitřní vlivy jsou silně závislé na teplotě motoru a také podléhají pomalým změnám během jeho ľivotnosti.

    K nim přistupují vnějąí vlivy projevující se větąinou při zapnutí některého spotřebiče v palubní síti vozidla.
Klimatizace, automatická převodovka, světlomety apod.
Vlivem zapínání a vypínání spotřebičů vnějąí vlivy značně a nepravidelně kolísají.

    Volnoběľné otáčky záľehového motoru jsou závislé na mnoľství přiváděného vzduchu, sloľení směsi (vzduchovém čísle lambda) a předstihu záľehu. Pro regulaci volnoběľných otáček představuje mnoľství vzduchu, neboli plnění, nejvhodnějąí akční veličinu. Takový způsob regulace dovoluje pouľít nízkých volnoběľných otáček, coľ je výhodné z hlediska spotřeby. Nastavovaná hodnota se během ľivotnosti vozidla nemění.

    Ze snímačů otáček motoru, teploty chladicí kapaliny a polohy ąkrticí klapky se přivádí signály do řídicí jednotky. V ní se provádí srovnání okamľitých otáček motoru s poľadovanými volnoběľnými. Výsledný výstupní signál řídicí jednotky ovládá stavěcí člen mnoľství přiváděného vzduchu tak, aby se mnoľství zvětąilo při poklesu otáček pod poľadovanou hodnotu a při překročení zmenąilo.

    ©krtící klapka, která ovládá mnoľství vzduchu přiváděného do motoru, je při volnoběľném chodu nastavena automaticky do polohy, při níľ je sací potrubí buď zcela uzavřeno nebo otevřeno jen minimálně. Regulace volnoběľných otáček se provádí přivedením přídavného vzduchu, jehoľ mnoľství je ovládáno zmíněným stavěcím členem.

    Jestliľe ąkrticí klapka uzavře sací potrubí zcela, přivádí se přídavný vzduch jejím obtokovým kanálem (obr. o31). Stavěcí člen pak ovládá mnoľství přiváděného přídavného vzduchu zvětąením nebo zmenąením průřezu obtokového kanálu.

    Jestliľe systém není vybaven obtokovým kanálem ąkrticí klapky, tato zcela neuzavře přívod vzduchu sacím potrubím a ten prochází mezerou mezi klapkou a stěnou sacího potrubí jako volnoběľný vzduch. Stavěcí člen pak mění jeho mnoľství změnou minimální koncové polohy ąkrticí klapky, tj. jejím natočením (obr. o32).

    Kromě přídavného vzduchu je ve volnoběhu přiváděn základní volnoběľný vzduch, kterým se nastavují volnoběľné otáčky s vypojenou regulací. Nastavení se obvykle provádí stavěcím ąroubem, který buď mění průřez daląího (neregulovaného) obtokového kanálu nebo koncová poloha stavěcího členu pracujícího proti síle předepínací pruľiny. Ta vrací stavěcí člen do této koncové polohy v případě poruchy regulačního systému. Tak je zabezpečeno nastavení volnoběľných otáček i bez regulace.

    U dosud pouľívaných systémů se vyskytují následující stavěcí členy.

©oupátko přídavného vzduchu

    Pouľívá se u starąích systémů s nepřetrľitým vstřikováním, případně u prvních systémů se simultánním časováním. Jeho princip vyplývá z obr. o33 a je pouľit na systému L-Jetronic fy Bosch.

    Při uzavření ąkrticí klapky 12 prochází přídavný vzduch obtokovým kanálem. Jeho mnoľství je regulováno ąoupátkem přídavného vzduchu 13. Při studeném motoru je obtokový kanál zcela otevřen a otáčky motoru se zvyąují.

    Součástí ąoupátka je elektricky vyhřívaný bimetal, který po zahřátí motoru na provozní teplotu obtokový kanál uzavře.

    Během zahřívání motoru je také obohacována směs vstřikováním paliva do sběrného sacího potrubí 10 tryskou studeného startu 11. Tato je ovládána z řídicí jednotky 7, stejně jako ohřívání bimetalu stavěcího členu podle signálu ze spínače v koncové poloze ąkrticí klapky 12a a z časového termospínače 14, měřícího teplotu chladicí kapaliny motoru. Termospínač zajią»uje, aby doba otevření trysky studeného startu nebyla přílią dlouhá, coľ by mohlo vést k "přelití" motoru a zanesení zapalovacích svíček. Jestliľe teplota motoru překročí mez stanovenou pro provoz trysky studeného startu, elektrické vyhřívání bimetalu časového termospínače se odpojí a tryska přestane obohacovat směs.

    Z obr. o33 jsou patrny i dva stavěcí ąrouby v sacím kanálu. První z nich je nad ąkrticí klapkou a slouľí k nastavení volnoběľných otáček změnou průřezu druhého obtokového kanálu ąkrticí klapky.

    Druhý stavěcí ąroub v měřiči mnoľství nasávaného vzduchu 6 mění průřez obtokového kanálu náporové klapky 6a měřiče. ©roubem se nastavuje sloľení směsi (vzduchové číslo lambda). Střídavým dostavováním obou ąroubů po zahřátí motoru se seřizují volnoběľné otáčky i základní sloľení směsi.

Elektromagnetický ventil regulace volnoběhu

    Ventil otevírá nebo přivírá obtokový kanál ąkrticí klapky nejen během zahřívání motoru ale provádí i regulaci volnoběľných otáček ve vąech provozních podmínkách motoru.

    Elektromagnet ventilu je ovládán signálem z řídicí jednotky, která zpracovává informace ze snímačů a podle nich se nastavují volnoběľné otáčky.

    Ventil pracuje s kruhovým nebo lineárním pohybem proti síle předepínací pruľiny.

Otočný ovládač volnoběhu

    Tento rovněľ otevírá nebo přivírá obtokový kanál klapky ve vąech provozních podmínkách motoru. Jedno z mnoha pouľívaných konstrukcí je na obr.o34. Ovladač sestává z otočného ąoupátka 8, které řídí mnoľství procházejícího vzduchu kanálem 6. ©oupátko je umístěno na otočné kotvě 5 elektromotoru, který má dvě vinutí 4. Řídící jednotka napájí obě vinutí střídavým napětím závislým na signálech ze snímačů otáček, teploty a daląích. Střídavé napětí vytváří na otáčivé kotvě protiběľné síly a otočné ąoupátko zaujme podle napě»ových poměrů polohu odpovídající potřebnému úhlu otevření.

    Při případné poruąe regulace je ąoupátko tlačeno zpětnou pruľinou 3 na doraz daný ąroubem 7 pro nastavení průřezu dostačujícího pro nouzový reľim.

Regulátor volnoběhu s krokovým motorem

    Jak je z obr. o35 patrno, sestává se ze ąoupátka přídavného vzduchu 2, které otevírá nebo přivírá obtokový kanál svým ventilem 6. ©oupátko se posouvá prostřednictvím ąnekového závitu v rotoru 5 krokového motorku. Krokový motor má obvykle čtyři vinutí statoru 3 a jejich působením se můľe v obou směrech volně pohybovat. Regulaci provádí opět řídicí jednotka. V obr. o35 je sedlo ventilu 1 a 4 loľisko rotoru krokového motorku.

    Krokových motorků se obvykle pouľívá i pro natáčení koncového dorazu minimální polohy ąkrticí klapky u systémů bez obtokového kanálu.

Zrychlování volnoběhu elmag. ventilem

    Motor můľe být vybaven více ventily. Kaľdý z nich je přiřazen k určité zátěľi nebo provozním podmínkám; při jejich aktivaci se sepne a vyrovná tak pokles otáček. Jde o případy:

  • Motor je vystaven přídavnému zatíľení elektrickými spotřebiči v palubní síti, která vyľadují vyąąí výkon alternátoru. Ventil otevře svůj obtokový kanál u ąkrticí klapky a do motoru proudí přídavný vzduch. Tím se zvýąí výkon motoru pro potřeby alternátoru.
  • Po studeném startu jsou u mnohých motorů nastavovány vyąąí volnoběľné otáčky aby se motor, případně katalyzátor a/nebo lambda snímač, dříve zahřály na potřebnou provozní teplotu. Zde je ventil pro zvýąení volnoběhu ovládán podle teploty chladicí kapaliny.
  • Při deceleraci se ąkrticí klapka uzavře a tím otáčky motoru klesají aľ na volnoběľné. Při opětném zařazení rychlosti a rozjezdu vozidla můľe dojít ke "zhasnutí} motoru. Aby se tomu předeąlo, jsou některé motory vybavovány snímačem rychlosti vozidla. Podle jeho signálu rozliąí řídicí jednotka, zda jde o volnoběh při stojícím nebo jedoucím vozidle a upravuje podle toho hodnotu regulovaných volnoběľných otáček. V případě volnoběhu jedoucího vozidla jsou otáčky vyąąí.
  • Aby nedocházelo k samozápalům po vypnutí zapalování (a jeątě se otáčejícím motoru), jsou některé systémy vybaveny uzavíráním ąkrticí klapky a tím přeruąení přívodu nasávaného vzduchu po vypnutí zapalování.

    Větąina systémů regulace volnoběľných otáček plněním motoru pracuje v součinnosti s řízením předstihu záľehu, jak bylo popsáno v popisu k obrázkům o218 a o219. Proto je nutné dodrľet vľdy nastavení volnoběľných otáček seřízením mnoľství "volnoběľného" vzduchu na hodnotu podle údajů výrobce motoru. Jinak by mohly obě regulace spolu kolidovat a chod motoru by se stal nestabilní.

Katalyzátory

    Z obrázků o11 a o210 vyplývá, ľe obsah ąkodlivých sloľek ve výfukových plynech je závislý na sloľení směsi a předstihu jejího záľehu ve válcích motoru.

    Provozní podmínky motoru často nedovolují pouľít optimálních hodnot těchto parametrů. Často se také přílią rychle mění reľim chodu motoru a regulace sloľení směsi, a někdy i předstihu, nestačí na změny bez zpoľdění reagovat. Tím dochází k neľádoucímu nárůstu emisí ąkodlivin. Ty pak dosahují hodnot převyąujících zákonem povolené meze, zejména u nových stále zpřísňovaných předpisů.

    Proto se jiľ deląí dobu pouľívá různých způsobů úpravy výfukových plynů, kterými se sníľí obsah emisí ąkodlivin na přijatelnou hodnotu. Mezi nejpouľívanějąí patří katalyzátory, přesněji katalytické konvertory.

    Jsou to zařízení, která se vkládají do výfukového potrubí, obdobně jako výfukové tlumiče. Při průchodu výfukových plynů skrze katalyzátor se ąkodlivé sloľky přemění na jiné neąkodné nebo méně ąkodlivé (CO2, NH3 apod.). Ty jsou pak vypouątěny výfukovým potrubím do ovzduąí.

    Katalyzátory sestávají ze tří důleľitých částí:

  1. Monolitu neboli nosiče, coľ je těleso voątinovité konstrukce s velkým mnoľstvím průchozích kanálků, kterými proudí výfukové plyny.
  2. Reaktivní vrstvy, kterou je monolit potaľen. Tato nosná vrstva z oxidu hlinitého zvětąuje výrazně účinnou plochu katalyzátoru.
  3. Katalyticky účinného materiálu naneseného na reaktivní vrstvě. Skládá se z vzácných kovů - platiny, paladia nebo rhodia. Tyto kovy z platinové skupiny mohou být pouľity samotné nebo v kombinaci. Někdy bývají doplněny "promotory", které zvyąují jejich účinnost.

    Přeměna ąkodlivých látek vyľaduje prostředí s poměrně vysokou teplotou. Začíná být účinná přibliľně od 250°C. Nejvhodnějąí podmínky pro vysoký stupeň přeměny a dlouhou ľivotnost leľí v rozmezí teplot 400 aľ 800°C. V oblasti 800 aľ 1 000°C dochází k sinitrování vzácných kovů a nosné vrstvy Al2O3, coľ přispívá ke zmenąení aktivní povrchové vrstvy. Katalyzátor rychle stárne.

    Velký význam má přitom doba provozu v této oblasti. Proto není vhodné motor dlouhodobě provozovat ve vysokých otáčkách a s velkým zatíľením. Nad 1 000°C se stárnutí katalyzátoru značně zrychlí a dochází aľ ke ztrátě jeho funkce. Zmíněné vlastnosti ovlivňují jeho umístění ve výfukovém potrubí.

    Monolit katalyzátoru je vyroben buď z keramiky nebo z kovu. Konstrukce katalyzátoru s keramickým monolitem je uvedena v řezu o36. Voątinové těleso 4 keramiky je velmi citlivé na mechanické namáhání a proto je v plechovém krytu 3 z uąlechtilé oceli pruľně uloľeno. Pruľné uloľení je tvořeno kovovým pletivem 5 z vysoce legovaných ocelových drátů o průměru 0.25 mm vloľeným mezi keramické těleso a plechový kryt.

    Pletivo musí být dostatečně pruľné, aby zachytilo mechanické namáhání od provozu vozidla a vlivem rozdílné tepelné roztaľnosti monolitu a krytu.

    Blok katalyzátoru je vloľen ve výfukovém potrubí 2 těsně za lambda snímačem 1, který měří obsah kyslíku ve výfukových plynech.

    Kovový monolit je zhotoven z fólie ze speciální slitiny. Fólie o tlouą»ce 0.04 mm je vyráběna jako matrice, tvarovaná do poľadovaného tvaru a natvrdo spájená. Svinutím fólie (viz obr. o37a) vzniká monolit obdobného tvaru jako má keramický.

    Velmi tenké stěny takového monolitu kladou výfukovým plynům menąí odpor neľ otvůrky v keramické voątině (viz. obr. o37b). Rovněľ tepelná stabilita je výtečná aľ do teplot přes 1 300°C. Takovéto katalyzátory mohou být montovány v blízkosti motoru. Jsou pouľívány zejména přídavně k hlavnímu katalyzátoru, jako předřadné nebo určené pro start. Tím se dosahuje vyąąí účinnosti přeměny krátce po nastartování motoru.

    Kovový monolit je také pouľíván u nejnověji zaváděných katalyzátorů s elektrickým vyhříváním. Komůrkový monolit slouľí jako topné těleso. Je zhotoven ze slitiny oceli, chromu a hliníku, která má vynikající odolnost proti oxidaci. Monolit je vyroben průtlačným lisováním z práąkových kovů, po kterém následuje slinování na velmi nízkou poréznost. ®ádaný elektrický odpor je dosahován podélným rozříznutím monolitu. Obvod topného tělesa je izolován keramickým vláknem snáąejícím vysoké teploty a vloľen do kovového pouzdra z nerez oceli.

    Jedna z moľných konstrukcí je na obr. o38.

Typy katalyzátorů

Přeměna ąkodlivých látek na neąkodné se v katalyzátorech provádí buď oxidací nebo redukcí. Podle určení se volí vzácný kov pouľitý na katalyticky aktivní vrstvu. U oxidačních katalyzátorů je to platina a paladium.

    Dosud pouľívané oxidační katalyzátory potlačují CO a HC. Účinnost potlačení těchto ąkodlivých látek se pohybuje kolem 90 - 95 % za podmínky, ľe do motoru je přiváděna směs se vzduchovým číslem lambda větąí nebo rovno 1.0. Směs tedy můľe být ochuzena aľ k hranici přijatelné z hlediska výkonu motoru.

    Ke sníľení obsahu NOX u těchto katalyzátorů prakticky nedochází, takľe musí být pouľito recirkulace výfukových plynů.

    Uspořádání na motoru je zjednoduąeně uvedeno na obr. o39. V sacím potrubí je systém tvorby směsi 1, ve výfukovém oxidační katalyzátor 3. Protoľe v některých provozních podmínkách, např. při akceleraci nebo zahřívání motoru po studeném startu, dochází k obohacení směsi, přidává se do výfukového potrubí sekundární vzduch 2 krátkodobě zapínanou pumpou. Tím se dosáhne zvýąení obsahu kyslíku ve výfukových plynech potřebného ke správné činnosti katalyzátoru.

    U redukčních katalyzátorů se pouľívá jako aktivní vrstvy platiny a rhodia. Účinnost takového katalyzátoru je přijatelná pouze pro bohaté směsi s maximem při lambda = 1.0. Potlačuje pouze emise NOX, takľe pro potlačení vąech tří sloľek ąkodlivin musí být pouľito uspořádání zakresleného zjednoduąeně na obr. o310.

    Systém tvorby směsi 1 v sacím potrubí dodává přiměřeně obohacenou směs. Výfukové plyny prochází nejprve redukčním katalyzátorem 4, který potlačí emise NOX. Za ním je do výfukového potrubí vháněn sekundární vzduch 2, čímľ se vytvoří podmínky pro potlačení emisí CO a HC v následně zařazeném oxidačním katalyzátoru 3.

    Tento způsob, nazývaný dvoulůľkovým nebo také dvoukomorovým katalyzátorem, je nevýhodný zejména proto, ľe motor musí pracovat s bohatou směsí, coľ zvyąuje spotřebu i emise CO2.
Který přispívá ke "skleníkovému jevu".
Daląí nevýhodou je vznik čpavku NH3) při redukci NOX za nedostatku vzduchu a následná produkce NOX při přidávání sekundárního vzduchu a oxidaci v oxidačním katalyzátoru.

    Oba výąe uvedené způsoby nevyľadují přesného nastavení sloľení směsi, takľe mohou být pouľity i jako tzv. neřízený katalyzátor. Systém přípravy (tvorby) směsi je vhodně nastavován podle provozních podmínek motoru s přihlédnutím ke způsobu potlačení ąkodlivin. Tedy tak, aby směs byla vľdy buď lambda větąí nebo rovno 1.0 (oxidační katalyzátor) nebo s lambda menąí nebo rovno 1.0 (dvoulůľkový katalyzátor).

    Tyto systémy se pouľívaly hlavně u motorů s karburátory, zejména bez elektronické regulace sloľení směsi. V poslední době se opět začínají prosazovat; ovąem vylepąené a vybavené regulací sloľení směsi podle existujících provozních podmínek motoru.

    V obrázku o311 jsou uvedeny průběhy účinnosti přeměny jednotlivých ąkodlivin redukčním a oxidačním katalyzátorem v závislosti na součiniteli přebytku vzduchu lambda. Z obrázku vyplývá, ľe při sloľení směsi v úzkém rozmezí kolem lambda = 1.0 je dosahováno maximální účinnosti potlačení vąech tří sloľek, i kdyľ půjde o dva různé typy katalyzátorů. Ty vąak mohou být konstrukčně spojeny v jeden celek, nazývaný třísloľkovým katalyzátorem. Sekundární vzduch není obvykle potřebný, ale sloľení směsi musí být udrľováno poměrně s vysokou přesností v těsné blízkosti stechiometrické hodnoty, tj. lambda = 1.0.

    Toho se dosahuje pouľitím tzv. lambda regulace. Zjednoduąené schéma uspořádání takového systému je na obr. o312. Systém tvorby směsi 1 v sacím potrubí je ovládán z elektronické řídicí jednotky 5 podle signálu ze snímače obsahu kyslíku lambda sondy 6, umístěné ve výfukovém potrubí před třísloľkovým katalyzátorem 7. Tento způsob bývá také nazýván řízeným katalyzátorem. Konstrukční provedení třísloľkového katalyzátoru je v řezu uvedeno na obr. o313, ze kterého je zřejmé, ľe obsahuje dvě samostatná tělesa monolitu, jeden je částí redukční, druhý oxidační.

    Jak jiľ bylo uvedeno, hraje teplota důleľitou roli jak u snímače, tak u katalyzátoru. Aby nastala přeměna ąkodlivých látek a mohla začít regulace sloľení směsi podle obsahu kyslíku ve výfukových plynech, musí provozní teplota obou dílů překročit určitou minimální hodnotu. Naopak přílią vysoká provozní teplota urychluje jejich tepelné stárnutí aľ téměř k úplné ztrátě funkce.

    To omezuje moľnosti zástavby těchto dílů ve vozidle. Aby se udrľely nízké emise ąkodlivin, musí být provozní teplota dosaľena co moľno nejdříve po nastartování motoru. K tomu by byla potřebná zástavba blízko motoru.

    Na druhé straně nesmí vést provoz motoru při vyąąích otáčkách a zatíľeních, kdy mají výfukové plyny velkou teplotu, ke stárnutí katalytické vrstvy. Umístění katalyzátoru je větąinou kompromisem, s cílem dosáhnout jeho ľivotnosti nejméně 100 tisíc km proběhu.

    Při vadné funkci motoru, např. vysazování zapalování, můľe teplota katalyzátoru stoupnout přes 1 400°C. Takové teploty vedou k úplnému zničení katalyzátoru roztavením materiálu nosiče. Proto musí být funkce zapalování naprosto spolehlivá. Někteří výrobci opatřují katalyzátor snímačem jeho provozní teploty (viz obr. o314). Dle jeho signálu pak můľe dojít k omezení otáček nebo výkonu motoru a tím i teploty výfukových plynů, pokud přehřátí trvá.

    U lambda snímače ovlivňuje teplota značně průběh hodnoty výstupního napětí. Průběh uváděný výrobcem vyľaduje, aby bylo dosaľeno určité teploty, obvykle kolem 600°C. Také dynamické vlastnosti snímače, tj. jeho doba odezvy pro změnu napětí při změně sloľení směsi z chudé na bohatou nebo naopak, jsou silně teplotně závislé.

    Po nastartování motoru bývá proto regulace větąinou odpojována po dobu, neľ teplota snímače dosáhne asi 300°C.

    Motor přitom pracuje s obohacením směsi. Aby se tato doba co nejvíce zkrátila, přeąlo se na pouľívání vyhřívaných lambda snímačů. Tyto jsou při niľąích teplotách výfukových plynů elektricky vyhřívány. Jakmile teplota dostatečně vzroste, vyhřívání se automaticky vypne. Vyhřívaný snímač můľe být umístěn dále od motoru, coľ omezí jeho tepelné namáhání při zvýąené teplotě výfukových plynů.

Daląí zlepąení

    V části byly popsány různé druhy lambda snímačů, podle kterých je zvolen způsob regulace sloľení směsi. Pro třísloľkové katalyzátory, které vyľadují pro svou funkci stechiometrické sloľení, se nejčastěji pouľívá snímače se skokovým průběhem výstupního napětí v oblasti kolem lambda = 1.0. V řídicí jednotce je nastavena určitá referenční hodnota napětí, obvykle kolem 0.5 V. Jestliľe bude signál z lambda sondy pod touto hodnotou, je směs přílią chudá a regulační systém zvětąí dávku paliva. Je-li referenční napětí překročeno, směs je bohatá a regulace sníľí mnoľství paliva.

    Změna sloľení směsi vąak nemůľe být skoková, nebo» motor by měl sklon k nepravidelnému chodu. Proto je částí řídicí jednotky integrátor, který mění sloľení směsi pomaleji, v závislosti na určité funkci. Snímač reaguje totiľ se zpoľděním daným součtem doby pro dopravu směsi od trysky do válce, doby pracovního cyklu válce, doby cesty spálené směsi z válce k lambda sondě a doby její odezvy. Následkem je, ľe není moľno trvale udrľet konstantní stechiometrické sloľení směsi. To bude kolísat v rozmezí několika procent.

    Avąak při správném nastavení integrátoru zůstává střední hodnota vzduchového čísla přesně v tzv. katalyzátorovém oknu, kde je dosahováno nejvyąąí účinnosti přeměny.

    Časová konstanta integrátoru je závislá na okamľitých provozních otáčkách a zatíľení motoru. Mění se od jedné sekundy při volnoběhu (podle vzdálenosti sondy od motoru) po milisekundy při vysokých otáčkách a zatíľení. Charakteristika integrátoru se tedy nastavuje tak, abychom dosáhli minimálního rozkmitu regulace. To je důleľité pro dosaľení nízkých emisí a dobrých jízdních vlastností.

    Časové zpoľdění během lambda regulace není moľné ľádným způsobem obejít. Aby se udrľela nízká úroveň emisí, provádí se u výrobce při přizpůsobování systému na motor určité přednastavení regulace, které se uloľí do datového pole v ROM paměti řídicí jednotky. Při provozu se mohou vyskytnout vlivy vyľadující určitou korekci tohoto přednastavení. Např. změna kvality paliva nebo stárnutí sondy. Proto jsou současné systémy vybaveny adaptivní regulací. Jestliľe její obvody zjistí, ľe v určité oblasti otáček a zatíľení musí být prováděna stále se opakující korekce přednastavení, zapíąe ji do trvalé paměti RAM, která je napájena i při stojícím motoru. Při příątím nastartování začíná regulace pracovat jiľ s tímto upraveným přednastavením.

    Při přeruąení napájení řídicí jednotky se ale pamě» vymaľe a adaptace začíná znovu od hodnoty přednastavené výrobcem.

    Aby se dosáhlo co největąího potlačení vlivů stárnutí lambda snímače, pouľívá se v poslední době regulace se dvěma snímači. Jak vyplývá z obr. o315, je jeden snímač umístěn ve výfukovém potrubí před katalyzátorem a druhý za ním.

    Druhý snímač je v menąí míře vystaven ąkodlivým účinkům vysoké teploty a proto se pouľívá jako řídicí člen.

    Regulace se dvěma sondami větąinou kompenzuje posunutí přednastavení u stárnoucí první lambda sondy, která jiľ pomaleji reaguje na změny sloľení výfukových plynů. Řízení přednastavení se postupně pomalu mění pomocí součtu s korekční regulační smyčkou.

    Dlouhodobá časová konstanta vznikající z druhé smyčky významně přispívá k dlouhodobé stálosti sloľení směsi. To je důleľité pro splnění stále přísnějąích emisních předpisů.

    Dvousnímačové systémy mohou být přizpůsobeny pro vnitřní diagnostiku katalyzátoru. Vzájemným srovnáním signálů, které měří obsah kyslíku ve výfukových plynech, se stanoví jeho mnoľství spotřebované na oxidaci ąkodlivých sloľek. Dle toho se dá posoudit účinnost katalyzátoru.

    I kdyľ jde jen o jeho oxidační část, je velmi pravděpodobné, ľe i redukční se chová obdobně. Rozdíly v její konstrukci jsou zanedbatelné a jiné je jen sloľení aktivní katalytické vrstvy.

    Významného zlepąení parametrů lambda regulace se dosáhne pouľitím ąirokopásmové sondy. Ta umoľňuje měřit skutečné odchylky sloľení směsi od stechiometrické hodnoty. S její pomocí lze dosáhnout plynulé regulace s malou stacionární odchylkou a s vysokou dynamikou.

    Nevyhnutelné zbytkové chyby stacionárního i nestacionárního přednastavení tak mohou být podstatně rychleji kompenzovány a přesnost regulace se zvýąí.

Přifukování vzduchu

    V některých provozních podmínkách motoru, zejména při prvním startování za nízkých okolních teplot, musí být směs dosti obohacena. Rovněľ během následujícího zahřívání motoru je ľádoucí obohacení, i kdyľ mírnějąí. Za takových podmínek se vytváří největąí část celkového obsahu ąkodlivin. Proto byly jiľ před zavedením katalyzátorů prováděny pokusy sníľit obsah ąkodlivin termickým dohoříváním výfukových plynů.

    Při něm se za vysoké teploty nechávají dohořet zbytky nespáleného paliva. Jestliľe je směs bohatá, musí být přiváděn daląí vzduch, u chudé postačí kyslík obsaľený ve výfukových plynech.

    Zavedením katalyzátorů ztratil tento způsob svůj původní význam, avąak můľe sníľit hodnoty CO a HC během zahřívání motoru, zejména pokud nebude katalyzátor zahřátý na provozní teplotu.

    Důleľité je i to, ľe přifukování přídavného vzduchu do výfukového potrubí přímo za válce vede ke spálení horkých výfukových plynů, coľ přispívá k zahřívání katalyzátoru.

    Zjednoduąené schéma takového uspořádání je na obr. o316. Elektrické dmychadlo sekundárního vzduchu je zapnuto během první fáze volnoběhu po startu na dobu asi 2 min. Jakmile je lambda snímač a tedy i katalyzátor dostatečně zahřát, dodává signál do řídicí jednotky a ta dmychadlo vypne. Včasné vypnutí je potřebné, aby se předeąlo zvýąení emisí NOx.

    Některé systémy řídí zapínání dmychadla i podle signálu ze snímače teploty chladicí kapaliny motoru.

    Elektrické dmychadlo sekundárního vzduchu můľe být zapínáno i při silné akceleraci nebo velkém zatíľení motoru, kdy je směs obohacována. Sekundární vzduch můľe být cyklován zapínáním a vypínáním, aby se dosáhlo sníľení emisí.

    Zatím nejdokonalejąí systémy pouľívají dvou za sebou zařazených katalyzátorů s přifukováním sekundárního vzduchu, viz obr. o317. První katalyzátor je s kovovým nosičem a je umístěn těsně u válců. Rychle se zahřeje a potlačuje ąkodliviny brzy po startu a ve volnoběhu. Také chrání za ním zařazený hlavní katalyzátor před poąkozením, protoľe filtruje fosfor a olovo.

    Sekundární vzduch je po startu a při volnoběhu foukán před oba katalyzátory, takľe pracují jen jako oxidační, potlačují pouze CO a HC.

    Po zahřátí prvního (kovového) katalyzátoru se sekundární vzduch přivádí pouze do druhého (hlavního) a to mezi jeho redukční a oxidační část.

    První katalyzátor pak pracuje jako třísloľkový, druhý pouze jako oxidační. Toto je normální jízdní reľim. Při jízdě vyąąí rychlostí se přívod přídavného vzduchu k oběma katalyzátorům přeruąí a oba stupně pracují jako třísloľkové katalyzátory.

Recirkulace

    Recirkulace výfukových plynů je dlouho známým a často pouľívaným způsobem sníľení emisí kysličníků dusíku (NOX). Výfukové plyny spalovacího motoru jsou ve své podstatné části inertním, tedy nehořlavým plynem. Přimísením tohoto inertního plynu do směsi paliva a vzduchu vytvořené systémem vstřikování se dosáhne zmenąení ąpičkové teploty hoření se současným sníľením emisí NOX. K tomu dochází buď vnitřní nebo vnějąí recirkulací.

    Vnitřní recirkulace vzniká překrytím ventilu. K němu dochází tím, ľe sací ventil se otevře v době, kdy výfukový jeątě není uzavřen. Na velikosti překrytí závisí podíl zbytku plynů, který můľe být opět do válce nasát spolu s čerstvou směsí.

    Zejména motory s vyąąím měrným výkonem mívají lepąí plnicí účinek a tedy mohou mít větąí překrytí. Tím mají relativně niľąí emise kysličníků.

    Překrytí ventilů vąak nelze libovolně zvětąovat, protoľe by nebyl zajiątěn stabilní chod motoru bez vynechávání. Rovněľ by vzrostly emise HC. Nepostačí-li vnitřní recirkulace sníľit v potřebné míře emise NOX, pouľívá se recirkulace vnějąí. Její princip je zřejmý z obr. o318.

    Z výfukových plynů motoru se odebírá definovaný dílčí proud a je přiváděn do čerstvé směsi. Podle mnoľství recirkulovaných výfukových plynů je moľno sníľit emise kysličníků aľ o 60 %. To je ale spojeno se zvyąováním emisí HC (viz obr. o319). Pokud bude mnoľství recirkulovaných plynů omezeno na 10 % aľ 15 %, není třeba uvaľovat o zvýąení spotřeby. Předpokladem je ale současná optimalizace předstihu, coľ platí v podstatě pro vąechna opatření zasahující do průběhu spalovacího procesu.

    Mez přípustného mnoľství je určována přírůstkem emisí HC, dále zvýąením spotřeby a zhorąením rovnoměrnosti chodu motoru. Proto se recirkulace při volnoběhu odpojuje, jelikoľ zde prakticky ľádné emise NOX nevznikají. Je odpojována i při studeném motoru, aby neprodluľovala doby zahřátí motoru a systémů potlačení emisí na potřebnou provozní teplotu. Také při plném zatíľení, kdy se směs obohacuje a koncentrace kysličníků jsou nízké, je recirkulace odpojována. Nedochází tak ke sníľení výkonu motoru.

    K řízení recirkulace výfukových plynů se pouľívalo větąinou pneumatických nebo mechanických systémů. Jedno z moľných provedení je na obr. o320. V závislosti na poloze ąkrticí klapky v sacím potrubí se mění podtlak, který je přiváděn do komory pneumatického ventilu. Zde působí proti síle pruľiny tlačící na membránu. S membránou je spojen řídicí ventil, který otvírá přívod výfukových plynů do sacího potrubí.

    Jestliľe se ąkrticí klapka otevře z volnoběľné polohy, podtlak v sacím potrubí vzroste a membrána ventil pootevře. Podle zatíľení motoru se mění podtlak v sacím potrubí a tím i mnoľství recirkulovaných plynů.

    V přívodu podtlaku ze sacího potrubí do komory řídícího ventilu recirkulace bývá zařazen i daląí ventil (na obr. o318 označen čárkovaným obdélníkem), který otevírá přívod podtlaku aľ při určité minimální teplotě motoru.

    Jiné systémy pouľívají ventily, na které působí i zpětný tlak výfukových plynů. Ten nabývá velikosti potřebné k otevření přívodu recirkulovaných plynů aľ při vyąąích otáčkách motoru. Zjednoduąené schéma takového uspořádání je na obr. o321.

    Čep spojující membránu s ventilem je dutý a prochází jím výfukové plyny, jejichľ tlak pak působí rovněľ proti předepnutí pruľiny, spolu s podtlakem v sacím potrubí.

    Takové systémy mají nedostatek v tom, ľe dávkování mnoľství recirkulovaných plynů není dostatečně přesné, coľ způsobuje při větąích dávkovaných mnoľstvích zhorąení jízdních vlastností a zvyąuje emise HC.

    Proto se i zde začaly prosazovat elektronické systémy, jejichľ řídicí jednotka ovládá elektropneumatický ventil zařazený v přívodu podtlaku (viz obr. o321) podle signálů z různých snímačů. U nejnovějąích motorů s regulovaným časováním ventilů je pak moľno dosahovat 30 % i více recirkulace bez patrného zhorąení parametrů motoru. Přitom je mnoľství optimalizováno pro kaľdý provozní bod motoru.

    Vąechny systémy vąak mají společný nedostatek v tom, ľe se ve ventilech a vedeních usazují pevné částice z výfukových plynů. Cesty se tedy zanáąejí a průtok recirkulovaných plynů se sniľuje.

Časování ventilů

    Do válců záľehového motoru je nasáto určité mnoľství směsi paliva a vzduchu. Shořením tohoto mnoľství se vykoná práce a zbytky hoření se z válců vytlačí. Takovéto plnění a vyprazdňování válce se nazývá výměnou náplně.

    Mnoľství čerstvé směsi, které se do válců dostane, určuje výkon a kroutící moment motoru. Obsah zbytkových plynů z hoření, včetně zůstatku nespálené směsi, které ve válci zůstanou, ovlivňují zápalnost a spalování nové směsi. To se projeví na úrovni emisí HC a NOX. Výměna náplně by proto měla probíhat tak, aby se výfukové plyny odstranily z válců bezezbytku a válce se úplně naplnily čerstvou směsí.

    Výměna spálené směsi ve válci za čerstvou probíhá u čtyřtaktních záľehových motorů vhodným otevíráním a zavíráním sacích a výfukových ventilů. Průběh výměny je dán tvarem vačkové hřídele, která určuje časování ventilů. Tedy jednotlivými okamľiky otevření a uzavření jak sacích, tak výfukových ventilů spolu s průběhem jejich zdvihu.

    Časování ventilů bývalo optimalizováno jen pro určitou oblast otáček. Ovąem potřeby motoru jsou při různých otáčkách větąinou dosti rozdílné.

    Při vyąąích otáčkách a déle otevřeném výfukovém ventilu dochází k tzv. překrytí neboli střihu ventilů. Konec výfuku a začátek sání se překrývá dle obr. o322. Překrytím ventilů je moľno lépe odstranit zbytkové plyny ze spalovacího prostoru. Velké překrytí sice umoľní dobré vypláchnutí, ale mimo motory s přímým vstřikováním způsobuje vyąąí spotřebu paliva. Proto je třeba volit kompromis mezi spotřebou a úrovní emisí.

    Překrytí se můľe dosáhnout naopak i deląím otevřením sacího ventilu. Ve vyąąích otáčkách přitom dochází zároveň ke zvýąení jeho výkonu. Ovąem při volnoběhu se můľe překrytí projevit nepříznivě; vzhledem k větąímu podílu spálené směsi dochází ke zvýąení emisí nespálených HC a k nerovnoměrnému chodu motoru.

    Proměnným časováním ventilů, zejména sacích, je moľno dosáhnout daląího zlepąení funkce řízení chodu motorů. To lze vąak pouľít jen u motorů se dvěma vačkovými hřídeli (samostatnými pro sací a výfukové ventily).

    K tomuto účelu se pouľívá řada systémů řízení časování ventilů. Tyto systémy lze podle sloľitosti rozdělit do tří základních skupin:

Změna polohy vačkové hřídele vůči klikové

    Systém mění nastavení vačkové hřídele sání vůči poloze klikové hřídele. Tím se mění překrytí sacího a výfukového ventilu ale nikoliv perioda vačky. Změna je obvykle dvoustupňová - ve volnoběhu obvykle překrytí není a ve vyąąích, předem zvolených, otáčkách se nastaví jeho nejvhodnějąí velikost.

    Příklad takového řeąení pouľitého v systému C.E.M. řízení chodu motoru fy Alfa Romeo je na obr. o323, ve kterém je zobrazena mechanická část měnící natočení vačkové hřídele 7. Mechanismus je tvořen pístem 5 s přímými zuby, který se posouvá v dráľkové objímce 6. Objímka je umístěna ve středu hnacího řetězového kola 4 vačkové hřídele sání. Jak se píst posouvá podél dráľkované objímky, zabíhá do ąroubovicovitého pastorku 9, coľ způsobuje natočení vačkové hřídele vzhledem k řetězovému hnacímu kolu o pevný úhel. Tím se dosáhne potřebného překrytí.

    K posouvání pístu se pouľívá tlaku oleje mazání motoru. Ten můľe na píst působit, je-li otevřen jeho přívodní otvor A i otvor 2 pro průtok oleje do prostoru B.

    Otevírání přívodu oleje se provádí stavěcím členem 8 ovládaným elektromagnetem 1. Nepůsobí-li elektromagnet na stavěcí člen, dojde k uzavření otvorů přívodu oleje a působením pruľiny 10 se píst vrátí do původní polohy. Současně je kanálem C olej vytlačen z mechanismu.

    Pro ovládání systému pouľívá řídicí jednotka obdobných signálů jako pro vstřikování a zapalování.

Změna profilu vačky

    Dokonalejąí jsou systémy, které umoľňují volbu dvou různých profilů vaček hřídele sání, se dvěma úrovněmi zdvihu ventilů a dvěma různými periodami vačky. Provádění změn je ale krokové, nikoliv plynulé.

    Příkladem takového řeąení je systém V-tec fy Honda, jehoľ princip je zřejmý z obr. o324.

    Při otáčkách motoru mezi 1 200 - 2 500 ot/min (levý obrázek), nepůsobí ľádný hydraulický tlak a oba závěrné kolíky jsou vysunuty, takľe vahadla ventilů pracují nezávisle. Levý sací ventil tedy zůstane téměř uzavřený, zatímco pravý je otevírán vačkou pro časování v nízkých otáčkách. Tím se dosahuje optimálního kroutícího momentu motoru.

    V rozsahu 2 500 - 6 000 ot/min se dosáhne optimálního vyváľení kroutícího momentu a výkonu přivedením hydraulického tlaku jen do horní poloviny přívodního kanálu. Tím se do záběru zasune jen horní závěrný kolík a obě vahadla pracují současně. Oba ventily jsou tedy otvírány současně, přičemľ je zdvih určován vačkou časování pro nízké otáčky - obrázek uprostřed.

    Pro rychlosti > 6 000 ot/min je hydraulický tlak přiváděn do obou polovin přívodu. Oba závěrné kolíky jsou v záběru, takľe nejenľe oba ventily pracují současně, ale i jejich činnost je řízena oběma vačkami. Vačka pro časování ve vysokých otáčkách (na pravém obrázku levá) je natočena vzhledem k vačce pro časování v otáčkách nízkých. Jejich společným působením se dosáhne větąího zdvihu ventilů a navíc je moľnost rozdílné rychlosti při otevírání a uzavírání ventilů, podle tvaru obou vaček.

    Je třeba zdůraznit, ľe uvedený princip můľeme aplikovat pouze na motory se dvěma sacími ventily u kaľdého válce.

Spojitá změna

    V poslední době se roząířily systémy měnící časování ventilů spojitě mezi minimálním překrytím v nízkých otáčkách a maximálním při nejvyąąích. Větąinou vycházejí z měnitelného nastavení polohy vačkové hřídele sání vzhledem k poloze hřídele klikové.

    Mechanická část podobného systému fy Toyota (označovaného VVT) je na obr. o325. Sestává ze dvou souosých kladek, z nichľ jedna je spojena s hnacím koncem vačkové hřídele sání a druhá s ozuby pro řemen časování. Kaľdá z nich se zasouvá do vnějąích a vnitřních ąroubovicových dráľek souosého pístu uloľeného mezi kladkami.

    Píst se pohybuje axiálně, působením hydraulického tlaku oleje mazání motoru. Jeho posuvem se mění fáze mezi oběma díly a tedy i časování sacích ventilů. Tlak oleje je ovládán elektromagnetickým ventilem podle signálů z řídicí jednotky, společně i pro daląí systémy řízení chodu motoru.

    Systém můľe měnit časování sacích ventilů v rozmezí aľ do 60° klikové hřídele naprosto spojitě, podle potřeb motoru, s přihlédnutím k jeho provozním podmínkám a optimalizaci spotřeby a emisí NOX a HC.

    Poněkud odliąný je systém VVC fy Rover, jehoľ mechanická část regulace je zjednoduąeně uvedena na obr. o326. Mezi hřídelí s vačkami a pohonem této hřídele je hnací disk. Hřídele jsou souosé ale nezávislé. Disk má radiální výřezy do nichľ zabírají klikové čepy jak vačkové hřídele, tak jejího pohonu.

    Střed otáčení hnacího disku se můľe posouvat vzhledem ke středu otáčení vačkové hřídele. Jsou-li středy shodné, pohon i vačková hřídel se otáčí jako jeden celek. Při posuvu středu hnacího disku od středu vačkové hřídele vytvoří excentricita změnu úhlové rychlosti vačky v průběhu otáčky. Kaľdá úplná otáčka vačky tedy odpovídá pohonu, ale vačka je během ní zrychlována a zpomalována.

    Geometrie hnacího disku je uspořádána pro takové posunutí, aby prodlouľilo periodu vačky: jejím zpomalením při otevírání ventilu a zrychlením při jeho uzavírání. Nebo naopak: zkrácení periody jejím zrychlením při otevírání ventilu a zpomalením při uzavírání.

    Při časnějąím uzavírání sacího ventilu je maximum dodávky v oblasti nízkých otáček motoru, při opoľděném pak v oblasti otáček vyąąích.

    Ovládání mechanické části se provádí prostřednictvím dvou elektromagnetů. Jeden je pro prodlouľení periody vačky a druhý pro zkrácení. Elektromagnety jsou připojeny k elektronické řídicí jednotce a ovládají bubnový ventil v hydraulické řídicí jednotce. Ta je napájena olejem z mazání vačkové hřídele.

    Součástí hydraulické jednotky je píst a ozubená tyč, která natáčí ovládací objímku otočného hnacího disku a tím řídí časování sacích ventilů.

    Tento poměrně sloľitý způsob byl zvolen proto, ľe umoľňuje ovládat časování sacích ventilů rozděleně, např. dvojice předních a dvojice zadních válců u čtyřválce. Přitom je pro kaľdou dvojici pouľito jen samostatného mechanismu, jaký je na obr. o324.

    Uvedený systém umoľňuje měnit překrytí ventilů mezi 21° aľ 58°, přičemľ je jejich zdvih konstantní.

    Sloľitějąí elektronicko-hydraulické systémy vyľadují pro své řízení nejen informace o provozních podmínkách motoru, ale i o stavu svých důleľitých součástí. Proto bývají vybaveny snímači teploty a tlaku hydraulického oleje. Systém časování je pak uváděn do funkce pouze tehdy, jestliľe hydraulický tlak a teplota dosáhnou určité minimální hodnoty.

    Měření teploty oleje u systémů se spojitou regulací časování je důleľité i pro kompenzaci změn v hydraulické řídicí jednotce vlivem teplotní závislosti viskozity hydraulického oleje.

    Spojité systémy bývají také vybaveny snímači polohy vačkové hřídele, které umoľňují zjistit její skutečné natočení.

    Výąe popsané elektronicko-hydraulické systémy řízení časování ukázaly, ľe největąí přínos by měla zcela nezávislá funkce jednotlivých ventilů. Tento způsob časování vąak nelze řeąit mechanickými systémy, ani kdyľ jsou doplněny elektronikou a hydraulikou.

    Při plně měnitelném časování ventilů se sníľí ztráty vznikající během výměny náplně. Proto se vyvíjí řada různých technologií tohoto řeąení. Nejdokonalejąí způsob je pravděpodobně systém vyuľívající elektromagnetů a pruľin (obr. o327).

    Pro kaľdý ventil je pouľito samostatného elektromagnetu. Konec dříku ventilu je upevněn v disku armatury, který je "zavěąen" ve středu válcového tělesa akčního členu dvěma pruľinami. Jednou nahoře a jednou dole. Na kaľdé straně disku je také elektromagnet, který po přítahu ventil otevře nebo uzavře. Jsou-li elektromagnety bez proudu, zůstává ventil v mezipoloze. Energie "nahromaděná" v pruľinách podporuje pohyb ventilu.

    Časování ventilů je moľno měnit podle nejrůznějąích parametrů motoru, podobně jako u vícebodového sekvenčního vstřikování nebo řízení předstihu jednotlivých válců na mezi jejich klepání. Od pouľití se předpokládá sníľení spotřeby o 10 % aľ 30 % a zlepąení emisí HC o 10 % a NOX aľ o 40 %. Také zlepąení kroutícího momentu motoru má dosáhnout nejméně 10 %.

    Významným přínosem je zjednoduąení konstrukce motoru tím, ľe odpadne vačková hřídel, rozvod časování, řetěz či pás pohonu časování, dráľky vaček apod.

Výměna náplně

    Průběh výměny náplně, také nazývané vyplachování válců, není ovlivňován jen časováním ventilů, ale také uspořádáním sacího a výfukového traktu.

    Výkon motoru je úměrný protékající hmotě vzduchu vytvářejícího s palivem pracovní směs. Můľe být tedy zvýąen (při konstantním zdvihovém objemu a otáčkách) předběľným stlačením vzduchu před vstupem do válce, tj. přeplňováním.

    Stupeň přeplňování udává zvýąení hustoty vzduchu ve srovnání s přirozeným sáním, při kterém je vzduch či směs dopravována do válce působením podtlaku v sacím potrubí během cyklu sání. Stupeň je závislý na pouľitém způsobu. Maximální je, pokud se teplota stlačeného vzduchu nezvýąí, coľ můľeme zaručit např. jeho ochlazením na výchozí teplotu. Jeho velikost je u záľehových motorů omezena vznikem detonačního hoření, tj. hranicí klepání.

    Přeplňované spalovací motory (záľehové i vznětové) mívají zpravidla niľąí kompresní poměr neľ nepřeplňované.

    U automobilových záľehových motorů se obvykle pouľívá následujících způsobů přeplňování:

  1. Dynamické
  2. Turbodmychadlem
  3. Mechanicky poháněným dmychadlem

Dynamické přeplňování

    Jde o nejjednoduąąí způsob spočívající ve vyuľití dynamiky nasávaného vzduchu. Sacími zdvihy pístu je v sacím potrubí vytvářeno periodické kolísání tlaku. Tlakové vlny probíhají sacím potrubím a jsou na jeho konci odráľeny. Přizpůsobením délky sacího potrubí (l v obr. o328) k časování ventilů lze dosáhnout toho, ľe tlaková vlna dorazí k ventilu krátce před jeho uzavřením. Její přetlak pak dodá do válce vyąąí mnoľství směsi (u nepřímého vstřikování) nebo vzduchu (u přímého).

    Podobné platí i pro výfukové potrubí. Bude-li sací i výfukové potrubí naladěno tak, ľe během překrytí ventilů vznikne pozitivní tlakový spád, dosáhne se dobré výměny náplně s příznivým účinkem na výkon, spotřebu i emise.

    Tlakové rázy v sacím potrubí působí obdobně jako turbulence ve spalovacím prostoru. Urychlují promísení paliva a vzduchu i pohyb zapálené vrstvené směsi u motorů spalujících chudé směsi. Zlepąují se tedy spalovací poměry a zvyąuje termodynamická účinnost motoru.

    Protoľe vlastní frekvence sloupců plynu jsou závislé na délce vedení, je optimální naladění moľné jen pro úzký rozsah otáček. S vyuľitím elektronických řídících systémů vąak lze měnit elektromechanicky, po stupních, délku vedení a tak dosáhnout přizpůsobení prakticky v celém rozmezí provozních otáček.

    Tyto systémy větąinou vyuľívají principu, který vyplývá z obr. o329, na kterém je vyobrazena přísluąná část systému Fenix 4B, pouľitého na motoru ZPJ-4 vozů Citroen XM.

    Mnoľství nasávaného vzduchu je na vstupu sacího potrubí regulováno ąkrticími klapkami 1 ovládanými plynovým pedálem. Protoľe jde o ąestiválcový V motor, jsou sací potrubí dvě, kaľdé pro tři válce. Vzduch se k válcům přivádí samostatnými kanály 2.

    Systém se skládá ze dvou objemů, z nichľ kaľdý přísluąí jedné hlavě válců. Dále z krátkého potrubí mezi těmito objemy, které je účinné, je-li otevřena klapka 3, a dlouhého potrubí, účinného při otevření klapek 4 (natáčených současně).

    Mechanismy ovládající natáčení klapek 3 a 4 jsou řízeny podtlakem v sacím potrubí, tj. zatíľením motoru. Podtlak je k nim přiváděn přes elektromagnetické ventily řízené dle otáček signály z řídicí jednotky.

    V pomalém chodu, > 4 000 ot/min, jsou klapky 3 i 4 zcela uzavřeny. Systém tedy tvoří dva separátní objemy, kaľdý pro jednu hlavu válců. Kroutící moment motoru je zlepąen rychlejąím prouděním vzduchu.

    Pro vysoké otáčky, < 5 000 ot/min, jsou naopak klapky 3 a 4 otevřeny. Výkon motoru je zvýąen značným mnoľstvím vzduchu vstupujícím do válců. Ke zvýąení přispívá i ąíření rázových vln vytvářených krátkým i dlouhým potrubím.

    V rozmezí 4 000 -5 000 ot/min jsou otevřeny jen klapky 4, klapka 3 je uzavřena. Buzení v dlouhém potrubí je postačující pro dosaľení hladkého přechodu k vyąąím nebo niľąím otáčkám.

    Pokud je v uvedených reľimech předpokládáno plné otevření klapek, jde o stav plného zatíľení motoru.

    Při částečném zatíľení, nebo ve volnoběhu, zůstává klapka 3 uzavřena a otevírají se pouze klapky 4.

Přeplňování turbodmychadlem

    Nejvhodnějąí způsob přeplňování je pouľití odstředivého dmychadla poháněného turbínou na výfukové plyny motoru. K pohonu se tedy pouľije energie odcházejících výfukových plynů, která by jinak přicházela nazmar. Turbína s dobrou termodynamickou účinností pokryje potřebný příkon plnicího dmychadla.

    Pracovní spojení turbodmychadla se spalovacím motorem je výhodné také proto, ľe s rostoucím zatíľením motoru se zvětąí i mnoľství, tlak a teplota výfukových plynů. Tím se automaticky zvýąí otáčky turbodmychadla a stoupne plnicí tlak, tedy mnoľství dodávaného vzduchu.

    Na obrázku o330 je schématicky znázorněno spřaľení turbodmychadla 2 s přeplňovaným motorem 1. U automobilových motorů je poľadován potřebný plnicí tlak v celém poměrně ąirokém rozmezí provozních otáček a zatíľení motoru. Proto jiľ zmíněná "automatická" regulace otáček turbíny nevyhovuje. Turbodmychadlo se tedy navrhuje pro potřeby motoru zejména v jeho nízkých otáčkách. Aby při vysokých otáčkách a velkém zatíľení nedoąlo k nadměrnému zvýąení plnicího tlaku a tím k vyąąím spalovacím tlakům ve válcích s následným detonačním hořením, je nutno pouľít ventilu 3 regulujícího tlak. Ventil omezí otáčky turbíny tím, ľe odvádí část výfukových plynů přímo do výfuku.

    U novějąích systémů se provádí regulace plnicího tlaku elektronicky. Princip takové regulace je schématicky zakreslen na obr. o331. Velikost plnicího tlaku, při níľ dochází k otevření regulačního ventilu (3 v obr. o330) není určována mechanicky, předepnutím pruľiny ventilů. Vyuľije se střídavého zapínání a vypínání elektromagnetického ventilu, který je rovněľ připojen k sacímu potrubí.

    Jeho otvíráním a zavíráním se "odvětrává" část přetlaku přicházejícího ze sacího potrubí, kterým se řídí velikost tlaku otevírajícího regulační ventil plnicího tlaku.

    Elektromagnetický ventil je ovládán z řídicí jednotky podle signálů ze snímače tlaku v sacím potrubí, případně otáček motoru a daląích snímačů. Tak je moľno měnit plnicí tlak motoru podle více parametrů.

    Některé systémy jsou vybaveny i moľností krátkodobého větąího zvýąení plnicího tlaku při zrychlování s plným otevřením ąkrticí klapky (plynu). Tím se zvýąí výkon motoru, coľ je výhodné např. během předjíľdění. Po určité krátké době (např. 10 s) vrátí řídicí jednotka plnicí tlak k jeho normální maximální mezi i beze změny jízdního reľimu.

    Tento způsob ale není nejlepąí, a to nejen z hlediska vyuľití energie výfukových plynů. Proto se hledaly moľnosti energeticky výhodnějąí regulace. Jednou z nich je proměnná geometrie turbíny. Tou se plynule mění aerodynamické charakteristiky turbíny a tak můľe být vyuľito celkové energie výfukových plynů.

    Tento způsob má proti předchozím i přednost v moľnosti řízení zpětného tlaku výfukových plynů, zvl. ve vyąąích otáčkách. Přílią vysoký zpětný tlak způsobuje zhorąení výměny náplně. Ve válcích zůstávají horké zbytky spálené směsi a zvyąují sklon k detonačnímu hoření při spalování čerstvé směsi.

    Srovnáním průběhů plnicího tlaku v závislosti na otáčkách u turbodmychadla s proměnnou geometrií turbíny, turbodmychadla s výpustným ventilem a bez vnějąí regulace je na obr. o332.

    Z obrázku vyplývá, ľe nejvýhodnějąí průběh plnicího tlaku v celém rozmezí otáček motoru je právě u turbodmychadla s proměnnou geometrií turbíny.

    Změna geometrie se provádí natáčením stavitelných vodicích lopatek 2 (viz obr. o333) otočně uloľených na prstenci pevně spojeném s tělesem turbodmychadla 1. Natáčení vodicích lopatek je řízeno stavěcím prstencem 3, opatřených profilem pilových zubů. Natočením tohoto prstence se mění úhel sklonu vodicích lopatek a tím i mnoľství vzduchu proudícího na lopatky hnacího kola turbíny. Natočení vodicích lopatek s minimálním a maximálním úhlem je zobrazeno na obrázku o334. Ovládání stavěcího prstence se provádí obdobným způsobem jako u přepouątěcího ventilu výfukových plynů.

    Jinou moľností je dvoudmychadlové sekvenční přeplňování. Bylo vyvinuto fou Mazda, zejména pro motory s krouľivým pohybem pístu (Wankel). V systému je pouľito dvou turbodmychadel. Jedno z nich, označované jako primární, je v činnosti jiľ při nízkých otáčkách a malých zatíľeních motoru. Ve vyąąích otáčkách a při velkém zatíľení motoru je přeplňování prováděno jak primárním, tak sekundárním turbodmychadlem (viz. obr. o335).

    Výfukové plyny jsou k turbíně primárního turbodmychadla přiváděny bez omezení, zatímco k sekundárnímu turbodmychadlu je jejich přívod omezován ventilem ovládání turba. Ten je tvořen kotoučem, který je táhlem ovládán od pneumaticky řízeného stavěcího členu, obr. o336a. Pro zlepąení těsnicího účinku je kotouč přitlačován k ventilovému sedlu tlakem výfukových plynů, působícím jako zpětný tlak. Protoľe síla potřebná k otevření kotouče musí tento zpětný tlak překonat, je stavěcí člen "posilován" přetlakem a podtlakem. Tyto jsou k němu přiváděny z různých míst sacího potrubí přes elektropneumatické ventily.

    Kotouč je proveden jako mezikruľí, jehoľ středový otvor je uzavírán zátkou (obr. o336b), a pracuje ve dvou krocích. V prvém se zátka zvedne menąí silou a tím poklesne rozdíl v tlacích před a za kotoučem. Ve druhém kroku pak můľe být kotouč plně otevřen menąí silou.

    Toto uspořádání je potřebné, aby nedoąlo k selhání otevření přívodu výfukových plynů ke druhé turbíně, čímľ by vzrostl průtokový odpor výfukového traktu a tím i zpětný tlak.

    Aby se zabránilo průtoku vzduchu přetlakovaného primárním turbodmychadlem zpětně do sekundárního dmychadla, je v potrubí klapka ventilu ovládání náplně (viz obr. o335), která je v nízkých otáčkách motoru uzavřena. Otevírána a uzavírána je obdobným pneumaticky řízeným stavěcím členem. K němu se přivádí podtlak ze sacího potrubí přes elektropneumatický ventil.

    V přechodné oblasti otáček by po otevření ventilu turba trvalo určitou dobu, neľ by otáčky sekundárního turbodmychadla dosáhly hodnoty nezbytné pro potřebný plnicí tlak. Tím by doąlo k přechodnému poklesu kroutícího momentu motoru. Aby se tomu předeąlo, je systém opatřen obtokovým kanálem uzavřeného ventilu ovládání turba, obr. o337. Tento kanál je otvírán ventilem předkontroly turba, sestávajícím opět z mechanické klapky a pneumatického stavěcího členu s elektropneumatickým ventilem, který reguluje tlak pro stavěcí člen podle otáček motoru.

    Otevíráním obtokového kanálu se k turbíně sekundárního dmychadla přivádí určité mnoľství výfukových plynů a tato se předběľně roztočí. Přídavný plnicí tlak vąak bude toto turbodmychadlo dodávat aľ po otevření klapky ventilu ovládání dávky.

    Před tímto jsou výfukové plyny za turbínou odváděny k jejímu vstupu zpětným kanálem. Průtok plynů je ovládán ventilem stejné konstrukce jako dříve popsané, tj. klapkou natáčenou pneumatickým stavěcím členem. Tento ventil, nazývaný ventilem odlehčení náplně, se uzavře krátce před tím, neľ má být otevřen ventil ovládání turba, aby se k motoru přivedl i plnicí tlak sekundárního turbodmychadla. Protoľe je uzavřen i ventil ovládání náplně, bude turbína tohoto dmychadla odlehčena. Je to dáno tím, ľe vzduch, který dmychadlo nasává, nemá kam postupovat. Tím se otáčky turbíny prudce zvýąí a po otevření ventilu ovládání turba a současně s ním i ventilu ovládání náplně, bude pokles plnicího tlaku velmi malý.

    Výąe popsanou činnost ozřejmuje obr. o338. Zde je vyznačen průběh plnicího tlaku (horní část) a průběh rychlosti otáčení sekundárního turbodmychadla v závislosti na čase, počínaje okamľikem otevření ventilu předkontroly turba. V obou částech obrázku jsou čárkovaně zakresleny průběhy, které by nastaly při pouľití pouze ventilu ovládání turba. Pokles plnicího tlaku by byl poměrně velký a dosaľení jeho potřebné velikosti by nastalo za deląí dobu. Chod motoru by byl dosti nerovnoměrný.

    Čerchovanou čarou jsou zakresleny průběhy vznikající s ventilem předkontroly turba. Po jeho otevření se otáčky sekundárního turbodmychadla zvyąují jeątě před otevřením ventilu ovládání turba, takľe pokles plnicího tlaku po jeho otevření bude menąí a krátkodobějąí.

    Plnou čarou jsou vyznačeny průběhy dosahované činností vąech uvedených ventilů. Průběh zvyąování rychlosti po otevření ventilu předkontroly turba bude po uzavření ventilu odlehčení náplně mnohem strmějąí a rychlost potřebná pro plnicí tlak je dosaľena jiľ před otevřením ventilu ovládání turba.

    Proto bude pokles plnicího tlaku nepatrný a kroutící moment motoru zůstane v celém rozsahu otáček a zatíľení zachován.

    Řízení činnosti takového systému je moľné provádět pouze elektronicky. Navíc je třeba zabezpečit, aby se při výskytu detonačního hoření zmenąoval plnicí tlak obdobně jako u jiných způsobů přeplňování, tj. pomocí přepouątěcího ventilu. Tento vąak není v obrázcích vztahujících se k systému dvou turbodmychadel zakreslen. Jeho funkce je totiľ od nich zcela nezávislá. Do činnosti je uváděn pouze při překročení maximálně přípustného plnicího tlaku, a» je to v jakékoli pracovní oblasti motoru.

    I kdyľ bývá provedení turbodmychadel pro různá pouľití odliąné, větąinu konstrukčních řeąení mají obdobných. Proto je moľno uvést jejich obecné nevýhody společně.

    Předevąím je to skutečnost, ľe jsou "nástavbou" horkého výfukového potrubí. Čili musí být zhotoveny z materiálů odolných vůči vysokým teplotám.

    Jejich lopatková kola se otáčejí velmi vysokou rychlostí, dosahují otáček vyąąích neľ 100 000 ot/min. Loľiska musí být proto nepřetrľitě mazána olejem přiváděným z vnějąí nádrľe samostatným potrubím. Olej, přiváděný k loľiskům hřídele spojující lopatková kola turbíny a dmychadla, je nejen maľe, ale i chladí. U některých provedení je pouľito i přídavného kapalinového ochlazování skříně, ve které jsou loľiska uloľena. K ochlazování chladicí kapaliny se pak pouľívá vnějąího chladiče, podobně jako pro chlazení motoru. Přídavným ochlazováním skříně se předchází varu oleje při nadměrném zvýąení teploty, např. při zastavení velmi teplého motoru. Varem oleje by docházelo ke sníľení ľivotnosti loľisek.

    Příklad takovéto konstrukce je na obr. o339. Na výfukové potrubí se upevňuje kryt turbíny 1, který směruje výfukové plyny na její lopatkové kolo 2. Po průchodu turbínou jsou plyny krytem odváděny dále do výfuku.

    Přebytečné plyny procházejí mimo turbínu, přímo do výfuku, obtokovým kanálem, který je otevírán regulačním (přepouątěcím) ventilem s táhlem 3.

    Lopatková kola turbíny a dmychadla 7 jsou společně upevněna na hřídeli 4. Hřídel je oboustranně uloľena v loľiscích, ke kterým se přivádí mazací a chladicí olej kanálky z olejového přítoku 6. Skříň, ve které jsou loľiska uloľena, je ochlazována kapalinou
Voda s nemrznoucí směsí.
přiváděnou průtokem 5. Dmychadlo je mimo lopatkové kolo tvořeno i krytem 8, který sbírá vzduch přicházející ze vzduchového čističe a po stlačení jej směruje do sacího potrubí motoru.

Mechanicky poháněné dmychadlo

    Mimo nevýhody zmíněné v předchozí části, mají turbodmychadla jeątě dvě daląí, které jsou pro činnost motoru dosti podstatné.

    Je to rychlost reakce na změnu výkonu motoru. Při náhlé potřebě zvýąit výkon dochází zpravidla ke vstříknutí větąího mnoľství paliva. V prvním okamľiku je vąak k dispozici méně vzduchu, neľ je potřebné pro zachování ľádoucího sloľení směsi. Tím dochází ke zhorąení emisí a ke zvýąení teploty výfukových plynů nad normální hodnotu, dokud se otáčky turbodmychadla nezvýąí na nový provozní stav.

    Druhý problém spočívá v tom, dmychadlo stlačuje vzduch pro čerstvou náplň. Přitom stoupá nejen jeho tlak, ale i teplota. S rostoucí teplotou klesá hustota vzduchu, coľ se projeví nepříznivě na sloľení směsi, zejména při vysokých plnicích tlacích. Navíc, mimo změny sloľení směsi, se můľe zvýąení teploty vzduchu (a tím i směsi) projevit vznikem detonačního hoření, tj. klepáním motoru. Proto se při vysokých plnicích tlacích vzduch po stlačení v dmychadle ochladí před vstupem do válce v chladiči plnicího vzduchu. Tím dochází ke zvětąení hmotnosti čerstvé náplně a relativně chladná čerstvá náplň sníľí teplotu válce. To se projeví příznivě jak zlepąením emisí, tak zvýąením odolnosti proti vzniku klepání motoru.

    Mechanicky poháněná dmychadla jsou do značné míry prosta těchto nedostatků. Dmychadlo je poháněno přímo od motoru, se kterým je spojeno pevným mechanickým převodem. Tím, ľe je zařazeno jen na "studené" straně motoru, můľe být pouľito i pro velmi vysoké plnicí tlaky, nebo» teplota výfukových plynů na něj nemá vliv.

    V důsledku mechanického spojení reaguje přeplňování na změny otáček bez zjevného zpoľdění.

    Pro automobilové motory jsou vhodná jen dmychadla, jejichľ dopravované mnoľství se mění s otáčkami lineárně, tj. objemová dmychadla. Jejich tlakové poměry jsou na otáčkách nezávislé, takľe i při malých objemových proudech mohou vytvářet vysoké tlaky. Objemový proud je na tlakových poměrech nezávislý a přibliľně přímo úměrný otáčkám. Nemají ľádnou nestabilní provozní oblast.

    Nejvhodnějąím typem mechanicky poháněného dmychadla je ąroubové dmychadlo Lynsholmovo (obr. o340). Jeho rotory mají tvar ąroubových kol s velkým stoupáním. Hlavní výhodou je postupné stlačování vzduąniny. Proto má i při vyąąím stupni stlačení poměrně vysokou účinnost mezi 0.6 - 0.8$. Otáčky se pohybují v rozmezí 2 000 - 15 000 ot/min.

    Příznivé parametry Lynsholmova dmychadla vedly fu Mazda k jeho pouľití u silně přeplňovaného (supercharging) motoru, pracujícího s tzv. Millerovým cyklem. U Millerova cyklu se sací ventily motoru uzavírají předčasně nebo opoľděně v porovnání s Ottovým cyklem. Tím se pracovní expanzní zdvih motoru s Millerovým cyklem proti kompresnímu zdvihu prodluľuje, zatímco při Ottově cyklu jsou oba zdvihy stejné.

    Proto u motorů s Ottovým cyklem se při zmenąení kompresního poměru sníľí také expanzní poměr, zatímco u Millerova cyklu můľe zůstat expanzní poměr vysoký i kdyľ se kompresní sníľí. Protoľe termodynamická účinnost motoru je značně ovlivňována expanzním poměrem (jmenovitý kompresní poměr) a málo pracovním kompresním, můľe být u motorů s Millerovým cyklem udrľena vysoká bez vzniku detonačního hoření (klepání motoru).

    Jak bylo výąe uvedeno, mění se pracovní kompresní zdvih, tj. jeho délka při kompresi náplně, časným nebo pozdním uzavíráním ventilů. Při časném uzavírání se dosáhne vyąąího kroutícího momentu, ale vzhledem ke kratąí době sání se sníľí objemová účinnost při vyąąích otáčkách a značně vzrostou poľadavky na plnicí tlak (viz obr. o341, čárkovaně vyznačené průběhy). Tím velmi vzroste tepelné i mechanické zatíľení Lynsholmova dmychadla.

    Pro automobilové motory, které pracují v ąirokém rozmezí provozních otáček, je tedy mnohem vhodnějąí pozdní uzavírání. Toto vyplývá z průběhů obou veličin vyznačených v obr. o339 plnou čarou.

    Při pozdním uzavírání ventilů sání je niľąí teplota směsi během kompresního zdvihu, coľ umoľňuje pouľít větąího předstihu záľehu. Tím stoupne výkon motoru a kompenzují se ztráty na pohon dmychadla.

    Provedení sací soustavy s Lynsholmovým dmychadlem je zjednoduąeně zakresleno na obr. o342. Nasávaný vzduch je za ąkrticí klapkou stlačován v Lynsholmově dmychadle, za kterým se ochlazuje v mezichladiči, aby se odstranilo zvýąení teploty vzduchu vlivem jeho stlačení. Po dostatečném ochlazení je vzduch vháněn do sacího kanálu s pozdním uzavíráním ventilu. Mnoľství proudícího vzduchu je řízeno ąkrticí klapkou u vstupní strany dmychadla a ventilem obtokového vzduchu zařazeným mezi vstup a výstup dmychadla. Touto cestou se vrací nadbytečný vzduch.

    Fa Mazda prováděla srovnávací měření motoru o obsahu 2 254 ccm s Millerovým cyklem s motorem 1 995 ccm s přirozeným sáním a se vznětovým motorem o obsahu 1 997 ccm přeplňovaným turbodmychadlem. Vąechny motory byly ąestiválcové, typu 60° V. Jmenovitý kompresní poměru u motoru s Millerovým cyklem byl nastaven stejně jako u motoru s přirozeným sáním. Jeho pracovní kompresní poměr pak byl nastaven časováním uzavírání sacího ventilu, aby byl srovnatelný s poměrem motoru přeplňovaného turbodmychadlem.

    Nastavení motorů je shrnuto v tabulce.

Parametry motorů
 Millerův cykl Přirozené sání Turbodmychadlo
Vrtání x zdvih [mm] 80.3 x 74.2 78 x 69.6 74 x 77.4
Objem [ccm] 2 254 1 995 1 997
Jmenovitá komprese 10.0 10.0 8.0
Počet ventilů, druh 24, DOHC 24, DOHC 18, OHC
Otevření sacích 2° před HÚ 5° před HÚ 5° před HÚ
Uzavření sacích DÚ po 70° DÚ po 35° DÚ po 38°
Uzavření výfukových HÚ po 5° HÚ po 5° HÚ po 10°
Pracovní komprese 7.6 9.4 7.4

    Z prováděných srovnávacích měření vyplynulo, ľe motor s Millerovým cyklem má o 10 - 15 % niľąí spotřebu neľ motor s přirozeným sáním. Větąí úspora je při niľąích zatíľeních motorů. Pro srovnávání způsobů přeplňování je vąak vhodnějąí nárůst plnicího tlaku po otevření ąkrticí klapky v sacím potrubí.

    V obr. o343 jsou zakresleny průběhy plnicího tlaku a to čerchovanou čarou pro jednoduché turbodmychadlo, čárkovanou pro dvouturbodmychadlový sekvenční systém a plnou pro Lynsholmovo dmychadlo s Millerovým cyklem. Z obrázku je zřejmé, ľe mechanické dmychadlo zajistí nejen nejvyąąí plnicí tlak, ale jeho téměř maximální hodnoty je dosaľeno jiľ po 1 sekundě. Tedy během doby, po kterou bude plnicí tlak sekvenčního dvoudmychadlového systému jeątě mírně klesat. Ten pak po sekundě začne poměrně rychle narůstat a po daląí sekundě dosáhne svého prvního maxima, blízkého plnicímu tlaku Lynsholmova dmychadla.

    Nejnepříznivějąí stav je u jednoduchého turbodmychadla, jehoľ plnicí tlak po počátečním poklesu zprvu pozvolna roste, pak rychleji, ale jeho maximum je téměř o 50 % niľąí, neľ u Lynsholmova dmychadla.

    Z průběhů lze odvodit, jak se bude při různých způsobech přeplňování motor během zrychlení po seąlápnutí plynového pedálu chovat.

    Mazda prováděla i vozidlové zkouąky. Při nich byl zmíněný motor s Millerovým cyklem porovnáván se ąestiválcovým V motorem o obsahu 3 000 ccm s přirozeným sáním.

    Z průběhu kroutícího momentu a výkonu v závislosti na otáčkách motoru, zakreslených v obr. o344 vyplývá, ľe přes niľąí objem má motor s Millerovým cyklem výkon v celém rozsahu otáček vyąąí. Jeątě příznivějąí stav je u kroutícího momentu motoru, který je nejen vyąąí, ale i mnohem rovnoměrnějąí.

Proměnný kompresní poměr

    Zachování průběhu kroutícího momentu motoru při zmenąení jeho objemu je způsob, jak podstatně sníľit spotřebu. Je to umoľněno tím, ľe pouľitím různých způsobů optimalizace funkce motoru (popsaných v předchozím) je dosahováno větąí termodynamické účinnosti. Závislost zlepąení úspory paliva na procentovém zmenąení objemu motoru je uvedena v obr. o345a.

    Jako výchozí bod je pouľit moderní čtyřventilový motor. Zmenąení jeho objemu o 10 - 20 %, při zachování kroutícího momentu, přináąí úsporu paliva 4 - 10 %. Lze jej realizovat řízením předstihu na mezi klepání, časováním ventilů a daląími opatřeními.
Automatické řazení převodového stupně, vypínání válců při částečném zatíľení atd.

    Přeplňováním motorů je moľno objem zmenąit o 30 - 40 %, takľe se dosáhne sníľení spotřeby o 10 - 22 %. Jestliľe se pouľije vysokotlakého přeplňování a spolu s ním motoru s proměnným kompresním poměrem, je moľno zmenąit objem o 45 - 55 %. Odpovídající sníľení spotřeby dosahuje aľ 30 %.

    Princip způsobu dovolujícího řídit kompresní poměr motoru je uveden v obr. o346. Poměr je měněn klikovým pohonem. Natáčením excentru se mění efektivní délka ojnice a tím i zdvih pístu. Změnou kompresního poměru se předchází vzniku detonačního hoření při velkém zatíľení, nebo naopak nevhodně nízké hodnotě poměru při malém zatíľení.

Chudé směsi

    Prostřednictvím katalyzátorů a přidáváním sekundárního vzduchu není ovlivňován proces spalování probíhající v motoru. Lze jej vąak ovlivnit tvarem spalovacího prostoru, časováním ventilů, recirkulací výfukových plynů, kompresním poměrem, okamľikem záľehu nebo sloľením směsi.

    Zejména sloľení směsi, tj. směąovací poměr udávaný vzduchovým číslem lambda, výrazně ovlivňuje jak úroveň ąkodlivých emisí vznikajících během spalování, tak spotřebu paliva.

    Pouľitím směsi s přebytkem vzduchu se sniľují hodnoty emisí HC a CO aľ k minimu pro daný motor. Rovněľ spotřeba paliva klesá. Aby ale nedocházelo ke zhorąení jízdních vlastností, musí být zlepąována konstrukční řeąení motoru a systémy přípravy směsi. Také okamľik záľehu musí být lépe přizpůsoben. Pouľívá se elektronického tvarování předstihových charakteristik a bezrozdělovačového rozdělení vn ke svíčkám válců motoru.

    Při ochuzení směsi ale dochází k nárůstu koncentrace oxidů dusíku (NOX), které nemohou být redukovány katalyzátorem současně pouľívaného řeąení.

    K dodrľení přísných emisních mezí je potřeba pouľít katalyzátor i pro CO a HC, avąak tento je oxidačního typu, takľe u chudých směsí potíľe nevznikají.

    Problematika zapalování chudých směsí byla popsána v částech o tyristorovém a bezrozdělovačovém zapalování. V daląím bude pozornost věnována pouze přípravě směsi od okamľiku vstřiku přísluąné dávky paliva k přiváděnému vzduchu, do okamľiku záľehu. Tento interval přípravy významně ovlivňuje jak zápalnost směsi, tak zejména úplnost shoření dávky paliva. V řadě případů je důleľitá i úprava proudu vzduchu předcházející vstříknutí paliva.

    Pokud by nedoąlo z jakýchkoliv důvodů k úplnému shoření paliva, roste jak měrná spotřeba,
Spotřeba vztaľená na jednotkový výkon.
tak úroveň emisí HC. Tyto důvody tvoří dvě skupiny problémů. Při nízkých provozních teplotách dochází k ochuzení směsi v důsledku kondenzace paliva na studených částech motoru. Toto palivo se během pracovního cyklu nespálí a jeho zbytky přispívají k nárůstu emisí HC.

    U motorů spalujících chudé směsi je důsledkem tohoto "zředění" sníľená rychlost hoření, takľe v některých provozních reľimech nemusí dojít k úplnému shoření směsi.

    Přístup k řeąení těchto problémů se liąí podle druhu vstřikování
Přímé - do spalovacího prostoru, nepřímé - do sacího kanálu.
a také podle způsobu omezení úrovně emisí ąkodlivin.
Třísloľkový katalyzátor - spalování chudých směsí.

Třísloľkový katalyzátor

    Motory jím vybavené pracují se stechiometrickou směsí. K ochuzení by mohlo dojít pouze kondenzací paliva při studeném startu a krátce po něm, během zahřívání motoru. Toto se kompenzovalo krátkodobým obohacením směsi podle skutečné provozní teploty motoru. Tím zůstala zápalnost směsi i rychlost jejího hoření zachována.

    Stálé zpřísňování emisních předpisů si vynutilo hledat cesty, jak potlačit nepříznivé důsledky zbytků nespáleného paliva následkem obohacení. Kromě toho je teplota hoření obohacené směsi niľąí neľli stechiometrické, čímľ se prodluľuje doba ohřátí katalyzátoru, případně i lambda snímače, na potřebnou teplotu. Jistým zlepąením je vyhřívaný snímač a elektricky ohřívaný katalyzátor. Přesto je ale vhodnějąí opatření, které by omezilo kondenzaci směsi.

    U motorů se vstřikováním do sacího kanálu se palivo nevstřikuje na sací ventil, ale na elektricky vyhřívanou destičku (obr. o347). Vyhřívání se mění v závislosti na teplotě motoru.

    Tento způsob pouľívá např. fa Saab u nových motorů vybavených katalyzátorem s kovovým nosičem katalytické vrstvy. Katalyzátor je umístěn velmi blízko motoru, takľe rychle dosáhne provozní teploty.

    Jinou cestu volí fa Mazda. Vychází z principu, ľe spalovací poměry u studeného motoru je moľno zlepąit turbulencí nasávaného vzduchu. Tohoto je vyuľito v řeąení, které vyjadřuje zjednoduąený nákres uspořádání motoru, uvedený v obr. o348.

    Při startu a volnoběľném zahřívání motoru je ąkrticí klapka v sacím potrubí uzavřena. Volnoběľný vzduch prochází do sacího kanálu přes zvláątní díl 1, ve kterém je rozviřován, takľe ke vstřikovací trysce 2 přichází daląím potrubím jiľ turbulentní proud. Tím je značně omezena moľnost kondenzace vstřikovaného paliva na studené stěně sacího kanálu.

    Ke zlepąení poměrů přispívá i regulované časování sacích ventilů urychlující průběh nasávání čerstvé směsi do válců.

    Ve výfukovém kanálu jsou zařazeny dva vyhřívané lambda snímače. První z nich 3 je umístěn před třísloľkovým katalyzátorem 5, druhý 4 je vloľen mezi oxidační a redukční část katalyzátoru. Úkolem snímače před katalyzátorem je nastavování sloľení směsi na zaprogramovanou hodnotu od okamľiku, kdy tento bude vyhřát na minimální provozní teplotu.

    Druhý snímač porovnává obsah kyslíku před a za oxidační částí katalyzátoru. Podle rozdílu vyhodnocuje, zda je katalyzátor vyhřát k teplotě potřebné ke katalytické činnosti. Po jejím dosaľení začíná regulace sloľení směsi na stechiometrickou hodnotu potřebnou pro potlačení vąech tří ąkodlivých sloľek emisí.

    Pro rychlejąí ohřátí soustavy katalyzátoru a lambda snímačů je výfukové potrubí 6 krátkodobě vyhříváno. Tím se zvýąí teplota výfukových plynů, která katalyzátor, případně i lambda snímače, udrľuje v provozním stavu.

    Na jiném principu je zaloľeno řízení spalování vířivým vrstvením, vyvinuté anglickou firmou Ricardo Consulting Engineers pro motory se čtyřmi ventily v kaľdém válci. Vzduch je do válce nasáván běľným sacím potrubím a palivo se vstřikuje do jednoho ze sacích kanálů. Teprve připravená směs se ąíří ve válci řízeným pohybem. K řízení pohybu směsi je vyuľíváno i recirkulace výfukových plynů. Tyto jsou ve válci vrstveny, coľ umoľňuje pouľít mnohem větąí dávky recirkulace, neľ bez vrstvení.

    Pohyb směsi ve válci je buď spirálovitý vír nebo překlápění,
Viz obr. o349, ve kterém je uvedeno i neřízené ąíření směsi.
případně kombinace obojího. Je to závislé na zatíľení motoru. Jednotlivé reľimy vyplývají z obrázků o350a aľ o350d.

    Ve volnoběhu (obr. o350a) se směs ąíří spirálovým vířením. To vzniká tím, ľe nasávaný vzduch je do válce přiváděn pouze sacím kanálem, do kterého se vstřikuje palivo. Druhý sací ventil je uzavřen. Vstříknutím paliva mimo osu válce dochází k víření vzniklé směsi. Excentricky je umístěna i zapalovací svíčka. Jak je obvyklé, ve volnoběhu se recirkulace výfukových plynů nepouľívá.

    Vyuľije se aľ při částečném zatíľení motoru a vytváří překlápění směsi. K řízení překlápění slouľí systém pouľívající proměnného maximálního zdvihu ventilu druhého sacího kanálu. Sedlo tohoto ventilu je upraveno vybráním dle obr. o351.

    Při menąím maximálním zdvihu ventilu proudí nasávané recirkulované plyny pouze kolem horní strany sacího potrubí, jak je označeno plnou ąipkou. Přitom dochází k překlápění směsi. Jestliľe je nastaven větąí maximální zdvih, můľe nasávaný plyn proudit kolem celého obvodu ventilu a překlápění směsi nevzniká.

    Stupeň překlápění je závislý na mnoľství recirkulovaných plynů přiváděných při částečném zatíľení motoru. Při menąím částečném zatíľení se přivádí malé mnoľství recirkulovaných plynů, takľe překlápění je malé a pohyb směsi ve válci je kombinací víření a překlápění (o350b). Tím jednak dochází k vytváření homogenní směsi a mimo to se do ní přimísí recirkulované plyny. Teplota hoření bude niľąí a tedy se sníľí i úroveň emisí NOX.

    Se zvyąováním částečného zatíľení je zvětąováno mnoľství recirkulovaných výfukových plynů. Jsou přiváděny sacím kanálem s ventilem upraveným na řízení překlápění směsi. Palivo je opět vstřikováno do sacího kanálu, kterým je nasáván čerstvý vzduch. Vzhledem k intenzivnímu proudu směsi i výfukových plynů dochází ve válci pouze k překlápění recirkulovaných plynů a dávka náplně se v něm přirozeně vrství. Vznikají dvě symetrické oblasti, jedna se směsí, druhá s recirkulovanými plyny (o350c).

    Je to dáno tím, ľe obě sloľky vstupují do válce rozdílnými sacími kanálu a nemísí se před vstupem do spalovacího prostoru, jak je tomu u normální recirkulace výfukových plynů. Tak je moľno podstatně zvýąit objem recirkulace a výrazně omezit emise NOX. Protoľe sloľení směsi v části válce je blízké stechiometrické hodnotě, směs dobře shoří a emise HC nevzrostou.

    Při daląím zvyąování zatíľení motoru se dosáhne bodu, kdy je pro spalování potřeba více vzduchu, neľ je moľno přivést jediným sacím kanálem. Proto se vzduch pro náplň přivádí i druhým sacím kanálem, který byl dosud pouľíván pro recirkulované plyny. Přitom je maximální zdvih jeho ventilu nastaven na větąí hodnotu, takľe překlápění směsi bude malé. Excentrická poloha svíčky poskytuje přijatelné poľadavky na oktanové číslo paliva (o350d).

    Vzhledem ke sníľení emisí NOX zvýąeným procentem recirkulace výfukových plynů je moľno mírně ochudit směs proti stechiometrické hodnotě, která je potřebná pro maximální účinnost redukce vąech tří sloľek, a tak dosáhnout sníľení spotřeby zhruba o 6 - 7 %.

Motory spalující chudou směs

    Na úroveň emisí ąkodlivých sloľek ve výfukových plynech má velký vliv součinitel přebytku vzduchu lambda. Aby byl podíl CO ve výfukových plynech malý, musí se směs ochudit minimálně na lambda = 1.1. Aby se chudé směsi daly spalovat bez vynechávání pracovních cyklů motoru, musí být ve vąech válcích jejich sloľení stejné a v průběhu jednotlivých cyklů se můľe jen málo měnit. To se nejsnadněji dosáhne sekvenčním vícebodovým vstřikováním. Při akceleraci vozidla nebo studeném startu a během následného zahřívání nesmí být sloľení směsi "obohacováno} pod lambda = 1.0.

    Emise HC dosahují minima při lambda přibliľně 1.1. Při daląím ochuzování úroveň emisí zase roste. Je to způsobeno vynecháváním spalování; obvykle pocházejícího od zhasnutí plamene u studených stěn válce. Zlepąení se dosáhne vrstvením směsi, zvýąením rychlosti jejího pohybu po zaľehnutí a také pouľitím dvou zapalovacích svíček umístěných co nejblíľe stěny válce.

    Maximum emisí oxidů dusíku (NOX) je při lambda přibliľně 1.1, protoľe tehdy jsou ve spalovacím prostoru vysoké teploty a dostatek kyslíku. Emise NOX se mohou omezit přidáním přesně dávkovaného mnoľství výfukových plynů do proudu čerstvého vzduchu, tedy elektronickým řízením jejich recirkulace. Tím se sníľí výhřevnost směsi a teplota spalování.

    V poslední době se stává problémem i obsah oxidu uhličitého (CO2) ve výfukových plynech. Jeho obsah je nejvyąąí při stechiometrickém sloľení směsi a s ochuzováním klesá. Předpokládá-li se správná funkce zapalování, je to dáno niľąí spotřebou paliva. Proto mají na sníľení úrovně emisí CO2 vliv vąechna opatření zmenąující spotřebu.

    Pro správné spalování záľehových motorů je důleľité, aby směs paliva se vzduchem byla homogenní. Toho nelze u současných způsobů vstřikování paliva dosáhnout. Proto je nutné pouľít řízení pohybu vzduchu ve válci kombinací spirálového víření a překlápění, s malými změnami cykl od cyklu. Nízký stupeň překlápění a střední víření je náročné na časování vstřikování. Se středním překlápěním a středním vířením jsou naopak poľadavky na časování vstřiku mírnějąí, protoľe směs bude v době záľehu dostatečně homogenní.

    Aby se chudá nehomogenní směs snáze zaľehla, pouľívá se jejího vrstvení. V blízkosti zapalovací svíčky se nachází bohatąí směs, kterou lze velmi dobře zapálit, zatímco hlavní průběh spalování poté probíhá ve směsi chudé.

    Dříve se pouľíval způsob vrstvení směsi pomocí odděleného spalovacího prostoru. Do komůrky byla vstřikována bohatá směs druhým systémem přípravy. Jelikoľ je tento systém nákladný, není vhodný pro velkosériové pouľití. Navíc mají motory s rozděleným spalovacím prostorem velkou povrchovou plochu pracovního prostoru a tím i výrazně vyąąí emise HC.

    Spojením řízení pohybu vzduchu ve válci s časováním vstřikování i okamľiku záľehu tak, aby vstřikování bylo prováděno do blízkosti zapalovací svíčky a okamľiky vstřiku a záľehu byly vhodně sladěny, lze dosáhnout optimálního řeąení. Směs pak bude v okamľiku záľehu v okolí svíčky snadno zápalná.

    Nejvhodnějąím řeąením je přímé vstřikování paliva do spalovacího prostoru ve válci. Vstřikovací tryska je umístěna pod sacími hrdly, mezi oběma ventily (obr. o352).

    Úhel vstřiku se volí tak, aby docházelo k překlápění nasávaného vzduchu. Ve spojení s vířením vzduchu, vytvářeným v sacím kanále, se dosáhne dostatečně homogenní směsi jiľ během sacího zdvihu. Není tedy třeba přesně vázat okamľiky vstřiku paliva a záľehu směsi. Tento přístup je vhodný hlavně pro odstranění potřeby obohacovat směs při studeném motoru a akceleraci. Odstraní se ztráta paliva na stěnách sacího kanálu a za předpokladu dobrého rozpráąení vstřikovaného paliva je spalování stabilní.

    Zesílení pohybu nasávaného vzduchu provádí fa Nissan instalováním ąkrticí klapky s excentrickým výřezem, která slouľí jako ventil řízení víření. Umís»uje ji u vstupu sacího kanálu. Změnou polohy výřezu klapky lze dosáhnout víření, překlápění nebo kombinaci obojího.

    Při plném zatíľení motoru je klapka zcela otevřena, nedochází ke ztrátě výkonu způsobené omezováním proudění vzduchu.

    Podobný způsob pouľívá fa Toyota u svých motorů pro chudé směsi; klapka regulace víření je na vstupu spirálovitého sacího kanálu. Dále je pouľito regulace časování ventilů (viz obr. o325). Změnou časování ventilů a pouľitím vysokotlaké vstřikovací trysky s vířením kuľele vystřikovaného paliva se dosahuje dobrého rozpráąení v celém objemu spalovacího prostoru.

    Zjednoduąený nákres celého motoru je uveden na obr. o353. Potřebný tlak paliva, s ohledem na velmi malý rozměr jeho kapiček v kuľelu vystřikované prąky, vytváří vysokotlaké palivové čerpadlo umístěné na motorovém bloku.

    Protoľe časování ventilů je plynulé a můľe být vyuľito i pro řízení zatíľení motoru, je moľno nastavovat větąí otevření ąkrticí klapky, čímľ se zlepąí průtok plnicího vzduchu. Proto je motor vybaven elektronickým řízením ąkrticí klapky, která optimalizuje její otevření nejen podle seąlápnutí plynového pedálu, ale také dle provozních podmínek motoru s přihlédnutím k programu v paměti řídicí jednotky.

    Motor pracuje obvykle s částečným zatíľením, během kterého spaluje chudou směs. Nemůľe tedy být pouľito třísloľkového katalyzátoru. Proto je k potlačení emisí NOX pouľito recirkulace výfukových plynů a za oxidační katalyzátor je zařazen zásobníkový redukční katalyzátor, který emise NOX dále sniľuje.

Palivová ekonomie

    Jestliľe motor pracuje s malým zatíľením, je přívod směsi omezován obvykle přivíráním ąkrticí klapky. Tím dochází ke ztrátám paliva. U systémů se vstřikováním na tělese ąkrticí klapky přímo na klapce. U vícebodových, zejména se vstřikováním do sacího kanálu, vzrůstají ztráty při výměně náplně.

    Omezit tyto ztráty je moľné úpravou provozního reľim motoru tak, aby byl motor zatíľen natolik, ľe ąkrticí klapka bude co nejvíce otevřena. Ze způsobů současně pouľívaných u osobních automobilů jsou to automatické řazení převodových stupňů a vypínání jednotlivých válců motoru, případně jejich skupin.

Automatické řazení

    Vychází z poznatku, ľe kdyľ je odebírán určitý výkon motoru při niľąích otáčkách, máme niľąí měrnou spotřebu neľ pro stejný výkon při otáčkách vyąąích. Nejniľąí měrná spotřeba je pak při plném zatíľení motoru. Proto je vyuľíváno tzv. "těľąích" převodů a zaváděn rychloběh.

    Elektronický řídicí systém je podřízen mechanickému řeąení převodovky. Ta můľe být buď se stupňovitě měnitelným převodem nebo s plynule proměnným.

    Při stupňovitém provedení se pouľívá i více převodových stupňů, neľ je obvyklé u ručního řazení. To dovoluje dokonalejąí optimalizaci z hlediska palivové ekonomie.

    Vstupní informace pro řídicí systém přicházejí z následujících snímačů:

Snímač zatíľení motoru

    Obvykle snímá polohu ąkrticí klapky, nebo spolu s ní i podtlak v sacím potrubí.

Snímač maximálního otevření ąkrticí klapky

    Tzv. funkce "Kick down". Jde o koncový spínač spínaný při maximálním otevření klapky. Při jeho sepnutí nedojde k přeřazení na vyąąí převodový stupeň, i kdyľ by tomu otáčky odpovídaly. Jde o funkci určenou pro nouzový případ předjíľdění, kdy by přeřazení sníľilo kroutící moment na kolech a tím prodlouľilo předjíľděcí manévr.

Snímač otáček motoru

    Je obvykle společný i pro ostatní elektronicky řízené systémy.

Snímač rychlosti vozidla

    Obvykle snímá rychlost otáčení výstupního hřídele převodové skříně.

Páka volby reľimů

    Je to vícepolohový přepínač, který umoľňuje řidiči volit různé moľnosti. Nejčastěji jde o tyto volby:
Označení je větąinou shodné u vąech výrobců.

P
Převodová skříň i kola vozidla jsou zcela zablokována parkovací brzdou.
R
Poloha zpáteční rychlosti.
N
Převodová skříň i kola vozidla jsou plně odpojena od motoru.
D
Systém provádí automaticky změnu převodu v celém rozsahu dopředných stupňů. Řazení je řízeno řídicí jednotkou podle programu uloľeného v její paměti a signálů ze snímačů.
2
Vyąąí převodové stupně jsou zablokovány a řazení probíhá mezi niľąími převody s přihlédnutím k bezpečnosti jízdy vozidla.
1
Je pouľívána předevąím při brzdění vozidla motorem, např. při jízdě z kopce. Volí se nejniľąí převody, podle poměrů rychlosti vozidla, otáček motoru a změn průběhu obou veličin.

    Tato volicí páka bývá zpravidla doplněna daląími přepínači moľnosti řazení. Jde o zapínání a vypínání převodu do rychla (rychloběhu), dále přepínače reľimů jízdy ve třech druzích - normální, ekonomický a sportovní způsob.

    Poslední dobou bývají vozidla vyąąích tříd vybavena moľností zvolit mezi automatickým a poloautomatickým řazením. Automatické řazení probíhá, jak bylo výąe popsáno. Při poloautomatickém pouľívá řidič řadicí páky obvyklého provedení. Převodové stupně ale nejsou přeřazovány mechanicky, nýbrľ s vyuľitím elektronického řízení. Tím se zabraňuje neľádoucímu přeřazení, které by mohlo vést k poąkození motoru nebo hnacího ústrojí. Obvykle je součástí řadicí soustavy i automaticky ovládaná spojka, která pomáhá udrľovat optimální reľim řazení.

    Tyto systémy obvykle spolupracují se zapalovací a vstřikovací soustavou, aby při změnách zatíľení motoru během řazení nedocházelo k náhlým větąím změnám jeho otáček. Podle průběhu řazení se upravuje předstih záľehu a dávkování paliva.

Blokování válců

    V městském provozu a při nepřílią vysokých rychlostech jízdy pracují výkonné motory v dolní oblasti svého částečného zatíľení, kde je tepelná účinnost nejhorąí. Jestliľe se během částečného zatíľení přívod paliva k některým válcům přeruąí, pracují ostatní účinněji a spotřeba se sníľí. Jestliľe má být následně výkon motoru zvýąen a menąí počet válců k tomu nepostačuje, vrací se vyřazené válce do činnosti; buď jednotlivě nebo ve skupinách.

    Systém vypínání válců má výhodu v tom, ľe jsou směsí paliva se vzduchem plněny pouze činné válce a tyto pracují s minimálním ąkrcením. Nevyhnutelné ztráty paliva na ąkrticí klapce nebo při výměně náplně při částečném zatíľení motoru jsou značně sníľeny.

    Mimo to horké výfukové plyny cirkulují nepracujícími válci, aby je udrľely na provozní teplotě. To přispívá k zachování normální úrovně tření a tak se předchází zvýąenému opotřebení, které by jinak u "dojíľdějících válců" mohlo vzniknout (viz obr. o354).

    Příkladem můľe být systém C.E.M. fy Alfa, pouľitý na čtyřválcových motorech s obsahem 2 000 ccm. Při provozu motoru jsou podle podmínek zapínány 2 nebo 4 válce. Pracovní algoritmus je následující:

  • Při startu jsou vľdy zapnuty vąechny 4 válce.
  • Při zahřívání motoru pracují vąechny válce aľ do doby, neľ teplota chladicí kapaliny dosáhne 70°C.
  • Volnoběh při zahřátém motoru probíhá vľdy na 2 válce, pokud otáčky neklesnou pod 680 ot/min. Pak se zapnou vąechny 4 válce po dobu, neľ otáčky nevzrostou nad 1 600 ot/min.
  • V ostatních podmínkách se přepínání provádí podle otáček a zatíľení motoru následovně:
    • 2 válce v rozmezí 1 200 - 3 400 ot/min a při úhlech otevření ąkrticí klapky < 7°.
    • 4 válce při úhlu otevření ąkrticí klapky > 70° a otáčkách > 3 800 ot/min nebo < 1 200 ot/min.

    Zapnutí a vypnutí válců se mění podle toho, zda se otáčky motoru při přidávání plynu zvyąují, nebo zda je plynový pedál uvolněn a dochází k deceleraci motoru. Motor tak zůstává ve stálém tepelném stavu a nečinné válce jsou vľdy připraveny bez prodlení k činnosti.

    Jak vyplývá z popisu, v systému se vyuľívá snímače otáček motoru, polohy ąkrticí klapky a teploty chladicí kapaliny.

    U motorů s větąím počtem válců
6 válců a více.
mohou být tyto vypínány a zapínány jednotlivě. V takovém případě je třeba znát zatíľení motoru pro stanovení počtu zapnutých válců. Kromě předchozích čidel je nyní potřeba i snímače podtlaku v sacím potrubí.

    Na příkladu osmiválcového motoru typu V lze ukázat funkci podobných systémů.

    Jak vyplývá z tabulky, můľe motor pracovat se 4 - 8-mi válci.

Zapínání válců
zapnuté válce pořadí
1 3 7 2 6 5 4 8
8 + + + + + + + +
7 + + + + + - + +
6 + - + + + - + +
5 + - + + + - + -
4 + - + - + - + -

    Pro informaci o potřebě změnit počet zapnutých válců slouľí dva snímače podtlaku v sacím potrubí. Jeden udává minimální počet nově zapnutých válců, pokud výkon v daném reľimu nepostačuje. Druhý reaguje na podtlak asi 6-krát větąí, coľ signalizuje příliąné odlehčení motoru; počet válců je moľno sníľit.

Např. jestliľe motor pracuje se 4-mi válci a podtlak klesne pod dolní mez, zapne se válec 2 a motor bude pracovat na pět válců. Řídící jednotka provede asi po 300 ms otestování podtlaku. Pokud jeho hodnota zůstává pod dolní mezí, zapne se válec 8 a motor pracuje jako ąestiválec.

    Kdyľ podtlak dostatečně vzroste, počet pracujících válců se ustálí, jinak se přidá válec 3 a je-li třeba i válec 5. Nakonec tedy můľe pracovat vąech osm válců motoru.

    Naopak při překročení horní meze podtlaku je moľno sniľovat počty válců. Ze vąech osmi válců se nejprve vypne 5-tý, pokud je horní mez dále překročena, vypíná se válec 3, potom 8 a nakonec 2.

Tento systém vyvinutý americkou firmou Eaton byl pouľit na automobilech Marguis fy Mercury. Přinesl úsporu paliva v průměru o 10 - 15 % ve volnoběhu a při brzdění motorem poklesla spotřeba aľ o 40 %. Prokázalo se i zlepąení emisí HC a CO, avąak emise NOX byly vyąąí.

Vedlejąí emise

    Stále přísnějąí emisní předpisy vyľadují, aby vozidla nevydávala do okolí ľádné ąkodliviny, a to i v případě, ľe jsou mimo provoz. Takové emise pocházejí z klikové skříně nebo jde o palivové výpary vycházejících např. z nádrľe. Proto bývají vozidla vybavována systémy, které tyto ąkodliviny zachycují a vhodně je předávají do sacího potrubí. Pak jsou spáleny ve válcích.

Výpary z palivové nádrľe

    Tyto obsahují převáľně uhlovodíky (HC). Aby se zabránilo jejich ąíření do ovzduąí, jsou zachycovány v nádobce s aktivním uhlím, které má schopnost zachycovat palivo obsaľené v párách, obr. o355.

    Nádobka je objemově konstruována tak, aby zajią»ovala svoji funkci ve vąech provozních reľimech motoru. Palivo zachycené v nádobce během stání motoru, se pak za jeho chodu přivádí do sacího potrubí vlivem podtlaku, který v potrubí vzniká. Mnoľství regenerovaného proudu odpařeného paliva je závislé předevąím na rozdílu tlaku v sacím traktu a okolí. Přesné dávkování palivových výparů provádí řídicí jednotka prostřednictvím regeneračního ventilu, obr. o356, v závislosti na provozním stavu motoru.

    Ventil je v činnosti pouze při zapnutém zapalování a je otvírán signálem řídicí jednotky. Při jeho otevření začne palivo, uvolňované proudem vzduchu z aktivního uhlí, proudit do motoru. Není-li motor jeątě zahřát na provozní teplotu,
Obvykle nad 60°C.
zůstává ventil uzavřen.

Pozitivní odvětrávání klikové skříně

    Soustava pozitivního odvětrávání klikové skříně zabraňuje úniku nespálených zbytků paliva a výfukových plynů mimo katalyzátor do atmosféry.

    Nespálená směs proniká do klikové skříně při kompresním zdvihu "províváním" kolem pístních krouľků (viz obr. o357a). Jestliľe je píst v expanzním zdvihu, uniká malé mnoľství výfukových plynů podél pístu a krouľků do klikové skříně, jak je zřejmé z obr. o357b.

    Na krytu klikové skříně je z jedné strany umístěn ventil odvětrávání, který je spojen hadicí se sacím potrubím. Druhá hadice, přivádějící čerstvý vzduch ze vzduchového čističe, je připojena na druhou stranu krytu skříně, jak je zřejmé z obr. o358.

    Čistý vzduch 1 vstupující do čističe je nasáván do klikové skříně hadicí 2 přes ventil na jejím krytu. V klikové skříni se emise smísí s čistým vzduchem 3 a tato směs prochází odvětrávacím ventilem 4 a hadicí do sacího potrubí 5.

    Ve ventilu odvětrávání (obr. o359) je kuľelovitá klapka ovládání proudění. Podtlak v sacím potrubí a tlak v klikové skříni působí na klapku jako uzavírací síla. Předepnutí pruľiny tlačí klapku do polohy, při níľ je ventil otevřen.

    Ve volnoběhu nebo normálních jízdních rychlostech je klapka udrľována vysokým podtlakem v poloze, při níľ je ventil otevřen částečně. To je postačující, protoľe tlak ve válcích je nízký a tedy emise jsou malé.

    Vyąąí tlak ve válcích, který se vytvoří při chodu ve vysokých otáčkách nebo s velkým zatíľením, zvýąí emise v klikové skříni. Vzhledem k větąímu otevření ąkrticí klapky podtlak v sacím potrubí klesne a ventil se plně otevře.

    Jsou-li krouľky značně opotřebované, mohou emise přesáhnout mez danou nastavením ventilu. Ten se uzavře a tlak v klikové skříni vytlačí emise hadicí čistého vzduchu do čističe a odtud teprve postupují do sacího potrubí.

    Tento způsob, tj. pozitivní odvětrávání klikové skříně, je potřebný zejména u motorů s rotačním pohybem (Wankel), vzhledem k niľąí těsnosti kolem pístu.

    Závady této soustavy mohou ovlivnit celkovou úroveň emisí HC. Proto byl její stručný popis uveden, i kdyľ není obvykle řízena elektronicky.

Zjią»ování příčin závad

    V případě nesprávné funkce nebo vysazení motoru se vyhledá příčina, která tento stav způsobila a určí se místo, kde vznikla. Z toho se pak zvolí způsob opravy.

    Při zjią»ování příčiny závady se vychází z jejího projevu na vozidle. Jsou moľné následující případy:

  1. Závada se projevila na chodu motoru, který je nepravidelný, nebo motor nelze vůbec nastartovat.
  2. Na existenci závady lze soudit podle signálů z palubních přístrojů indikujících provozní hodnoty motoru nebo podle kontrolky informující o nesprávné funkci systémů řízení jeho chodu.
  3. Přítomnost závady se projevila při kontrolních měřeních výkonu, spotřeby nebo emisí motoru.

    Při vyhledávání místa závady je vhodné rozdělit měřený systém nebo jeho díly vľdy na dvě části s přibliľně stejnou pravděpodobností poruchy. Zvolené místo má umoľnit určit, zda je závada v části před nebo za místem měření.

    Způsob provádění měření je závislý na:

  1. měřicí technice a technické dokumentaci o vozidle, kterou má servisní pracovník k dispozici.
  2. Vybavení vozidla pro účely diagnostiky, tj. zda systém, který je pravděpodobně vadný, má obvody vlastní diagnostiky.
  3. Eventuální kombinaci obou případů.

    Vlastní diagnostika ovąem někdy neposkytuje dostatečné údaje k vyhledání místa nebo příčiny závady, která přesto trvá, nebo nejsou dostupné přístroje a pomůcky pro vyuľití vlastní diagnostiky systémů apod.

    Dále přistupují dva faktory a to:

  1. Druh měřicího přístroje pouľitého při diagnostice (multimetr, osciloskop, tester dílů nebo systémů, stroboskop, měřič emisí) a zda umoľňuje měření jedné či více veličin současně.
  2. Sloľitost vlastního regulačního systému a druh regulace (elektronická, mechanická nebo kombinace obou).

    Kaľdá diagnostika sestává ze dvou fází:

  1. Zjiątění příčiny závady a její odstranění.
  2. Ověření parametrů systému, případně jeho seřízení.

    U vąech elektronických systémů regulace je nutnou podmínkou jejich funkce přivedení předepsaného napájecího napětí. Při měření je nutno dbát na polaritu - záporný pól je větąinou spojen s kostrou vozidla.

    Výsledkem měření je buď ľe:

  1. Hodnota napětí je v předepsaném rozmezí. Je moľno pokračovat v daląí diagnostice.
  2. Hodnota je mimo přípustné rozmezí. Je-li napětí niľąí, zkontrolujeme napětí baterie na jejich svorkách. Je-li správné, změříme úbytek napětí na vedení a spojeních mezi baterií a místem prvního měření, viz obr. o11.
  3. Nulové napětí (ztráta napětí) v měřeném místě bývá způsobeno přeruąením přívodu, např. přetavením pojistky. Před její výměnou je třeba zjistit příčinu jejího přetavení. Můľeme pouľít multimetru přepnutého na měření odporu.

    Po odstranění případných poruch a naměření správného provozního napětí na měřeném místě
V tomto případě na vstupní svorce systému, která bývá označována různě dle zvyklostí výrobce.
se pokračuje v diagnostice.

    Postup bude záviset od konkrétního typu vozidla (výrobce, záľehový nebo vznětový motor, provedení elektronického zapalování a přípravy směsi, daląích obvodů atd.).

Diagnostika zapalování

    Jde-li o záľehový motor, provádí se nejprve diagnostika zapalování. Nelze-li motor nastartovat a nejsou-li ani známky občasných zápalů, hledá se závada ve vn části (sekundární vinutí zapalovací cívky, rozdělovač, vn kabely), v elektronické části (spínač, tvarování signálů), či ve snímačích.

Primární obvod

    V takových případech není zpravidla moľno vyuľít vnitřní diagnostiky systému. Jako první krok je vhodné změřit napětí v místě spojení primárního vinutí zapalovací cívky s vývodem elektronického spínače proudu pro toto vinutí. Místo závisí na konstrukčním řeąení
Např. svorka 1 zapalovací cívky.
zapalovací soupravy. Podstatné je, zda umoľňuje přímé připojení měřiče, nebo je vyvedeno na diagnostické zásuvce vozidla.
Obvykle svorka 6 nebo TACH.
Jinak je moľno pouľít adaptérového vedení vloľeného mezi konektor a kabeláľ vozidla, obr. o21, nebo místo napětí měřit primární proud cívky proudovými kleątěmi, obr. o22, případně pouľít speciální svěrky s bodcem pronikajícím izolací vodiče.

    Volba typu měřiče závisí na způsobu hromadění energie pro jiskru. Je-li hromaděna v indukčnosti zapalovací cívky, naměříme v rozepnutém stavu napětí baterie, v sepnutém stavu saturační napětí koncového tranzistoru (asi 1 - 2 V). Pouze v okamľiku rozepnutí, tj. přeruąení primárního proudu cívky se napětí krátkodobě zvýąí na několik set voltů. Kromě multimetru můľeme pro měření pouľít i nízkovýkonové ľárovky na jmenovité napětí pro daný vůz, obr. o23.

    Po připojení měřiče zapneme spínací skříňku zapalování (nestartujeme). Musíme naměřit jmenovité napětí. V jiném případě zkontrolujeme odpor primáru cívky, který má být velmi nízký, desetiny aľ jednotky ohmů.

Přeruąovač a snímače

    Zapneme startování. Měřič musí registrovat kolísání napětí.
®árovka bliká, ručka analogového multimetru kolísá, údaje číslicového multimetru přeskakují.
Nemění-li se napětí je závada v elektronice nebo snímači otáček.

    V takovém případě měříme výstupní napětí snímače. Ten bývá umístěn u rozdělovače nebo setrvačníku klikového hřídele. Měříme během protáčení motoru spouątěčem.

    U snímačů magnetického typu měříme napětí střídavým voltmetrem buď na zásuvce odpojené od daląích částí nebo na provizorně provedeném připojení, viz obr. o24. Nenaměříme-li napětí, zkontrolujeme ohmetrem odpor vinutí (na konektoru jako napětí nebo přímo v rozdělovači, v místě spojení vinutí snímače s kabeláľí vývodů, dle obr. o25).

    Ke snímači Hallova typu musí být přivedeno napětí, buď z baterie a to nejlépe samostatnými vodiči, nebo z přísluąné svorky bloku elektronického spínače při zapnutém zapalování. Nezapomeneme zkontrolovat jeho velikost. Výstupní napětí snímače se měří stejnosměrným voltmetrem na neukostřené svorce snímače proti kostře nebo svorce s napětím baterie.

    Při otáčení rozdělovače se bude napětí měnit podle toho, zda je mezi Hallovým prvkem a magnetem mezera nebo kovová clonka nástavce palce rozdělovače. Změnu lze imitovat vkládáním a vyjímáním ostří noľe či ľiletky, obr. o26.

    Mění-li se napětí, je elektronika v pořádku a závada je ve vn části.

    Celkově překontrolujeme funkci vn části zkuąebním jiskřiątěm. Bývá přísluąenstvím servisního přístroje, nebo jej zhotovíme ze zapalovací svíčky. Odstraníme její zeměnou elektrodu a část vnějąího mezikruľí tak, aby vzdálenost ke střední elektrodě byla 10 - 11 mm dle obr. o27. Přeskokové napětí na vzduchu pak bude kolem 25 kV. Upravená svíčka musí být vodivě upevněna vhodným drľákem k motorovému bloku. Svíčku nejprve připojíme k vn vývodu zapalovací cívky a startujeme. Při správné funkci vznikají na svíčce výboje.

    Není-li tomu tak, zkontrolujeme při vypnutém zapalování odpor sekundárního vinutí zapalovací cívky (kolem 10 kOhmů i více), obr. o28. Při měření je vhodné odpojit její přívody.

    Dále připojíme svíčku k vývodům rozdělovače a poté postupně ke koncům vn kabelů. Zbylé kabely necháme buď na přísluąných svíčkách nebo je ukostříme. Přestanou-li se objevovat výboje, je závada v předchozí části.

    Při závadě vn kabelu kontrolujeme jeho ohmický odpor. Jeho velikost závisí na typu a délce kabelu. Obvyklá hodnota je 30 kOhmů na 1 m délky. Velmi vhodné je srovnání odporu mezi jednotlivými kabely.

Kondenzátorové zapalování

    U kondenzátorového zapalování bude poněkud odliąný přístup vyplývající z rozdílu obou typů, viz obr. o29. Podmínkou jeho činnosti je správná funkce měniče napětí, který nabíjí kondenzátor energií, potřebnou pro záľeh.

    Činnost měniče lze nejjednoduąeji ověřit sluchem. Po zapnutí zapalování slyąíme slabé pískání. Není-li slyąet, můľeme činnost měniče ověřit tak, ľe se odpojí přívod od elektronického snímače ke svorce 1 zapalovací cívky a připojí se k doutnavce na 210 - 230 V. Druhý pól doutnavky připojíme na kostru vozidla. Jestliľe měnič pracuje, doutnavka pro zapnutí zapalování svítí. Intenzita jasu je závislá na napětí baterie a na pouľité doutnavce. Kdyľ doutnavka nesvítí, je v měniči pravděpodobně závada.

    Je-li výsledek zkouąky kladný, vypneme zapalování a připojíme znovu vývod ke svorce 15 zapalovací cívky a paralelně k jejímu primárnímu vinutí připojíme ľárovku 12 V/2 - 3 W. Po zapnutí zapalování ľárovka nesvítí. Pracuje-li elektronická část, po nastartování motoru bude ľárovka blikat v rytmu záľehů. Jas je rovněľ závislý na napětí baterie i na výkonu ľárovky.

    Jsou-li otáčky motoru vyąąí neľ 300 ot/min, ľárovka bude svítit trvale.

    V případě, ľe ľárovka při startu nebliká, je závada v elektronice, kterou kontrolujeme stejně jako u induktivního typu zapalování.

    Změříme rovněľ odpor primárního a sekundárního vinutí zapalovací cívky.

    Celková funkce vn části se kontroluje stejně jako u induktivního zapalování.

    Při vąech činnostech dbát zvýąené opatrnosti aby nedoąlo k úrazu el. napětím!

    Ostatní části kontrolujeme stejně jako u induktivního typu zapalování.

Nastavení základního předstihu

    Jestliľe je ke svíčkám vąech válců přiváděno dostatečně velké napětí a motor přesto nestartuje nebo běľí nepravidelně, nejprve ověříme nastavení základního předstihu při startu. U zapalování s přeruąovačem nebo snímačem Hallova typu jej nastavujeme při stojícím motoru. Měřič (ľárovka nebo multimetr) připojíme k výstupu elektroniky spojené s primárem zapalovací cívky. Motor ručně natočíme tak, aby předstihová ryska na setrvačníku či řemenici korespondovala s pevnou značkou nulového předstihu na klikové skříni. Měřič musí signalizovat rozepnutí - napětí baterie. Klikovou hřídelí otáčíme zpět aľ do zániku napětí, do bodu sepnutí. Ryska setrvačníku nám na stupnici skříně ukáľe velikost předstihu.

    Po poklesu napětí, které indikuje zapnutí primárního obvodu, by mělo při stojícím motoru dojít po 3 - 5 s k jeho přeruąení, tedy vzrůstu napětí, působením odstavovacího obvodu. Po vypnutí a opětném zapnutí zapalování se děj opakuje.

    U zapalovacích soustav s induktivními snímači otáček nelze tohoto způsobu kontroly nastavení základního předstihu pouľít. Vhodným měřičem je stroboskopická pistole, obvykle vybavená i měřičem předstihu. Jejím světlem osvětlíme setrvačník nebo řemenici s pohyblivou značkou i klikovou skříň s pevnou stupnicí, obr. o210. Svit lampy je přeruąovaný a synchronizovaný s otáčkami motoru prostřednictvím:

  • přípojky k vn kabelu vedoucímu k 1. válci;
  • speciálního diagnostického snímače v motoru;
  • snímače pistole vloľeného do speciálního otvoru v motorovém bloku.

    Jelikoľ světelné záblesky jsou krátké, dosáhne se tzv. stroboskopického jevu; obíhající předstihová značka se ve světle lampy jeví nepohyblivou. Jestliľe se její poloha nastaví točítkem pistole proti pevné nulové značce na skříni, na stupnici pistole odečteme velikost předstihu. Novějąí pistole indikují současně i otáčky motoru, případně úhel sepnutí proudu cívkou.

    Otáčky, při nichľ se předstih kontroluje, jsou předepsány výrobcem vozidla, bývají tedy různé. Můľe se nastavovat při startovních otáčkách, kolem 50 ot/min, kdy mechanické odstředivé regulátory, pokud na motoru jsou, nejsou v činnosti. Přitom se odpojuje i přívod podtlaku k přeruąovači a ukostří se vn kabely vąech svíček kromě 1. válce (ze kterého je pistole synchronizována).

    Jinou moľností jsou volnoběľné otáčky, při kterých se ovąem jiľ můľe uplatnit regulace (závisí to na předpisu výrobce a provedení regulace). Velikost předstihu můľe být o několik stupňů vyąąí, ale při elektronicky tvarovaných charakteristikách i niľąí neľ při startovních otáčkách.

    V poslední době vąak výrobci předepisují kontrolu předstihu při vyąąích otáčkách, např. 1900 ot/min, 3000 ot/min apod. Tato kontrola bývá někdy spojena s měřením ve volnoběľných otáčkách (předepsaných výrobcem), tedy jde o dvoubodovou kontrolu charakteristiky.

    Na vyąąích otáčkách jde vąak jiľ o kontrolu seřízení, nikoli základní nastavení. Protoľe předstih záľehu je funkcí více proměnných, je třeba ověřit správnou funkci vąech regulátorů. U mechanické regulace jde o zatíľení motoru zjią»ované pomocí podtlaku v sacím potrubí. Při malém zatíľení, tedy velkém podtlaku, musí být předstih zvětąen, protoľe niľąí plnění válců vede k pomalejąímu prohoření směsi. Připojením a odpojením hadičky při pomalých otáčkách motoru dosáhneme dobře pozorovatelných změn předstihu. U podtlakových regulátorů se dvěma komorami bude připojení hlavní komory předstih zvětąovat, pomocné (samotné) zmenąovat. U pomocné je třeba po nastavení otáček a připojení hadičky odstavit plyn (motor má decelerovat). Některé motory mají přídavná zařízení retardace předstihu, např. podle teploty motoru. Ta ovládají předstih otevíráním a uzavíráním přívodu podtlaku, takľe musíme kontrolovat i jejich vliv.

    K přesnému určení průběhu předstihu při změnách zatíľení motoru potřebujeme znát nejen otáčky, ale i velikost podtlaku. Ten se dodává buď z testeru, na který regulátor hadičkou připojíme, nebo jej můľeme měřit přímo na motoru pomocí doplňku k multimetru, přičemľ originální přívod podtlaku zůstane připojen.

    Celý postup objasňuje obr. 211. Jestliľe bude základní předstih (při volnoběhu nebo startu) nastaven podle a, pak se při zvýąení otáček zvětąí dle b, např. o 12°. Po připojení podtlaku se dále zvýąí, obr. c, v tomto příkladu o (12 + 18)° = 30°.

    Daląími vstupními veličinami ovlivňujícími předstih jsou:

Teplota motoru
Pokud je snímač teploty dvoustavový (studený - teplý motor) lze změnu snadno simulovat zkratováním a rozpojováním jeho přívodů. U vícestavových nebo spojitých snímačů jeho přívody odpojíme.
Signál ąkrticí klapky
Slouľí k jednoznačnému rozeznání jejího uzavření a plného otevření. Je pouľíván u elektronicky tvarovaných charakteristik. Tyto mívají odliąný průběh při deceleraci motoru (vzhledem k exhalacím) a při maximálním plynu, kdy se předpokládá největąí výkon motoru. Ten můľe být omezen hranicí klepání.
Snímač klepání
Zkouąí se nejlépe při otáčkách kolem 2000 ot/min, kdy je předstihová charakteristika obvykle nejblíľe mezi klepání, nebo» je snaha o dosaľení maximálního zrychlení vozidla. Kontrola se provede lehkým poklepáním ąroubovákem apod. na blok motoru v blízkosti snímače. Je-li systém v pořádku, dojde ke zmenąení předstihu a případně i poklesu otáček.
Barometrický tlak
U snímačů barometrického tlaku je předstih nejvíce zpoľďován při tlaku odpovídajícímu nadmořským výąkám 600 aľ 700 m a to zpravidla o určitou konstantní hodnotu. Pro větąí výąky je na ní předstih závislý aľ do maximální hodnoty např. 1300 m n.m., za kterou jiľ není předstih ovlivňován.

    U dvoustavových snímačů (typ sepnuto - rozepnuto), lze ověřovat změny v předstihu odpojením a připojením přívodu snímače bez jakéhokoliv omezení. Snímače se spojitou změnou výstupního signálu bývají také vybaveny obvody vnitřní diagnostiky s indikací závady rozsvícením kontrolky na palubní desce. Tato se po nastartování motoru rozsvítí, coľ signalizuje aktivaci vnitřní diagnostiky, a pokud je vąe v pořádku, po 5 s zhasne. Poté je moľno odpojit přívod ke snímači, čímľ simulujeme jeho závadu, a kontrolka by se měla rozsvítit. Poté přívodní kabeláľ ke snímači opět připojíme.

    Po kontrole předstihu je nezbytné vymazat z paměti řídicí elektroniky automobilu kód závady snímače, který jsme kontrolovali. Dosáhneme toho odpojením neukostřeného přívodu baterie, případně vyjmutím pojistky. Minimální doba přeruąení pro vymazání můľe být aľ 10 s (dle typu vozu). Pokud kód nevymaľeme, můľe tím být ovlivněna daląí funkce elektroniky.

    U zapalování se dvěma svíčkami v jednom válci se provádí kontrola průběhů předstihu u obou okruhů. Z naměřených závislostí se zjią»uje, zda nedochází k nepřípustnému rozdílu charakteristik.

    Mimo předstih můľe ovlivnit chod motoru z hlediska parametru zapalování i doba sepnutí primárního proudu zapalovací cívky. Tu kontrolujeme podle úhlu sepnutí odečítaného na stroboskopické pistoli.

Kontrola zapalování osciloskopem

    Mnohem rychlejąí postup nalezení závady umoľňují speciální motorové testery nebo osciloskopy. Připojují se svými vývody k různým dílům zapalovací soustavy, obvykle tam, kde se provádí i měření dle výąe popsaného postupu. Příklad připojení takového univerzálního testeru je na obr. o212. Kabely označené 1 a 2 slouľí k napájení testeru z baterie vozidla a připojují se k jejím svorkám. Vývody 3 a 4 slouľí pro snímání napětí na primárním vinutí zapalovací cívky, kapacitní kleą»ový snímač 6 snímá vysoké napětí ze sekundárního vinutí cívky nebo na vn kabelech rozdělovače a kleą»ový snímač 5, který se přisvorkuje na svíčku 1. válce. Posledně uvedený snímač slouľí pro synchronizaci stroboskopické pistole a kontrolního osciloskopu spojených s testerem.

    Tester je buď vybaven jedním či více číslicovými displeji pro odečet hodnot, nebo je tvořen osciloskopem umoľňujícím nejen měřit hodnoty ale i časový průběh měřených parametrů. Toto umoľňuje získat daląí informace urychlující průběh diagnostiky. Jako příklad jsou na obr. o213. uvedeny oscilogramy průběhů primárního proudy a napětí na zapalovací cívce a jejího sekundárního napětí pro případ, ľe nedochází, viz průběh a, a dochází, průběh b, k výboji mezi elektrodami zapalovací svíčky.

    Z obrázku je zřejmé, ľe pouhým změřením napětí bez znalosti jeho průběhu, lze jen obtíľně posoudit skutečný stav.

    Měřítko vodorovné i svislé osy osciloskopu lze obvykle měnit, takľe se přizpůsobí nejen velikosti hodnoty pozorované veličiny (měřítko svislé osy), ale umoľňuje i roztáhnout pozorovaný průběh této veličiny v čase (měřítko na vodorovné ose). Tak lze dosáhnout např. pozorování jediného průběhu periodicky se opakujícího děje na celém vodorovném rozměru obrazu a tak vyhodnotit podrobněji více vlivů, které jej ovlivňují. Na obr. o214. je uveden průběh napětí na primárním vinutí zapalovací cívky (mezi svorkami 1 a 15). Lze z něj určit nejen změny tohoto napětí v čase, ale i saturační napětí UCESAT na kolektoru spínacího tranzistoru při sepnutí primárního proudu, případně jeho změny UCE, je-li velikost proudu regulována v čase a také okamľiky záľehu tZ a sepnutí primárního proudu tS.

    Nebo naopak je moľno volit vodorovné měřítko tak, aby se zobrazilo více periodických dějů (na obr. o215 jsou to vn impulsy na vąech svíčkách motoru) a zhodnocení funkce provést porovnáním. V daném případě je napětí výboje na svíčce jednoho válce přílią vysoké, coľ signalizuje závadu.

    Pokud se zobrazené průběhy liąí nějakým způsobem od normálních, lze podle toho soudit na příčinu závady v zapalovací soustavě. Takto mohou být zjiątěny následující závady.

  1. Mezizávitový zkrat v primárním nebo sekundárním vinutí zapalovací cívky, např. od spálené izolace.
  2. Přeruąené sekundární vinutí nebo vn kabely ke svíčkám.
  3. Závady vn izolace a odruąovacích odporů.
  4. Rozdílné napětí na svíčkách nebo závady svíček.
  5. Vynechávání záľehu směsi nebo zapalování.

    Kaľdá z uvedených závad má za následek charakteristickou odchylku od normálu, takľe se dá rychle lokalizovat. Například "korály" zapalovacího napětí na svíčkách jednotlivých válců dle obr. o216. nemají být větąí neľ 2 aľ 3 kV. Jestliľe jsou větąí, zkontrolujeme nejdříve, zda jsou stejné mezielektrodové mezery svíček. K rozliąení, zda je příčina v motoru (nerovnoměrné rozdělení směsi apod.) nebo ve vn části zapalování, zaměňujeme postupně kabely a svíčky u "vadného" a "správného" válce. Přesune-li se po záměně i zobrazení závady, je porucha v elektrické části. Při takové zkouące je vhodné zrychlit chod motoru krátkodobě aľ na plný plyn. Přitom se zápalné napětí mění, coľ se projeví změnou velikosti ąpiček jednotlivých průběhů. Mají se měnit shodně, přípustné rozdíly jsou do 2 kV.

Přístroje pro diagnostiku

    Motortestery a osciloskopy existují v nejrůznějąím provedení co do sloľitosti, způsobu obsluhy a moľnosti pouľití
V servisní dílně nebo na vozidle během jízdy.
a samozřejmě z toho vyplývajících rozměrů. To vąe ovlivňuje jejich moľnosti, jak z hlediska prováděných měření, tak z hlediska univerzálnosti pouľití. Výrobci vozidel mívají zpravidla své vlastní testery, dodávané autorizovaným opravnám a slouľící pouze pro diagnostiku vozidel této značky. Naproti tomu výrobci diagnostických přístrojů mají snahu dosáhnout co nejąirąího pouľití svých systémů a to za cenu přídavných adaptérů, umoľňujících připojit měřicí přístroj k libovolnému vozidlu. Vzhledem k rozmanitosti konstrukčního řeąení zapalovacích soustav je to u nich obzvláątě náročné. Pro informaci jsou uvedeny některé z vyskytujících se případů.

    U kondenzátorových typů zapalování se obvykle testerem neměří napětí na primárním vinutí transformační cívky, proto se připojuje pouze jeho napájení, synchrosignál 5 a kapacitní dělič 6 snímající sekundární napětí (obr. o31).

    V případě zapalovací soupravy integrované do rozdělovače se pro snímání signálů z vinutí zapalovací cívky můľe pouľít adaptéru, řeąeného jako stočené vedení,
Do tvaru ąroubovice, někdy nesprávně označováno spirály.
ke kterému se připojují přívody testeru, obr. o32. Jejich označení zůstává stejné jako u univerzálního připojení. Některá vozidla, např. Mazda, vyľadují snímač kapacitního typu, provedený jako adaptérový plech upevněný na víčko rozdělovače, obr. o33. Signály z primárního vinutí, tj. 3 a 4 se pak odebírají z adaptérové kabeláľe zdířkovými vývody.

    Jiným případem jsou vozidla se dvěma zapalovacími soupravami, např. Alfa Tvin Spark nebo Mazda RX 7 (Wankl). U nich musí být pouľito pro snímání vn ze zapalovací cívky adaptéru 7, obr. o34., umoľňujícího sloučení více signálů. Nepouľité snímače nesmí být volně v motorovém prostoru, musí se uchytit k vývodu do testeru, jinak můľe dojít k jeho ruąení, obr. o35.

    Místo kleą»ového snímače je pouľito odliąného typu, který lze jednoduąe upevnit na vn kabel.

    U zapalovacích soustav bez rozdělovače vn se rovněľ pouľívá adaptéru a snímačů. Na obr. o36 je způsob připojení se samostatnou cívkou pro kaľdý válec, na obr. o37 s dvouvývodovými cívkami, společnými vľdy pro dva válce.

    Jedno z moľných provedení kapacitního vn snímače a způsob jeho uchycení na vn kabelu jsou na obr. o38. Připojení k přívodům primárního vinutí se provádí příchytkou, která je opatřena hrotem ąpendlíkového typu, který po nasazení příchytky pronikne izolací aľ k vnitřnímu vodiči, se kterým vytvoří vodivé spojení.

    Mnohé zapalovací soupravy se samostatnými cívkami jsou provedeny tak, ľe cívka je nasazena přímo na zapalovací svíčce. Proto lze snímat ze sekundárního vinutí pouze kapacitním adaptérem 8, který se uchycuje vhodným způsobem na cívku dle obr. o39. Dva z moľných způsobů jsou uvedeny na obr. o310. Adaptér 7 je tentokrát bez vn kapacitních děličů a připojuje se přímo k vývodu kapacitního snímače 8 uchyceného na cívku. Na slučovacím adaptéru 7 je přepínač, který umoľňuje měnit dělicí poměr tak, aby citlivost testeru odpovídala velikosti signálu ze snímačů na cívkách které jsou někdy různých typů (obr.o311 a obr.o312). Synchronizační signál 6 pro tester (od 1. válce) se odebírá na přívodu k primárnímu vinutí zapalovací cívky 1. válce, místo z vn kabelu k jeho svíčce.

    Není-li přístup k přívodu primárního ani sekundárního vinutí, je třeba pouľít přídavné kabeláľe. Ta se vloľí mezi zásuvku výkonového modulu zapalování a zástrčku kabeláľe vozidla. Její součástí jsou i přívody testeru. Není-li přístup ke svorce "15" zapalovacích cívek, můľe se "krokodýlkem" opatřený vodič "B+" připojit ke kladné svorce vozidlové baterie, obr. o313.

    Uvedené příklady jsou převzaty z dokumentace motortesterů fy Bosch. Jsou velmi univerzální, postihují téměř vąechny problémy připojování motortesterů k elektronickým zapalovacím systémům. Samozřejmě nejde o jediná moľná řeąení. Jiní výrobci diagnostických zařízení pouľívají méně či více odliąných způsobů připojení nebo řeąení adaptérů. Čím je vąak řeąení univerzálnějąí, tím je jeho cena vyąąí.

    V některých případech se tester připojuje i k diagnostické zásuvce vozidla. U zapalování je to potřebné jen tehdy, kdyľ je vybaveno přísluąnou vnitřní diagnostikou, která provádí samokontrolu dílů zapalovací soupravy a případné závady pak ukládá do vnitřní paměti ve formě kódu. Tester připojený odpovídající zástrčkou k diagnostické zásuvce musí být vybaven k iniciování čtení záznamu z paměti soustavy a indikaci případné závady v ní uloľené. To se provádí buď formou tzv. blikacího kódu nebo nověji textovým zobrazením na displeji testeru. Kromě popisu závady se zobrazí i podmínky, při nichľ se objevuje, případně i instrukce k daląímu postupu.

    U zapalovacích soustav je vnitřní diagnostika, tj. samokontrola, prováděna jen na omezenou část systému. Předevąím se týká funkce řídícího počítače a jeho snímačů, důleľitých pro bezpečnou funkci motoru. Patří k nim hlavně snímač zatíľení motoru, jehoľ nesprávná funkce by mohla způsobit vznik klepání motoru v důsledku nadměrného předstihu. Je-li soustava vybavena regulací předstihu při vzniku klepání, je průběľně kontrolována i funkce tohoto obvodu. Závada zjiątěná v kontrolovaných obvodech je signalizována kontrolkou na palubní desce, obr. o314. Tato ovąem indikuje pouze nesprávnou funkci přísluąné soupravy. Jaký druh závady vznikl lze zjistit aľ po iniciaci obvodu samokontroly testerem.

    V nouzových případech lze zjistit kód i tak, ľe se vývod diagnostické zásuvky pro iniciaci (obvykle označený L) spojí s kostrou vozidla a k datovému vývodu (obvykle K) se připojí vhodný měřič. Můľe jít např. o ručkový voltmetr, který umoľňuje registrovat počet pulsů ve skupině i mezeru mezi skupinami,
Kódy závad jsou vícemístné, kolik míst kód má, tolik skupin je třeba rozliąit.
obr. o315.

    Testery bývají zpravidla vybaveny moľností zjią»ovat hodnotu předstihu a udávat ji číselnou formou na svém displeji nebo obrazovce, případně i tiskárně. K tomuto účelu je třeba změřit základní předstih. Jak snímač, tak stroboskop, musí být připojeny k testeru dle obr. o316.

    Je třeba podotknout, ľe se v poslední době upouątí od předstihových značek na motoru a pouľívá se pouze snímače horní úvratě. U takovýchto vozidel spojených s programovatelným testerem se stroboskop nepouľívá.

    Soudobé diagnostické přístroje zpravidla spojují více druhů měřičů v jeden celek. Např. motortester s osciloskopem (obr. o317). Mnohdy je přidán i multimetr umoľňující měřit napětí, odpor a proud (i s pouľitím proudových kleątí). Jako indikátor slouľí displej přístroje, na kterém jsou údaje zobrazovány v číselné, někdy současně i analogové, formě doplněné jednotkou prováděného měření. I zde platí; čím jsou moľnosti přístroje ąirąí, tím je jeho cena vyąąí.

    Přístroje jsou ovládány pomocí vnitřního programového vybavení. Jeho moľnosti bývají udávány zobrazením tzv. hlavního menu, které se zobrazí na displeji po zapnutí přístroje. Z tohoto menu se volí způsob pouľití přístroje (motortester, osciloskop, atd.) Volbu provedeme buď stiskem tlačítka na něľ poloľka menu odkazuje, např. MOTORTESTER F3, nebo kurzorovou značkou posouvanou pomocí tlačítek se ąipkami, obr. o318.

    Po volbě způsobu se na displeji zobrazí menu přísluąných měření, která mohou být v tomto způsobu provedena. Výąe uvedeným postupem jej zvolíme a na displeji se následně zobrazí nastavení rozsahů měřicího přístroje pro toto měření. Bývá to napě»ový rozsah, časový interval, způsob spouątění časové základny osciloskopu, zapojený kanál nebo i jiné údaje potřebné pro zpracování naměřených dat.

    Osciloskop bývá obvykle dvoukanálový, tj. můľe zobrazit současně dva průběhy. To umoľňuje např. přivést na jeden kanál průběh z bodu prováděného měření a na druhý vzorový průběh, případně průběh předchozího měření. Vzor je uloľen v paměti osciloskopu, buď vnitřní nebo vnějąí, řeąené jako výměnná zásuvná jednotka. Je samozřejmě moľná i kombinace obou způsobů. V takových případech se automaticky nastaví měřicí rozsahy obou kanálů totoľně, aby bylo moľno oba průběhy jednoduąe porovnat.

    Vnějąí výměnná pamě» umoľňuje připravit specifické programy měření pro různá vozidla. Program do paměti můľe nahrát výrobce přístroje a dodat ji jako zvláątní přísluąenství. Jinou moľností je připojit pamě» k osobnímu počítači a naprogramovat si vlastní měřicí postupy.

    Kvalitní program umoľňuje v případě potřeby (porucha v místě prováděného měření) měnit nastavení měřicích rozsahů a tím usnadnit diagnostiku poruchy.

    V praxi se lze samozřejmě stále setkat s diagnostickými přístroji bez programového řízení, jejichľ funkce a volba rozsahů se provádí pouze točítky a tlačítky. Příkladem můľe být univerzální zkuąební adaptér fy Bosch, obr. o319, určený pro zkouąky různých vstřikovacích a zapalovacích elektronických systémů. Pomocí vyměnitelného adaptérového vedení liąícího se pro různé typy systémů, se přístroj připojí buď mezi kabeláľ k řídicí jednotce a jednotku (obr. o320), nebo jen ke kabeláľi (obr. o321). Takto je moľno přezkouąet periferní části elektronického systému, jako jsou snímače, stavěcí členy a napájecí obvody, rovněľ tak měřit napětí na řídicí jednotce a odpory kabeláľních svazků.

    Napětí a odpory se měří vnějąím multimetrem připojeným k přísluąným zdířkám zkuąebního adaptéru. Ten také umoľňuje provést s připojenou řídicí jednotkou funkční zkouąky při simulování různých provozních stavů motoru. Stavy se volí tlačítky adaptéru a reakce systému je vyhodnocena motortesterem.

    Velké testery pro motorovou diagnostiku jsou jiľ ovládány jako personální počítače, tj. prostřednictvím klávesnice. Informace pro obsluhu jsou zobrazovány na displeji, který je buď součástí ovládacího terminálu (obr. o322), nebo tvoří samostatnou zobrazovací jednotku, někdy spojenou v jeden celek s tiskárnou.

    Vyměnitelné programové vybavení se volí podle typů vozidel a rozsahu prováděných kontrol. Programové vybavení můľe obsahovat i databanku s nejrůznějąími informacemi, např. o zapojení elektronického systému vozidla, jeho snímačích, nastavovacích a měřených hodnotách a daląí.

Diagnostika přípravy směsi

Motory se vstřikováním paliva

    Prvním předpokladem diagnostiky soustavy přípravy směsi je odpovídající funkce zapalování, tj. dostatečně vysoké zapalovací napětí a správné nastavení předstihu.

    Způsob diagnostiky je závislý na projevu závady.

  • Motor nemá ľádné záľehy a nejde nastartovat.
  • Po startu se neudrľí v chodu.
  • Chod je nerovnoměrný.
  • Jsou vysoké emise.
  • Je vysoká spotřeba.
  • Svítí výstraľná signálka vnitřní diagnostiky na přístrojové desce.

    Nejde-li motor nastartovat, je třeba se přesvědčit, zda je do válců přiváděna směs. K nejspolehlivějąím způsobům patří změření velikosti sekundárního napětí osciloskopem nebo testerem. Není-li ve válci směs, bude napětí na svíčce přílią vysoké, 18 - 20 kV i více. Rovněľ přílią chudá směs způsobuje vzrůst zapalovacího napětí. Je-li přívod směsi v pořádku, bude se zapalovací napětí pohybovat kolem 6 - 12 kV a rozdíly mezi jednotlivými válci nebudou větąí neľ 2 - 3 kV, obr. o41.

Diagnostika soustavy přívodu paliva

    Při podezření, ľe směs není přiváděna do ľádného z válců motoru, je nejprve třeba zjistit, zda je přiváděno palivo do části přípravy směsi.

    U motorů vybavených přípravou směsi centrálním vstřikováním se palivo přivádí okruhem uvedeným na obr. o42.

    V případě vícebodového vstřikování je přívod paliva ke vstřikovacím tryskám proveden dle obr. o43.

    Jak je z obrázků zřejmé, jsou v palivových okruzích mechanické díly a to prachový filtr 2, dále elektrické čerpadlo. To je někdy umístěno v palivové nádrľi 10, jindy mimo ni 1. V některých systémech je pouľito dvou čerpadel; nízkotlaké umístěné v palivové nádrľi a vysokotlaké v blízkosti vstřikovacích trysek. Obě čerpadla pracují v sérii. Palivo musí být dopraveno do části přípravy směsi s potřebným tlakem. Přebytečné palivo, jehoľ tlak vytvořený čerpadlem přesáhne hodnotu nastavenou regulátorem tlaku paliva 12, se vrací zpět do palivové nádrľe. Soustavu tedy můľeme snadno diagnostikovat měřením tlaku paliva za čerpadly.

    Měřič (mechanický nebo elektrický) můľeme připojit k:

  • speciálnímu vývodu pro měření tlaku paliva, obr. o44;
  • T-přípojce (obr. o45) na hadičce vedoucí k vstřikovací jednotce;
  • výstupu regulátoru tlaku paliva.

    Před připojením měřiče nesmí být v potrubí tlak, nebo» by po jeho rozpojení palivo vystříklo. Sníľíme jej tak, ľe při vypnutém zapalování připojíme krátkodobě napětí ke vstřikovací trysce. Při rozpojeném potrubí také nikdy nezapínáme skříňku zapalování.

    Na obr. o46 je jedno z mnoha provedení vstřikovací jednotky. Měřič tlaku připojíme buď mezi palivové potrubí a přívodní otvor jednotky, nebo k otvoru pro odvod paliva k nádrľi.

    Na obr. o47 je provedení vícebodového vstřikování. Palivo se přivádí do rozdělovacího potrubí, které jej rozvede k tryskám pod tlakem udrľovaným regulátorem. Měřič se připojuje ke zkuąebnímu ventilu.

    Po připojení měřiče tlaku zapneme spínací skříňku a bez startování zkontrolujeme, zda je slyąet zvuk chodu palivového čerpadla. Není-li, můľe být vadné čerpadlo, jeho zapínací relé 5, nebo není přivedeno napájecí napětí pro čerpadlo z řídicí jednotky 11. Pak na měřiči odečteme velikost tlaku paliva. U jednobodového (centrálního) vstřikování má být v rozmezí 70 - 105 kPa, u vícebodového 240 - 415 kPa a u přímého vstřikování 5 - 10 MPa.

    Velikost tlaku musí odpovídat údajům výrobce motoru a nastavíme ji regulátorem tlaku paliva. Nelze-li, můľe být regulátor vadný. Po ustálení tlaku vypneme elektrické napájení čerpadla. Ihned po vypnutí se musí tlak udrľet na hodnotě asi o 20 % niľąí neľ se zapnutým čerpadlem. Bude-li tlak postupně klesat, zkontrolujeme prosakování paliva vstřikovacími tryskami a regulátorem tlaku. Nepropouątí-li ľádná z těchto součástí, bude vadné palivové čerpadlo.

    Nedosahuje-li tlak předepsaných hodnot, provedeme kontrolu měřením mnoľství dopravovaného paliva.

    U centrálního zapalování ho změříme tak, ľe z vývodu vstřikovací jednotky pro odvod do nádrľe vedeme palivo do měrné nádoby. Elektricky odpojíme vstřikovací trysky a zapneme na určitou dobu palivové čerpadlo, nejjednoduąeji překlenutím spínacích kontaktů jeho relé.

    U vícebodového vstřikování na sací ventily (nízkotlakého) je způsob kontroly závislý na tom, zda jde o spojité (kontinuální), či časované vstřikování. V obou případech se vstřikovací trysky sejmou ze sacího potrubí a upevní se dohromady s rozdělovacím potrubím na vhodný drľák, obr. o48. Přívodní a zpětné palivové trubky i tlakový regulátor musí zůstat připojeny. Vstřikovací trysky upevníme na rozdělovacím potrubí podle potřeby drátem (obr. o49) nebo vhodnou svorkou.

    U časovaného vstřikování odpojíme elektrické přívody od vąech trysek, u spojitého přívod k měřiči mnoľství nasávaného vzduchu (jde-li o systém s elektronickou regulací). Ke vąem tryskám umístíme nádobky pro měření vystřikovaného paliva.

    Měření dopravovaného mnoľství paliva se u spojitého vstřikování provádí tak, ľe po zapnutí palivového čerpadla zvedneme vzduchovou klapku měřiče mnoľství nasávaného vzduchu. Drľíme ji dokud do jedné z nádobek nenastříká 20 ml paliva. S tím porovnáme mnoľství nastříkané u zbývajících trysek. Maximálně přípustný rozdíl je 3 ml.

    U časovaného vstřikování musíme k tryskám přivést napětí baterie. K tryskám s odporem vinutí 15 - 17 Ohmů přímo, mají-li odpor 1 - 3 Ohmů musíme zařadit jeątě sráľecí odpory 5 - 8 Ohmů.

    Po zapnutí palivového čerpadla se napětí baterie přivádí postupně na jednotlivé trysky a u kaľdé se měří průtok. Typické hodnoty leľí v rozmezí 200 - 250 ml/min, u výkonných motorů aľ 450 ml/min. Rozdíly mezi tryskami nemají být větąí neľ 20 %.

    Při těchto zkouąkách můľeme ověřit i funkci regulátoru tlaku paliva, máme-li k dispozici přístroj pro měření tlaku a podtlaku. Připojíme jej k hrdlu regulátoru, tím jej napojíme na sací potrubí a při změně podtlaku musí dojít i ke změně průtoku tryskami.

    Je-li tlak paliva v předepsaných mezích, ale dopravované mnoľství je malé, máme zanesen palivový filtr.

Diagnostika vstřikovacích trysek

    V případě daląích nesrovnalostí provedeme zkouąky vstřikovacích trysek. Palivová soustava se nejprve natlakuje zapnutím čerpadla, poté čerpadlo zastavíme, otevřeme jednu trysku přivedením bateriového napětí k jejímu elektromagnetu a změříme pokles tlaku. Je-li malý, tryska je ucpaná, je-li velký, tryska je rovněľ vadná. U vícebodového vstřikování porovnáváme poklesy u jednotlivých trysek. Liąí-li se poklesy u jedné z trysek o více neľ 10 kPa vůči poklesům u ostatních, trysku musíme vyměnit.

    Kontrola funkce vstřikovacích trysek spočívá rovněľ v ověření tvaru jejich vystřikovacího kuľele.

    U nízkotlakého vícebodového vstřikování do sacího potrubí ponecháme uspořádání jako při měření mnoľství dopravovaného paliva. Odstřikované palivo musí být jemně rozpráąeno do pravidelného kuľelu. Poněkud jednostranný tvar vystřikovacího kuľele je přípustný za předpokladu, ľe jeho celkový vrcholový úhel není větąí neľ 35°, obr. o410.

    Pro centrální (jednobodové) vstřikování je naopak vrcholový úhel volen tak, aby tryska vstřikovala palivo do ątěrbiny mezi stěnu tělesa vstřikovací jednotky a ąkrticí klapku. Vystřikovaný proud má tvar silnostěnného pláątě dutého kuľele. Kontrola se provádí při volnoběľných otáčkách se sejmutým víkem čističe vzduchu. Na ąkrticí klapce musí být vidět proud nastřikovaného paliva. Tento způsob ale nemusí být proveditelný u vąech typů různých výrobců.

    Někteří výrobci diagnostických přístrojů dodávají testery umoľňující přezkouąet díly vstřikovacích souprav bez součinnosti s vozidlem. Jsou vąak převáľně určeny pro centrální vstřikování.

    Zanesení trysek můľe nastat od uhlovodíkových usazenin, které vznikají např. při častých krátkých jízdách (25 - 30 km) s následným dlouhodobým stáním vozidla. Usazeniny omezí průtok tryskou případně naruąí tvar vystřikovacího kuľele.

    V některých případech se dají odstranit vhodným rozpouątědlem, které se přidá do benzinu nebo se nanese přímo na trysku. Jestliľe trysky ani přes pouľití rozpouątědla nepracují uspokojivě, musí být vyměněny.

    Po přezkouąení trysek na průchod paliva se kontroluje jejich těsnost podle četnosti kapek odkápnutých při natlakované vstřikovací soupravě.

    Trysky ponecháme ve stejném uchycení a před zapnutím palivového čerpadla odpojíme jejich elektrické přívody. Po zapnutí čerpadla sledujeme výskyt kapek. U vícebodového vstřikování se připouątí ukápnutí maximálně 1 kapky paliva za minutu, u jednobodového nemá dojít během 2 minut k ľádnému ukápnutí.

    Při kaľdé demontáľi vstřikovací trysky pečlivě kontrolujeme O-krouľky zabezpečující vzduchotěsnost sacího potrubí. V případě nejistého stavu je vyměníme. Kaľdým netěsným místem vniká nedávkované mnoľství vzduchu vedoucí ke zvýąení volnoběľných otáček a ochuzení směsi.

    Pokud budou při kontrolách uvolněna některá spojení v přívodu paliva, případně jeho zpětného odvodu k nádrľi a součásti nebo díly byly vymontovány, musí být při zpětné montáľi pouľita nová těsnění.

    Před rozpojením pečlivě očistíme rozebíratelné spoje palivového okruhu a při práci dbáme na vysokou čistotu; nebezpečí zanesení prachu do systému.

Měření sloľení směsi

    Důleľitým bodem diagnostiky systému přípravy směsi u motorů se vstřikováním je stanovení přebytku vzduchu lambda. Ovąem samotné lambda neumoľňuje stanovit, zda soustava pracuje bez závad, nebo určit její příčinu. Proto se nejčastěji měří úroveň emisí ve výfukových plynech. V servisech se obvykle vyuľívá měřičů vyuľívajících infračerveného světla, obr. o51, které se jednoduąe obsluhují.

    Měřené výfukové plyny se odebírají z výfukového potrubí automobilů sondou 1. Jsou nasávány membránovým čerpadlem 6 a vedeny přes hrubý filtr 2 do odlučovače vody 3. Zde se odlučuje nasátá kondenzovaná voda a velké částice nečistot.

    Potom prochází měřený vzorek daląím jemným filtrem, ve kterém je znovu očiątěn. Magnetický ventil 5 před membránovým čerpadlem přepíná při automatickém nulování přístroje měřicí část přívodu okolního vzduchu, přiváděného rovněľ přes filtr. Oba filtry chrání měřicí komoru 9 před vnikem pevných částic. měřicí komora je také chráněna před moľným vniknutím vody, kdyľ obsluha zapomene vyprázdnit odlučovač. K tomu slouľí bezpečnostní nádrľka 8 a hrnec 10, ve kterém se voda hromadí a odchází z něj do vnějąího prostředí. Tlakový spínač 7 zajią»uje nasátí dostatečného mnoľství vzduchu.

    Měřicí komora 9 je uvedena na obr. o52. Zářič 5 vyhřívaný na teplotu kolem 700°C vysílá infračervené záření, které prozařuje měřicí kyvetu 3 a vstupuje do přijímací komůrky 1. Ta je tvořena spojenými, avąak vůči okolí hermeticky uzavřenými, objemy V1 a V2, které obsahují speciální vzorek plynu s daným obsahem CO. Ten pohlcuje jemu přísluąející část spektra infrazáření. Absorpcí se plyn ve V1 zahřívá a přes snímač proudění 2 proudí do odstíněného objemu V2. Infrazáření je periodicky přeruąováno kotoučem s výřezy 4, absorpce v přijímací komůrce je tedy periodická a plyn proudí střídavě mezi V1 a V2.

    Nasajeme-li do měrné kyvety 3 místo čistého vzduchu výfukový plyn s určitým obsahem CO, nastane částečné sníľení průchodu infrazáření do přijímací komůrky. Zmenąí se tedy i proudění mezi jejími objemy a tím i signál ze snímače. Změna signálu pak udává mnoľství CO ve výfukových plynech.

    Pro platné změření emisí musíme splnit několik předpokladů. Motor vozidla musí být provozně zahřát a zařízení pro obohacení při studeném motoru musí být mimo činnost. Odběrová sonda měřicího přístroje musí být zastrčena nejméně 30 cm do výfuku.

    Měřiče jsou buď jednosloľkové, pouze pro CO, nebo více sloľkové, pro CO a HC, dále CO, HC, CO2, čtyřsloľkové pro CO, HC, CO2, O2, obr.o53, v poslední době i pětisloľkové CO, HC, CO2, O2 a NOX.

    Jednosloľkové měřiče byly nejčastěji pouľívány pro měření CO během seřizování bohatosti směsi u motorů bez katalyzátoru. Indikace je vąak dobrá jen v rozmezí bohatých směsí, kde obsah CO vyjádřený v objemových procentech klesá s ochuzováním, obr.o54.

    Od stechiometrického poměru ale zůstává při daląím ochuzování jiľ konstantní. Minimum dosaľené při stechiometrické směsi musí být v rozmezí 0.5 - 3.0 %, pokud není výrobcem motoru předepsáno jinak. U vozidel s řízeným katalyzátorem nesmí obsah CO 0.1 %.

    Vąechna měření se provádí při volnoběhu. Jestliľe nám i po nastavení sloľení směsi obsah CO nesouhlasí, jsou moľné následující závady.

  • Obsah CO velký
    1. Přílią velký tlak paliva.
    2. Vadný snímač teploty motoru nebo mnoľství nasávaného vzduchu.
    3. Palivo v motorovém oleji.
  • Obsah CO malý
    1. Tlak paliva přílią nízký.
    2. Faleąný vzduch vlivem netěsnosti v sacím traktu.
    3. Znečiątěné vstřikovací trysky.

    Pokud byla před měřením sloľení směsi provedena diagnostika soustavy přívodu paliva spolu s případnou opravou zjiątěných závad, neměl by tento stav vzniknout.

    Je-li k dispozici válcová brzda, je účelné provést měření obsahu CO při středním a plném výkonu motoru.

    V oblasti středního výkonu by měl být obsah CO mezi 0.1 - 1.5 %. Vyąąí obsah svědčí o obdobných závadách jako u volnoběhu, ke kterým můľe přistoupit:

  1. Nesprávná funkce regulace sloľení směsi ve fázi zahřívání.
  2. Regulační soustava je přepnuta do nouzového reľimu v důsledku poruchy některého snímače či ovládače.

    Poslední případ bývá signalizován kontrolkou stavu motoru, pokud je jí vozidlo vybaveno.

    Rovněľ při nízkém obsahu CO, jehoľ průvodním jevem je "cukání" motoru charakteristické pro chudé směsi, mohou být příčiny stejné jako u volnoběhu. Navíc můľe nefungovat soustava regenerace paliva odpařeného z nádrľe, pokud je jí vozidlo vybaveno.

    Při plném výkonu má být obsah CO v rozmezí 1.0 - 6.0 %. Závady mohou být obdobné, jak bylo uvedeno výąe. Je vhodné provést rovněľ měření při akceleraci motoru. Při nízkém obsahu CO mohou být vadné:

  1. obvody a díly měřiče nasávaného vzduchu (potenciometry, měřicí klapky, těľký chod pístu);
  2. obvody snímače ąkrticí klapky (zejména potenciometrického) a
  3. obvody obohacovací klapky pro plný výkon, pokud je systém přípravy směsi takto vybaven.

    Úroveň HC se udává v ppm
Part per million, tj. část z milionu.
a její průběh je dobrým indikátorem pro chudé směsi, v oblasti stechiometrické hodnoty je nejniľąí, na obě strany od ní roste. U vozidel bez katalyzátoru se úroveň HC výrazně zvyąuje, kdyľ se směs stane chudąí neľ 17 : 1, tj. lambda > 1.15. Podle úrovně HC můľe být sloľení směsi u těchto vozidel nastaveno nejpřesněji.

    Úroveň HC by se měla pohybovat v rozmezí 100 - 400 ppm u vozidel bez katalyzátoru a s katalyzátorem do 20 ppm. Průběh emisí CO a HC v závislosti na sloľení směsi u vozidel s katalyzátorem je přibliľně podle obrázku o55.

    Z hodnot emisí CO a HC a s přihlédnutím k zatíľení a chodu motoru lze zjistit řadu příčin závad systémů řízení chodu záľehových motorů;

Příčiny závad chodu motoru
obsah HC obsah CO poměry chodu a zatíľení závada
zapalování
velmi vysoký nízký občas vysazuje znečiątěné svíčky
vysazuje při určitém zatíľení a rozmezí otáček přeruąený vn kabel, prasklý rozdělovač
příprava směsi
vysoký vysoký trhání při jízdě bohatá směs
vysoký velmi nízký trhání při jízdě chudá směs
vysoký nízký nerovnoměrný volnoběh chudá směs
vysoký vysoký nerovnoměrný volnoběh bohatá směs
motor
vysoký velmi nízký trhání při jízdě netěsné sací cesty
vysoký normální nerovnoměrný volnoběh malá vůle ventilů
vysoký normální vyąąí otáčky volnoběhu opotřebené krouľky

    Některé měřiče emisí jsou vybaveny moľností měření Delta HC. Tato veličina umoľňuje vyhodnotit řadu důleľitých informací. Delta HC je rozdíl mezi základní a maximální hodnotou HC během prováděného měření, obr. o56. Měření je synchronizováno signálem 1. válce, který určuje jeho počátek a ukončení. Z naměřených průběhů se stanoví, jakým způsobem je rozdělována směs do jednotlivých válců, obr. o57, i porovná funkci zapalování v kaľdém válci, obr. o58.

    U vozidel vybavených katalyzátorem se jeho účinkem úroveň emisí při ochuzování směsi přílią nezvyąuje. Jestliľe se směs obohacuje, úroveň emisí CO roste, ale ne tak výrazně, jako u vozidel bez katalyzátoru. Proto s katalyzátory nelze určit, zda je směs chudá či bohatá. Tento nedostatek nemají měřiče obsahu CO, HC, CO2, případně i O2.

    Úroveň emisí CO2 se zvyąuje, jakmile se směs ochuzuje od poměru 10 : 1 po 14 : 1. Jestliľe se pak směs dále ochuzuje, úroveň emisí CO2 opět klesá. Při stechiometrickém poměru začíná úroveň emisí CO2 právě klesat, obr. o59.

    K vyhodnocení měření emisí CO, HC, CO2 můľe slouľit tabulka. Závadou motoru můľe být, kromě mechanické, i nefunkční lambda regulace, vadný katalyzátor, nebo motor a karburátor nejsou provozně teplé.

Vyhodnocení emisního měření
obsah HC obsah CO obsah CO2 závěr
velmi nízký nízký velmi vysoký spalování optimální, výfuk těsný
nízký nízký nízký spalování optimální, výfuk netěsní
vysoký vysoký nízký spalování ąpatné, směs bohatá
vysoký velmi nízký nízký spalování ąpatné, směs chudá
velmi nízká nulová velmi vysoká motor v pořádku
nad mezí nad nulou pod mezí motor má závadu

    Úroveň emisí O2 je výborným indikátorem chudého sloľení směsi u vozidel s katalyzátorem, obr. o510. Jestliľe je úroveň O2 nad 0.5 %, dostává katalyzátor dostatek kyslíku pro správnou funkci. Jestliľe je ale současně i úroveň emisí CO větąí neľ 0.5 %, obvykle není oxidační katalyzátor schopný funkce. Úrovně O2 můľe být pouľito pro kontrolu soustavy přídavného vzduchu, pokud je jí vozidlo vybaveno.

    Nejprve se vzduchové čerpadlo vypne a při volnoběľných otáčkách motoru se změří úroveň O2. Bude-li pak čerpadlo s celou soustavou ve funkci, obsah O2 by měl být o 2 - 5 % vyąąí.

    Se čtyřsloľkovými měřiči emisí se měří na volnoběľných otáčkách a při 2500 ot/min. Jako vodítko mohou slouľit výąe uvedené hodnoty, pokud nejsou známy doporučení či předpisy výrobce.

    Jsou-li naměřené hodnoty vyąąí neľ je uváděno, je třeba zkontrolovat u motorů se vstřikováním mechanické nastavení volnoběľných otáček.

    Měření emisí NOX není zatím zákonem předepsáno, je vąak v budoucnu pravděpodobné. Kromě toho je potřebné pro posouzení funkce některých systémů, jejichľ účelem je právě omezení těchto zplodin. Jde např. o recirkulaci výfukových plynů.

Test elektronických systémů

Vnitřní diagnostika

    Jestli je zapalování a přívod paliva v pořádku, bude pravděpodobně příčina závady v elektronické části regulace, tj. snímačích, akčních členech nebo ve vlastní řídicí jednotce.

    U novějąích elektronických systémů se k jejímu vyhledání vyuľívá vnitřní diagnostiky systému a to jejího elektronického testu. Ten proběhne vľdy po zapnutí motoru a provede kontrolu správnosti funkce důleľitých součástí systému. V případě poruchy některého z nich uloľí do paměti údaj o poruąe ve formě číselného kódu a na přístrojové desce se rozsvítí signálka poruchy.
Označená např. CHECK ENGINE.

    Kód poruchy zůstává v paměti počítače řídicí jednotky nejen po dobu trvání poruchy, ale aľ do vypnutí napájení paměti, coľ bývá u rozdílných vozidel různé.

    Tento způsob vnitřní diagnostiky, označovaný OBD,
Zkratka anglického On Board Diagnostics - palubní diagnostika.
má za úkol rovněľ sledování systémů důleľitých pro úroveň emisí.

    Závady systému jsou buď trvalé nebo přechodné, tj. vyskytující se pouze v některých podmínkách. Trvalé závady jsou indikovány stálým svitem kontrolní ľárovky po zapnutí motoru. U přechodné závady, pokud v daném okamľiku nenastala, kontrolka po zapnutí zhasne, jakoby bylo vąe v pořádku.

    Z paměti můľe být přečten jako tzv. blikací kód, buď čtečkou připojenou k diagnostické zásuvce vozidla, nebo i podle blikání signálky na palubní desce. Ve druhém případě spojíme na diagnostickém konektoru přísluąnou iniciační svorku s kostrou a to buď drátovou spojkou (obr. o61) nebo spínačem připojeného testeru. Poté zapneme zapalování vozidla (nikoli startování) a systém je uveden do reľimu diagnostiky; kontrolka začne odblikávat kódy závad.

    Jako první odbliká úvodní kód signalizující, ľe diagnostika je ve funkci (např. 12 dle obr. o62). Následně budou odblikány kódy závad, pokud pamě» nějaké obsahuje. Po posledním z uloľených se cyklus opakuje od úvodního kódu. Kódy jsou uváděny v číselném pořadí a jsou vzájemně odděleny přestávkou deląí, neľ je rytmus blikání, obr. o63.

    Pokud kontrolka slouľí pouze k signalizaci přítomnosti závady nebo není na vozidle pouľita, k identifikaci závady pouľijeme čtečky, která kód poruchy převede na alfanumerický nápis na svém displeji. Můľe být jednoúčelová, pro automobil určitého typu, nebo univerzální. U univerzálnějąích čteček se pouľívá výměnné paměti, umoľňující i slovní popis zaregistrované závady a pokyny k provádění daląích kroků testu. Podrobnějąí vysvětlení bývá uvedeno v jejím manuálu.

    Protoľe univerzální čtečka je určena pro různé typy, nejprve musíme ověřit, zda máme zasunut modul odpovídající danému elektronickému systému. Nesoulad bývá někdy diagnostikován i na displeji.

    Není-li čtečka (např. vestavěná v testeru) k dispozici, můľeme si vypomoci voltmetrem zapojeným k datovému vývodu diagnostického konektoru.

    Tento typ vnitřní diagnostiky bývá v poslední době označován jako OBD I na rozdíl od OBD II, který je vybaven daląími moľnostmi. Mimo ukládání závad do paměti provádí test akčních členů a porovnání skutečných hodnot výstupních signálů ze snímačů s hodnotami pravděpodobnými pro dané provozní podmínky. Test se provádí po nastartování motoru, někdy i po jiném úkonu, např. při maximálním otevření ąkrticí klapky. Lze jej aktivovat i z vnějąku a to spojením iniciačního vývodu konektoru s kostrou.

    Kód závady mnohdy indikuje pouze výskyt problému v určité oblasti, nikoli určitou vadnou součást nebo díl.
Závadu v určitém snímači a jeho kabeláľi (zkrat nebo přeruąení), případně jinou nevěrohodnost jeho údaje apod.
K přesnému určení příčiny závady je třeba daląích kroků, které se liąí nejen dle typu a značky vozidla, ale zejména podle stupně vnitřní diagnostiky (OBD I nebo OBD II) a testeru.

    Má-li vozidlo pouze OBD I, prověřujeme podezřelý díl s kabeláľí nejprve staticky.

  • Okruh a zkraty ohmetrem.
  • Přívod napájecího napětí a výstupní napětí voltmetrem.
  • Případně proudy do a ze snímače ampérmetrem.

    K měření musíme pouľít voltmetr s velkým vstupním odporem, nejlépe elektronický multimetr. S ampérmetrem začneme měřit na nejvyąąím rozsahu, abychom jej nepoąkodili nečekaně velkým proudem. Jako ohmetru můľeme pouľít nejlépe multimetru. Elektrorevizní měřiče izolace jsou pro tato měření nevhodné.

    Nebyla-li příčina závady zjiątěna, provedeme měření v dynamickém reľimu. Ke snímači musí být přivedeno napájecí napětí a měříme výstupní parametr (obvykle napětí, odpor, případně kmitočet) při provedení změny vstupního parametru.
Ručním natočením, posunutím, ohřevem, přivedením definovaného tlaku apod.

    Na obr. o64 je ukázka měření výstupního napětí signálu snímače polohy ąkrticí klapky a jeho změny při seąlapování plynového pedálu a na obr. o65 měření výstupu snímače podtlaku, který se k němu přivádí z vakuového čerpadla.

    Výhodnějąí je sledovat výstupní signály snímačů osciloskopem. Ten umoľní nejen měřit jejich hodnotu, ale sledovat i jeho časový průběh s případnými nerovnoměrnostmi způsobenými zhorąením kvality snímače.

    Tvar a velikost signálů snímačů pro OBD jsou doporučeny přísluąnými normami. Této skutečnosti vyuľívají výrobci přenosných diagnostických osciloskopů. Osciloskopy jsou vybaveny mikroprocesorem, který umoľňuje prostřednictvím menu volbu typu měřeného snímače. Tím se zároveň nastaví potřebná citlivost vertikálního kanálu, rozsah časové základny a synchronizace. Na displeji se současně s měřeným signálem ze snímače zobrazí i měřítko napětí, času, extrémní hodnoty, kmitočet a daląí doplňující údaje, obr. o66.

    Někdy bývá přísluąenstvím osciloskopu i výměnná vnějąí pamě» se zobrazením vzorových průběhů signálů snímačů dle doporučení norem.

    Osciloskopy také umoľňují kontrolu průběhu řídících signálů pro akční členy (vstřikovací trysky, ventily systému regenerace odpařovaného paliva, ventily recirkulace výfukových plynů, krokové motorky regulace volnoběhu atd.). Běľná je i moľnost sledování průběhu napětí na primárním i sekundárním vinutí zapalovacích cívek.

    Samotná funkce akčních členů (relé, elektromagnetické ventily, motorky, stykače) se testuje přivedením napětí baterie přímo na jejich svorky - při odpojených přívodech kabeláľe. Jejich správnou funkci překontrolujeme vizuálně nebo sluchově. Vhodné je rovněľ zařazení ampérmetru do přívodu ke členu a změření proudu po odeznění přechodových dějů.

Postup při OBD II

    Norma diagnostiky II stupně předepisuje její pouľití na automobilech vybavených elektronicky řízenými systémy omezení ąkodlivých emisí. Součástí normy jsou různá doporučení, např. provedení diagnostické zásuvky, řeąení iniciace samokontroly úrovně signálů snímačů a výstupu dat z elektroniky samokontroly apod. Pro tuto diagnostiku jiľ musí být pouľito testerů připojených k diagnostické zásuvce. Tyto pak umoľní iniciovat samokontrolu systémů a indikovat závady. Na displeji se objeví nejen její kód, ale i doplňující údaje; zda jde o závadu trvalou nebo přechodnou, spočívá-li závada v rozdílu mezi předpokládanou a naměřenou hodnotou na výstupu snímače, případně jaké závady jsou uloľeny v paměti.

    U zjiątěných závad se také můľe zobrazit údaj o provozních podmínkách, při nichľ k závadě doąlo. To v případě přechodné závady, zaznamenané v paměti diagnostiky, která ale nerozsvítí signalizační kontrolku.

    U testerů bývá běľné i zařazení postupu pro vyhledání příčiny a bliľąího místa vzniku závady. Tento postup se můľe zobrazit na displeji, nebo je popsán v manuálu spolu s odkazem na jednotlivé kroky během vyhledávání.

    Daląí body diagnostiky OBD II se provádějí pokud v paměti ľádná závada není. Buď proto, ľe samokontrola ľádnou nezaznamenala, nebo byly po jejich odstranění kódy závad z paměti vymazány. Postup pro vymazání je uveden v manuálu nebo i na displeji v pomocném menu (HELP).

    Druhým bodem můľe být test akčních členů. U motorů se vstřikováním se obvykle ověří nejprve akční člen regulace volnoběhu, zpravidla motorek, který buď natočí ąkrticí klapku, nebo ovládá průtok vzduchu obtokovým kanálkem této trysky. Během testu se kontroluje funkce akčního členu pozorováním jeho mechanického pohybu.

    Daląím krokem testu akčních členů bývá kontrola vstřikovacích trysek. Průběh signálu, pozorovaného osciloskopem na přívodech trysek, je na obr. o67.

    U některých systémů můľeme osciloskopicky pozorovat vąechny průběhy současně, podobně jako u zapalování, na displeji v řadě za sebou (nebo nad sebou). Signály odebíráme z přívodů ke vąem tryskám vícebodového sekvenčního vstřikování. U jiných typů vícebodových vstřikování (kontinuálního, simultánního) jsou průběhy u vąech trysek totoľné.

    Vlastní funkci trysky můľeme obvykle kontrolovat pouze sluchem.

    Při osciloskopické kontrole vstřikovacích trysek u stojícího vozidla se ąířka vstřikovacích pulsů se zvyąováním otáček nemá měnit. Při jízdě se vąak bude zvětąovat při zvýąení zátěľe motoru (nemusí platit pro test pomocí vnitřní diagnostiky).

    Kromě akčních členů přípravy směsi se provádí testování elektropneumatických, případně elektrohydraulických ventilů daląích dílů systémů řízení chodu motoru. Jde o regenerační ventil odvětrávání palivové nádrľe, ventil recirkulace výfukových plynů, regulační ventil turbodmychadla přeplňovaných motorů, nebo klapek ladění sacího potrubí motorů s atmosférickým plněním, případně změny překrytí ventilů, pokud jsou tyto okruhy u motoru testovaného vozidla pouľity.

    Větąinou se kontrola provádí poslechem nebo pozorováním, zda ventil taktuje, případně se doplní osciloskopickou kontrolou průběhu přiváděného signálu, eventuálně změřením ohmického odporu vinutí elektromagnetu a jeho odporu proti kostře (při odpojených přívodech). Někdy mívají důleľité okruhy vlastní diagnostiku své funkce, jak např. na obr. o68 uvedená recirkulace výfukových plynů (EGR), jejíľ ventil otevírá a uzavírá přívod podtlaku ze sacího potrubí, čímľ se řídí mnoľství recirkulovaných plynů. Podtlakem je ovládán diagnostický snímač. V případě, ľe tento není spínán synchronně s taktovacím signálem, je signalizována porucha. Podtlak je přiveden ze sacího potrubí pracujícího motoru nebo z pomocného zdroje.

    Funkce elektromagnetické části kaľdého z testovaných akčních členů je sice podmínkou správné činnosti pneumatického či hydraulického okruhu, ale sama o sobě ji nezaručuje. Při podezření, ľe okruh přes správnou funkci elektromagnetu není v pořádku, prohlédneme, zda není ucpán nebo neprosakuje-li.

    U vozidel s přeplňovanými motory bývá na přístrojové desce často indikátor zvýąení plnicího tlaku (boost), buď spojitý, nebo jako kontrolka signalizující dosaľení maximálního tlaku.

    Některá vozidla mají daląí kontrolku signalizující, ľe dmychadlo začíná vyrábět přeplňovací tlak.

    Při diagnostice přeplňovaných motorů nikdy nesnímáme za provozu vzduchový filtr, malé částice nečistot by mohly zničit oběľné kolo dmychadla. Rovněľ tak neodpojujeme za chodu vzduchovou hadičku mezi tělesem ąkrticí klapky a turbodmychadlem, nebo od turbodmychadla k sacímu potrubí. ©krtící klapka by pak nemohla ovládat mnoľství vzduchu přicházejícího do motoru a nadměrná rychlost otáčení by motor poąkodila.

    Aby bylo dmychadlo odpovídajícím způsobem mazáno, musí být motorový olej a olejový filtr měněn v doporučených intervalech. Hladina oleje musí být udrľována na horní značce ponorné měrky, hladina chladicí kapaliny mezi značkami maxima a minima na regenerační nádrľce. Jestliľe část chladicí kapaliny
Týká se chladicí soustavy přetlakového vzduchu, je-li pouľita, nikoli chlazení motoru.
ze soustavy vyteče, musí být soustava nejen doplněna, ale i odvzduąněna.

    Po testování akčních členů provede vnitřní diagnostika porovnání poľadovaných a skutečných hodnot signálů v celé soustavě řízení chodu motoru.

    Pokud je pouľito univerzálního testeru, musí být vloľen programový modul pro přísluąný typ vozidla. Ten obsahuje potřebné hodnoty srovnávaných diagnostikovaných parametrů, ale i provozní hodnoty, za kterých mají být měřeny. Také obsahuje řídicí program diagnostiky, kterým se vnitřní diagnostika z testeru ovládá, protoľe její inicializace bývá u různých vozidel odliąná.

    Hodnoty signálů naměřených na snímačích soustavy vnitřní diagnostikou se do testeru přivádí datovým vedením, které je různě uspořádáno.

    Někteří výrobci osciloskopů pro autodiagnostiku uvádějí, ľe jsou vhodné i pro diagnostiku OBD II. To ovąem často spočívá v tom, ľe se na vstup jednoho jeho kanálu připojí (obvykle nabodávacím hrotem) datové vedení k připojenému testeru. Signály jsou tímto vedením přenáąeny formou pulsů; na displeji testeru se zobrazí v alfanumerické formě a na osciloskopu jako pulsy různého počtu s různými mezerami.

    Na druhém kanálu se zobrazí vzorový průběh z paměti osciloskopu a srovnáním průběhů se dá odhadnout výskyt závady.

    Takovéto pouľití osciloskopu je ale podmíněno iniciováním samokontroly vnitřní diagnostiky buď testerem nebo jiným vnějąím zásahem.

Poznámky k vnitřní diagnostice

    Postup při provádění vnitřní diagnostiky elektronického systému se samokontrolou funkce lze shrnout do diagramu.

    Diagnostický postup

    Rozsah a hloubka testů je závislá na sloľitosti systému a dostupnosti dat.

    Z diagramu je zřejmý rozdíl mezi typem diagnostiky OBD I a OBD II. Univerzální testery pro typ OBD II bývají obvykle konstruovány i pro vyuľití s typem OBD I. U nich bývá někdy moľné čtení blikavého kódu ze svitu signálky závady pomocí optické čtečky. Je to pro případ, ľe na diagnostickém konektoru lze iniciovat provedení samokontroly, ale data mají výstup pouze na kontrolku.

    Při vyuľívání vnitřní diagnostiky vozidla k vyhledávání příčiny závady je účelné dbát na následující:

  1. U některých systémů jsou do paměti závad nejdříve ukládány trvalé závady, tj. ty, které jsou přítomny v době provádění testu.
  2. Přechodné závady, které se vyskytly před prováděním vnitřní diagnostiky, ale v době testu jiľ netrvají, jsou v paměti aľ za trvalými závadami a odděleny od nich oddělovacím kódem.
  3. Nejprve opravujeme trvalé závady a pak hledáme moľné příčiny přechodných.
  4. Opravu začneme závadou s nejniľąím číselným kódem. V mnoha případech můľe být vadný snímač příčinou záznamu více kódů závad.
  5. Protoľe při přechodné závadě kontrolka na přístrojové desce nesvítí, má zhasnout po odstranění trvalých závad. Potom lze usnadnit vyhledání příčin přechodných závad uloľených v paměti tak, ľe pohybujeme, kroutíme i ohýbáme kabeláľí a konektory přívodů k místu předpokládané závady. Případně poklepáváme na podezřelé díly. Sledujeme kontrolku, přitom zapneme pouze zapalování, nikoli motor, ani neiniciujeme vnitřní diagnostiku.
  6. Je-li tester vybaven pomocným menu optimálního postupu při vyhledání závad, pouľíváme těchto doporučení.
  7. Vľdy máme na paměti, ľe není-li zaznamenán ľádný kód závady, nemáme záruku, ľe je vąe v pořádku. Stav musíme ověřit daląími testy a měřeními (emisí, spotřeby, výkonu apod).
  8. Vnitřní diagnostika zachytí pouze závady trvající určitou minimální dobu. Velmi krátké přechodné poruchy, které se ale mohou projevit na chodu motoru, zpravidla nezaregistruje. Jejich výskyt musíme určit jinými způsoby, nejsnáze osciloskopem.

Kontrola systémů bez vnitřní diagnostiky

    Vnitřní diagnostika OBD typů I případně II nebývá u dříve vyrobených automobilů, nebo vyrobených v zemích, kde zatím neplatí přísluąné normy.

    V těchto případech musíme zvolit jiný postup. Přítomnost závady v systému řízení chodu motoru, bez ohledu na jeho sloľitost, můľeme odhadnout z příznaků v chování motoru. Různé příznaky způsobené závadami zapalování jsou shrnuty v tabulce. Čísla uvádí jednotlivé části soustavy zapalování a to v pořadí jejich kontroly. Díly, jejichľ čísla jsou v závorkách, nemusí být dané vozidlo vybaveno.

Příznaky závad zapalování
závada postup kontroly
motor startuje
nestartuje vůbec * 1 2 3 4 5 6 7 8 (9) (10) 13 15
studený ąpatně * 1 2 3 4 5 6 7 8 (9) (16) (17)
za vlhka ąpatně 2 3 5 1 6
horký ąpatně 5 7 8 (10) 13 (16) (17)
motor
má výpadky zapalování 1 2 3 5 6 4
po startu zháąí 9 5 7 8 13 (16)
se horký zastaví 5 7 8 9 10 13 (14)
se přehřívá 6 2
klepe při akceleraci (14) 6 11 12 1
motor má
nízký výkon 6 11 12 8 5 (10)
samozápaly 6 1
nadměrnou spotřebu 1 6 11 12 (10) (16) (17)
nepravidelný volnoběh 1 2 6 5 8 (14) (15) (17) (16)
zpětné rázy 6 2
emise
nevyhovuje CO ** 6
nevyhovuje HC ** 1 2 3

    Je-li příznak označen *, nejprve zkontrolujeme napětí baterie, úbytky na zemním propojení a napětí na zapalování.

    Příznaky označené ** vyplývají z měření emisí CO, HC a CO2. Jestliľe jsou emise CO2 přílią nízké (< 8 %) svědčí to o ąpatné funkci zapalování. Jsou-li přitom emise CO vysoké (> 3 %), zkontrolujeme sloľení směsi. Je-li lambda < 0.95 (bohatá směs) je vzrůst emisí je způsoben velkým předstihem.

    Při nízké úrovni CO2 a obsahu CO pod 3 % se posuzuje úroveň emisí HC. Je-li větąí neľ 200 ppm, mohou být příčinou závady dílů uvedených v tabulce.

    Je-li vozidlo vybaveno oxidačním (nebo třísloľkovým) katalyzátorem, měříme emise CO a HC před ním.

Přiřazení čísel k jednotlivým dílům

1 Zapalovací svíčky

    U svíček se posuzuje velikost zapalovacího napětí, (příp.), která je závislá na mezielektrodové vzdálenosti, na stavu elektrod a na zatíľení motoru. Zatíľení lze krátkodobě imitovat rychlým přidáním plynu vycházeje z 1000 ot/min. Lze také poznat nadměrné znečiątění svíčky, a to podle průběhu tzv. linie spalovacího napětí, která je u svíčky silně zanesené sazemi nebo zaolejované ąikmá a neklidná, často také překryta menąím kmitáním. Bod začátku napětí výboje poskakuje.

2 Vn kabely k rozdělovači a zapalovací cívce

3 Víčko rozdělovače

4 Palec rozdělovače

    Podle průběhu linie napětí výboje se posuzují i odruąovací rezistory v koncovkách svíček, odruąovací odpor v palci rozdělovače a odporové vn kabely. Tyto mohou být spáleny nebo zuhelnatělé, čímľ se jejich odpor zvýąí. Linie napětí výboje je pak ąikmá a leľí přílią vysoko.

    Je-li tomu tak u vąech válců, je vadný odruąovací odpor v palci rozdělovače nebo odporový vn kabel mezi cívkou a rozdělovačem.

    Najdeme-li tento úkaz pouze u některého válce, je vadný pouze přísluąný vn kabel nebo odruąovací rezistor v koncovce svíčky. Závadu ověříme změřením odporu ohmetrem.

    U víčka rozdělovače dochází obvykle ke zhorąení vysokonapě»ové izolace vlivem trhlin a cest pro plazivé proudy. Osciloskopem zjistíme menąí jehlu zapalovacího napětí a niľąí linii napětí výboje.

    Předchozí díly můľeme zkontrolovat vizuálně. Kontrola osciloskopem připojeným přes kapacitní dělič k vn kabelu cívky a synchronizovaným od 1. válce je ale mnohem rychlejąí a důkladnějąí.

5 Zapalovací cívka

    Můľe mít přeruąené sekundární vinutí, mezizávitový zkrat v primáru a vadnou vysokonapě»ovou izolaci víčka.

    První dvě závady zjistíme změřením odporu, jak bylo jiľ popsáno, nebo také osciloskopem. Při přeruąení sekundárního vinutí chybí na zobrazeném průběhu sekundárního vinutí vąech válců zákmity v oblasti dokmitávání a sepnutí jsou u vąech válců silně zatlumeny, nebo vůbec chybí.

    Vadná vn izolace víčka cívky je způsobena stejnými příčinami jako u ostatních výąe uvedených dílů a její projev na osciloskopickém obrazu je obdobný.

    Mimo uvedené závady můľe dojít k chybnému pólování cívky, coľ můľe způsobit problémy se startováním nebo výpadky zapalování. Závada se projeví při osciloskopické kontrole opačným zobrazením normálního průběhu. Jehly zapalovacího napětí směřují dolů.

6 Nastavení předstihu a nesprávný sled záľehů

    Seřízení a kontrola předstihu byla jiľ popsána. Nesprávný sled záľehů bývá způsoben přehozením kabelů ke svíčkám válců.

7 Snímač otáček v rozdělovači - bezkontaktní přeruąování

8 Elektronický spínač

    Kontrola obou dílů je uvedena v kapitole.

9 Předřadný odpor zapalovací cívky

    Je-li instalován, změříme jej ohmetrem.

10 Snímač polohy klikového hřídele

    Kontrolujeme měřením výstupního napětí snímače osciloskopem nebo multimetrem. U magnetoelektrických snímačů můľeme také změřit odpor jeho vinutí. Ten vąak nepostihuje vliv magnetického obvodu, jeho závad a justáľe.

11 Podtlaková regulace předstihu

12 Odstředivá nebo otáčková regulace předstihu

    Funkce regulace předstihu, a» mechanické nebo elektronické, se kontroluje při pracujícím motoru.

13 Kabeláľ a konektory

    Kontrolujeme je vizuálně, změřením odporu spojení, přeruąení, svodů na kostru apod. Je vhodné při měření s kabeláľí pohybovat a ohýbat ji, aby se projevily i viklavé kontakty, přechodové odpory apod.

14 Snímač klepání

16 Snímač teploty chladicí kapaliny

17 Snímač teploty nasávaného vzduchu

    Tyto díly se kontrolují změřením jejich výstupních parametrů osciloskopem nebo multimetrem. Přitom se má vhodným způsobem měnit veličina, kterou snímají.

15 Rozdělení zapalovacího napětí

    Kontrolu provedeme změřením průběhů sekundárního napětí osciloskopem, který je spouątěn od 1. válce. Vstup vertikálního zesilovače připojíme u systémů s rotujícím rozdělováním k vn kabelu mezi cívku a rozdělovač (přes kapacitní dělič). Funkce rozdělování ověříme tak, ľe vn odporové kabely postupně odpojujeme od svíček a připojujeme k zemnicímu přípravku. Měříme velikost jehly zapalovacího napětí uzemněného kabelu a podle ní posuzujeme správnost této cesty. U rozdělovačů s velkým průměrem víčka, u kterých je mezera mezi elektrodami palce a víčka aľ 2.5 mm, by mělo poklesnout zapalovací napětí na 8 kV a méně. U ostatních typů rozdělovačů bývá zmíněná mezera necelý 1 mm a zapalovací napětí se sníľí na max. 5 kV. Naměříme-li vyąąí napětí, je v této cestě nadměrný odpor, větąí mezera apod.

    U bezrozdělovačových systémů se vstup vertikálního zesilovače připojí k vývodům od zapalovacích cívek ke svíčkám, nebo k vývodům vhodného adaptéru. Výstupy z těchto snímačů se sloučí slučovačem, jehoľ výstup pak přivádí výsledný signál do vertikálního zesilovače osciloskopu. Na něm pak porovnáváme průběhy sekundárního napětí na vąech svíčkách.

Závady vstřikování paliva

    Obdobnou tabulku lze sestavit i pro závady související se vstřikováním paliva. Vzhledem k větąí rozmanitosti principů funkce, typů vstřikování a sloľitosti systémů, bude taková tabulka podstatně obsáhlejąí. Přitom se u jednotlivých systémů nebudou vyskytovat vąechny z uvedených příznaků. Také obsah poloľek určujících postup kontroly bude závislý na konkrétním provedení systému.

Příznaky závad zapalování
závada postup kontroly
motor nestartuje
vůbec * 1 2 4 5 (6) 7 8 (9) 10 11 12 (13) (15) 16
ąpatně * 1 2 18 9 10 (16) 11 (19)
studený ąpatně * 1 2 (3) 11 (4) 12 6 7 5 17 8 (24)
horký ąpatně * 1 2 6 11 (4) 7 6 8 (14) (24)
motor
po startu zhasne 1 2 17 12 8 (9) (19) (15) (10) (22) (23)
často zháąí 2 17 1 7 12 5 10 9 11 (16) 8
horký často zháąí způsobují hlavně 7 5 8
studený často zháąí způsobují hlavně 12 5 7 8
běľí nerovnoměrně 2 1 7 12 5 8 (13)
trhá při jízdě 11 1 17 5 6 (14) (24) 8
ąpatně jede při konst. ot. ** 5 17 7 9 11 16 1 2 8
přehřívá se seřízení CO
motor má
malou odezvu 17 11 1 2 7 5 8
velkou spotřebu 11 2 7 5 6 9 (14) 17 (13) 20 16 8
samozápaly 9 17 11 5 8
motor klepe
stále ** 1 2 7 5 (14) 6 12 (21) 17 10 (13) 19 22 8
při akceleraci (14) 1 2 7 5 6 8
volnoběh
nepravidelný 12 2 17 11 18 (3) (4) (9) 6 7 5 8 (14) (20) (13) (21)
ąpatný za studena způsobují hlavně 12 (24)
nesprávné otáčky 12 17 6 11 (3) (4) 5 8
nízké otáčky způsobuje hlavně 17
vysoké otáčky způsobují hlavně 17 2 5 7
díry u
akcelerace * 2 9 11 (25) 12 7 (16) 17 10 15 6 20 (22) 8
studeného motoru 6
teplého motoru 7 19
konst. otáček 1 2 6 9 11 12 5 8
výpadky zapalování
ve volnoběhu 11 2 7 5 8 6 1
při konst. otáčkách 6 12 11 7 5 8
nerovnoměrné otáčky způsobují hlavně 1 11 17
nízký výkon
stále * 1 2 11 (4) 17 6 7 5 20 8 (22) (23) (24)
v malých otáčkách provést hlavně 11 2 1 7 5 8
v velkých otáčkách provést hlavně 1 2 5 7 11 (16) (9)
emise
vysoké CO 11 16 17 12 5 20 8
vysoké CO i HC 11 7 6 17 5 8
nízké CO 1 2 5 7 20 8
směs
bohatá 7 5 9 11 16
chudá 7 5 9 11 16
u Mitsubishi, Hyunday 6 16 11 9 17 10

    Je-li příznak označen *, zkontrolujeme nejprve napětí baterie, úbytky napětí na zemnicích přívodech, napětí na vstřikovacích tryskách a ostatních elektromagnetických ventilech, relé a elektromotorech.

    Pokud se příznaky označené ** projevují u systémů s obvody samokontroly a/nebo s přepínáním na nouzový provozní reľim, zkontrolujeme, zda systém nepracuje v tomto reľimu. To můľe být jedním z důvodů způsobujících daný příznak.

    CO a HC měříme před katalyzátorem. Je-li jím vozidlo vybaveno, můľeme porovnat účinnost oxidační části měřením hodnot emisí CO a HC před a za katalyzátorem. Při měření zahřátého motoru ve volnoběhu má být hodnota emisí CO <0.1 % a HC <20 ppm. Také úroveň O2 za katalyzátorem bude niľąí neľ před ním, protoľe kyslík se spotřebovává na oxidaci zplodin.

    U větąiny příznaků je důleľitým bodem kontrola těsnosti sacího traktu a průchodnosti vzduchového filtru. Netěsnost sacího potrubí vede k nekontrolovanému ochuzení směsi, protoľe vzduch můľe být nasáván cestami mimo měřiče jeho mnoľství.

    Zhorąení průchodnosti vzduchového filtru (čističe vzduchu) bývá příčinou nízkého výkonu motoru, nerovnoměrnosti jeho chodu, zejména ve volnoběhu apod.

Přiřazení čísel k jednotlivým dílům

1 Palivové čerpadlo, jeho relé, příp. relé systému

    Není-li po zapnutí klíčku spínací skříňky slyąet chod palivového čerpadla, zkontrolujeme napájecí napětí a jeho okruh. V elektrickém okruhu bývá setrvačníkový vypínač, který vypne čerpadlo při nárazu, aby nedoąlo k případnému vytékání paliva po havárii.

    Je-li vinutí relé elektricky v pořádku, zkontrolujeme obvod spínacích kontaktů. Nejsnáze vyjmutím relé a přemostěním zdířek patice pro kontakty drátovou spojkou. Jsou-li kontakty vadné, dojde nyní po zapnutí klíčku zapalování k rozběhnutí čerpadla.

    Kontrola funkce čerpadla je popsána v kapitole.

2 Palivový filtr a okruh přívodu paliva k tryskám

    Filtr zachycuje částice nečistot v palivu, aby se nedostaly do trysek a regulátoru palivového tlaku. Bývá umístěn buď pod vozidlem v blízkosti nádrľe nebo v motorovém prostoru. Vlastní papírový díl filtru se nachází v uzavřeném hliníkovém pouzdře s integrovaným kovovým sítkem na jednom konci. Proto musí být bezpodmínečně dodrľen směr průtoku vyznačený na pouzdře.

    Průtočnost celého palivového přívodu se kontroluje dle kapitoly.

3 Časový termospínač

    Je to elektricky vyhřívaný bimetalový spínač, který řídí dobu otevření obohacovací trysky studeného startu, aby nebyla přílią dlouho otevřena. To by mohlo způsobit znečiątění zapalovacích svíček nebo zahlcení motoru palivem. Je vyhřívána elektrickým proudem z řídicí jednotky a podle teploty spíná nebo rozepíná své kontakty. Funkci kontrolujeme změřením doby potřebné k rozepnutí spínače při průtoku jmenovitého proudu obohacovací trysky.

4 Tryska obohacení směsi při studeném startu

    Jde o separátní vstřikovací trysku, obvykle umístěnou ve sběrném sacím potrubí. Obohacuje směs během zahřívací fáze motoru. U novějąích systémů jiľ není a obohacení při startu se provádí zvýąením přívodu paliva vstřikovacími tryskami.

    Funkci trysky kontrolujeme dle kapitoly.

5 Vstřikovací trysky

    Kontrolují se postupem podle kapitoly. Náhradním, i kdyľ ne plnohodnotným, řeąením můľe být osciloskopická kontrola, viz obr. o68. Pro větąí věrohodnost by měla být doplněna měřením emisí, případně i výkonu motoru.

6 Měřič mnoľství nasávaného vzduchu

    Postup kontroly je závislý na typu snímače měřené veličiny. U měřičů s náporovou (vzdouvací) klapkou se pouľívá potenciometrického typu snímače. Pouľívají se u systémů se spojitým vícebodovým vstřikováním i u starąích vícebodových časovaných vstřikování. Kontrolujeme jej měřením ohmického odporu snímače a jeho změn, přičemľ je snímač odpojen od kabeláľe systému.

    Kromě měření odporu je ľádoucí provést osciloskopickou kontrolu, tzv. zkouąku ąumu, při které je kabeláľ ke snímači připojena a systém zapnut. Vzdouvací klapka se několikrát vychýlí a průběh signálu na osciloskopu musí být bez přeruąení nebo "ąumu". Současně se má měnit napětí signálu od nuly ve výchozí poloze klapky směrem k vyąąím hodnotám.

    Novějąí typy snímačů jsou součástí můstku, ze kterého se odvádí k řídicí jednotce stejnosměrné napětí úměrné změnám vyvolaným mnoľstvím procházejícího vzduchu. Toto napětí můľeme zkontrolovat multimetrem nebo osciloskopem. Bude se měnit při změnách otáček a zatíľení motoru, nemá se vąak měnit se změnou teploty nasávaného vzduchu. Tyto teplotní změny lze imitovat vyhřívaným ventilátorem (např. fén na vlasy).

    U snímačů s vyhřívaným drátem se musí také ověřit funkce obvodu krátkodobého vyľhavení drátu po vypnutí motoru. Teplota drátu se zvýąí asi na 1000°C po dobu asi kolem 4 s. Rozľhavení drátu můľeme pozorovat vizuálně. Před kontrolou musí být motor zahřát na provozní teplotu, při níľ má pracovat nejméně 5 min. Poté jeho otáčky zvýąíme nad 2500 /min a vypneme zapalování. Drát snímače se musí krátkodobě rozľhavit.

    Posledním z pouľívaných typů měřiče je tzv. Karmanův, pracující na principu vířivého proudění. Jeho výstupním signálem jsou pulsy, jejichľ četnost je úměrná mnoľství procházejícího vzduchu. Kontrolu lze provádět osciloskopem nebo multimetrem s moľností indikace kmitočtu.

7 Regulátor tlaku paliva a dopravované mnoľství

Způsob kontroly je popsán v kapitole.

8 Řídící jednotka a kabeláľ s konektory

    Kontrola řídicí jednotky je nejkomplikovanějąím bodem. Její postup je závislý na diagnostických prostředcích, které jsou k dispozici.

    Je-li k dispozici druhá řídicí jednotka stejného typu jako kontrolovaná, vyměníme ji a porovnáme různé činnosti motoru nebo regulačního systému s oběma jednotkami. Srovnávacími hledisky mohou být osciloskopické průběhy vstupních a výstupních signálů řídicí jednotky, výkon a emise motoru apod.

    Daląí moľností je pouľití různých testerů, které jsou určeny pro takovou kontrolu. Obvykle umoľňují ověřit stav a funkci snímačů i akčních členů elektronického systému obvykle bez řídicí jednotky. Poté ověří funkci řídicí jednotky tím, ľe imitují změny elektrických signálů vytvářených různými snímači provozních podmínek motoru. Přitom se kontroluje odezva řídicí jednotky buď osciloskopickým sledováním výstupních signálů, nebo lépe, z odezvy motoru kontrolované motortesterem či měřičem emisí.

    Poslední moľností je vyuľití vnitřní diagnostiky elektronického systému.

    Pokud je řídicí jednotka vybavena "nouzovým reľimem", vyvoláme jej imitováním závady některého z dílů sledovaných samokontrolou. To lze provést třeba odpojením snímače od kabeláľe. Přechod do nouzového reľimu se projeví změnou předstihu, poklesem otáček nebo výkonu apod.

    Po uvedení systému do provozuschopného stavu a provedených kontrolách neopomeneme vymazat závadu z paměti samokontroly.

    Kabeláľ kontrolujeme jednak vizuálně prohlédnutím stavu spojů, zástrček, zásuvek atd. Dále zkontrolujeme vodivost vodičů, jejich izolaci proti kostře, tj. přeruąení a zkraty. Měříme ohmetrem.

    Posledním bodem kontroly je sledování za provozu, přičemľ pohybujeme kabeláľí a zástrčkami, aby se projevily i případné přechodné závady vlivem přelomení vodičů, "studeného" spoje v konektoru apod.

9 Snímač tlaku v sacím potrubí a atmosférického tlaku

    Podle typu a provedení snímače se kontroluje osciloskopicky nebo multimetrem. Při kontrole je vhodné přivést ke vstupnímu otvoru snímače různý tlak z vnějąího přístroje vytvářejícího definované úrovně tlaku.

10 Snímače otáček a polohy klikové hřídele

    Poloha těchto snímačů vzhledem k horní úvrati 1. válce je závislá na tom, kde jsou umístěny. Jsou-li u klikového hřídele, je jejich poloha obvykle fixována při výrobě motoru a nelze ji měnit. Naopak snímače v rozdělovači vyľadují kontrolu polohy, obvykle vzhledem k poloze horní úvrati 1. válce.

    Kontrola spočívá ve změření elektrických parametrů snímače.

    U snímačů na klikové hřídeli zkontrolujeme velikost mezery magnetického obvodu, která značně ovlivňuje hodnotu jejich výstupního napětí.

11 Snímač teploty chladicí kapaliny

16 Snímač teploty nasávaného vzduchu

    Oba jsou zaloľeny na vyuľití tepelně závislého rezistoru. Měříme hodnotu jejich odporu a změnu odporu při změně měřeného parametru. Např. při ponoření snímače do různě teplých kapalin, nebo ofukování ventilátorem s ohřevem.

12 Regulace volnoběľných otáček

    Volnoběľné otáčky se řídí mnoľstvím vzduchu, který je v tomto reľimu přiváděn pro tvorbu směsi. Při volnoběhu je ąkrticí klapka v poloze odpovídající minimálnímu přípustnému mnoľství směsi pro zadané volnoběľné otáčky. Obvykle se nastavuje mechanickým stavěcím prvkem, kterým se po zahřátí motoru nastaví volnoběľné otáčky.

    Vzhledem k potřebě udrľet je stálé i při změně provozních podmínek, např. postupným zahříváním motoru nebo změnou zatíľení při změně odběru proudu z alternátoru, je součástí systému přípravy směsi i regulační obvod. Ten reguluje mnoľství přídavného vzduchu tak, aby otáčky zůstaly konstantní. Přídavný vzduch tedy obohacuje směs při studeném motoru a následné fázi zahřívání.

    Mnoľství přídavného vzduchu můľe být řízeno lineárním akčním členem, to jest proporcionálně pracujícím elektromagnetickým ventilem. Průtok závisí na době jeho otevření. Jinou moľností je otáčivý akční člen, tj. elektromotorek, který natáčí mechanický prvek v obou směrech. Tím se různě otevírá průchod vzduchu a to buď obtokovým kanálkem nebo malým natáčením ąkrticí klapky kolem polohy pro volnoběh.

    Kontrola funkce se provádí osciloskopickým pozorováním elektrického signálu akčního členu a současným poslechem či pozorováním jeho mechanického pohybu. Jestliľe je signál v pořádku a k mechanickému pohybu nedojde, zkontrolujeme ohmický stav vinutí, případně měříme proud (např. kleą»ovým ampérmetrem). Podle výsledku pak provedeme případnou opravu mechanické části akčního členu.

13 Recirkulace výfukových plynů

    Ventil regulace zpětného vedení výfukových plynů do sacího potrubí je ovládán buď mechanicky nebo elektricky. Protoľe při volnoběľných otáčkách nemají být výfukové plyny do sání přiváděny, lze toho diagnosticky vyuľít. Zůstává-li ventil trvale otevřen, projeví se to tvrdým nebo velmi nerovnoměrným chodem ve volnoběhu. Příčinou můľe být závada samotného ventilu nebo jeho ovládání.

    Otevírání a uzavírání tohoto ventilu je ovládáno podtlakem přicházejícím ze zvláątního otvoru
Buď přímo z tohoto otvoru nebo přes daląí díly, které jej mohou ovládat podle daląích parametrů.
určeného pro ERG u ąkrticí klapky. Jeho funkci můľeme ověřit odpojením přívodu k místu ovládání a připojením k měřicímu vakuovému čerpadlu. Větąina ventilů se uzavře při podtlaku menąím neľ 10 kPa. Sniľujeme tedy podtlak čerpadla a sledujeme chování motoru ve volnoběhu. Jestliľe se ventil uzavírá, bude chod klidný, v opačném případě je ventil vadný. Poté podtlak čerpadla zvyąujeme aľ dojde k otevření ventilu, coľ se projeví poklesem volnoběľných otáček aľ na 150 ot/min, případně zastavením motoru. Jsou-li změny otáček velmi malé, svědčí to rovněľ o vadě ventilu.

    Některé ventily jsou mimo to navíc ovládány i tlakem výfukových plynů. Ovládání je aktivní v oblasti středních otáček motoru při otevření ąkrticí klapky. Aby nedoąlo k otevření recirkulace při nízkých otáčkách v důsledku poklesu podtlaku otevřením klapky, je tento pokles kompenzován tlakem výfukových plynů a ventil zůstává dále uzavřen, dokud se otáčky motoru dostatečně nezvýąí.

    Kontrolu tohoto okruhu provedeme tak, ľe při volnoběhu nastavíme čerpadlo na podtlak, při němľ se ventil uzavře. Poté se otevřením ąkrticí klapky zvýąí otáčky asi na 1500 ot/min. Malé změny rychlosti otáček signalizují správnou funkci takovéhoto ventilu. Nedochází-li ke změnám, je ventil trvale otevřen.

    Je-li výsledek kontroly ventilu vyhovující, ověříme okruh jeho ovládání. Postup závisí od provedení ovládacího okruhu.

  1. Je-li ventil napojen bezprostředně k přísluąnému otvoru u ąkrticí klapky, zkontrolujeme vzduchotěsnost přívodu i sacího potrubí.
  2. Je-li ovládání mechanické, nejčastěji uzavírá přívod podtlaku do recirkulačního ventilu daląí, teplotou ovládaný ventil, dokud se teplota motoru dostatečně nezvýąí. Recirkulace výfukových plynů totiľ sniľuje teplotu spalování, coľ není ve fázi zahřívání motoru ľádoucí. Kontrola se provede obdobně, pouze měřicí čerpadlo se připojí ke vstupu teplotního ventilu a nastaví se na podtlak, při kterém se recirkulační ventil otevírá. U studeného motoru má být volnoběh klidný, po zahřátí se teplotní ventil otevře a následně i recirkulační, coľ vede k dříve uvedené změně volnoběhu.
  3. U elektronického ovládání se pouľívá elektromagnetického ventilu, k jehoľ vinutí se přivádí elektrické impulsy z řídicí jednotky. Ty se kontrolují osciloskopicky, samotný ovládací ventil pak průchodem podtlaku při elektrickém otevírání a uzavírání (impulsním z řídicí jednotky nebo trvalým z baterie). U nových systémů se pouľívá pomocného kontrolního obvodu, viz obr. o68.
  4. U různých typů vozidel, zejména vyąąí kategorie, existují daląí ovládací okruhy. Vzhledem k jejich omezenému počtu je zde nepopisujeme a kontrolu provádíme dle instrukcí výrobce.

14

    Pod tímto bodem jsou zahrnuty tři poloľky.
Z důvodu přehlednosti. Málokdy se vyskytnou na motoru současně.

  1. Regulace parametrů motoru při klepání.

        Klepání motoru vlivem detonačního hoření způsobuje nadměrný předstih. Při výskytu klepání mají obvody regulace předstih sniľovat. Kontrolu jejich správné funkce lze provést změřením změny předstihu při imitování klepání motoru (poklep kladívkem). Kontrolu provádíme při otáčkách kolem 1500 ot/min. Poklep provádíme v intervalech po jedné sekundě. Po kaľdém poklepu má předstih klesnout o 3° - 4° a to do určité maximální hodnoty kolem 20°, od které dále neklesá. Po přeruąení klepání se má postupně vracet k původní hodnotě.

        Jestliľe ke změnám předstihu nedochází, zkontrolujeme výstupní signál snímače klepání, nejlépe osciloskopem.

        Zjednoduąenou zkouąku provedeme kontrolou změny otáček, při poklepu mají poklesnout.

        U přeplňovaných motorů se podle výskytu klepání ovlivňuje plnicí tlak a tím i poměry ve válci při záľehu. Kontrola řízení plnicího tlaku je popsána v bodě 21.

  2. Předehřívání vstřikovaného paliva.

        Některá vozidla jsou vybavena ohřívacím tělískem, kolem kterého prochází palivo vstřikované na sací ventil. Protoľe ohřívací tělísko je zpravidla odporové, provede se kontrola změřením jeho odporu nebo proudu po přivedení napětí. To můľeme přivést z řídicí jednotky u studeného motoru, nebo krátkodobě z baterie.

  3. Katalyzátor.

        Pokud je jím vozidlo vybaveno, můľe být i on příčinou takovýchto příznaků. Katalyzátor kontrolujeme měřením úrovně emisí ąkodlivin před a za ním. Funkci oxidační části posoudíme podle úbytku kyslíku ve výfukových plynech za katalyzátorem.

15 Snímač vačkové hřídele

    Podobně jako u snímání otáček a polohy horní úvrati 1. válce na klikové hřídeli, je provedení snímačů na vačkové hřídeli nejrůznějąí.

    Nejjednoduąąí variantou je jeden snímač umístěný v rozdělovači. Ten je poháněn z vačkové hřídele buď přímo, nebo prostřednictvím převodu. Snímač můľe slouľit buď ke snímání otáček motoru a polohy hřídele současně, nebo jen pro snímání polohy. Snímač pak bývá u klikové hřídele.

    Daląí variantou jsou dva snímače, tj. otáček a polohy samostatně. Oba jsou umístěny v rozdělovači na vačkové hřídeli, pokud je vn rozdělováno mechanicky.

    Na rozdíl od snímačů u klikové hřídele je poloha snímačů u vačkové hřídele nastavována při seřizování motoru. Proto je třeba důsledně ověřit správné nastavení této polohy.

    Snímače se kontrolují měřením výstupních signálů osciloskopem nebo multimetrem.

17 Snímání polohy ąkrticí klapky

    Snímače polohy ąkrticí klapky jsou buď koncové spínače, které spínají při jejím uzavření nebo maximálním otevření, nebo potenciometrické snímače měřící i úhel jejího natočení.

    Podle typu snímače se volí způsob kontroly. Spínače se kontrolují ohmetrem na sepnutí v přísluąných polohách a rozepnutí mimo ně. Případně nastavíme polohu sepnutí v souladu s odpovídající polohou ąkrticí klapky.

    U snímačů potenciometrického typu se kontroluje změna hodnoty odporu při natáčení ąkrticí klapky. Má být plynulá a v souladu s údaji výrobce. Je ľádoucí provést rovněľ osciloskopickou kontrolu výstupního signálu snímače spojeného s řídicí jednotkou. Tím prověříme stav odporové dráhy i pohyblivého sběracího kontaktu. Signál má být spojitý, bez přeruąení a s minimálním "ąumem". Důleľité je také ověření, zda napě»ový průběh od uzavření do maximálního otevření ąkrticí klapky odpovídá nastavovacím hodnotám výrobce. Nelze-li při případném rozdílu snímač seřídit, musíme jej vyměnit.

18 Zapalování a svíčky

    Postup a způsoby kontroly viz diagnostika zapalování, napětí na svíčce a zapalovací svíčky.

19 Soustava regenerace odpařovaného paliva

    Páry paliva z nádrľe se shromaľďují v nádrľce s aktivním uhlím. Pak jsou přepouątěny elektromagneticky ovládaným ventilem do sacího potrubí. K přepouątění obvykle dochází při volnoběľném chodu zahřátého motoru. Kontrolu spínání přepouątěcího ventilu lze provést poslechem nebo osciloskopickým pozorováním ovládacího signálu z řídicí jednotky.

    Samotný ventil lze ověřit měřicím tlakovým čerpadlem, které se připojí ke vstupu ventilu. Po natlakování připojeného čerpadla na tlak poněkud větąí neľ atmosférický se ventil sepne přivedením napětí na jeho vinutí. Tlak má poklesnout na atmosférický, jinak ventil není v pořádku.

20 Snímač lambda

    Pro zkouąku lambda snímače musí být motor zahřát na provozní teplotu. Místo přívodní kabeláľe připojíme multimetr přepnutý na měření napětí. Při omezení přívodu vzduchu ke vzduchovému čističi by mělo být výstupní napětí snímače 700 - 900 mV. Po odpojení vakuové hadičky posilovače brzd má poklesnout na 100 - 300 mV.

    Snímač lze také přezkouąet propanovým hořákem (obr. o69). Vloľíme-li snímač do vrcholu plamene hořáku poblíľ světlemodrého oxidačního kuľele, má multimetr ukázat asi po 1 min 800 mV a více. Po vyjmutí z plamene má napětí poklesnout během 2 s na max. 200 mV.

    U elektricky vyhřívaného snímače změříme také odpor jeho vyhřívacího tělíska, který má být kolem 5 Ohmů.

    Celý systém lambda regulace ověříme měřením úrovně emisí CO. Postupujeme tak, ľe při zahřátém motoru odpojíme konektor od lambda snímače a sejmeme podtlakovou hadičku od regulátoru tlaku. Motor se nechá ve volnoběľných otáčkách a obsah CO musí vzrůst. Po zapojení konektoru snímače musí obsah CO opět klesnout na původní předepsanou hodnotu.

    Na zkouąení lambda snímače, případně celého systému regulace, existuje řada testerů. Při jejich pouľití postupujeme dle návodu k obsluze.

    Závada lambda regulace můľe být také způsobena znečiątěnými svíčkami. Ze snímače pak přichází signál "chudá směs", protoľe detekuje nespálený kyslík ve výfukových plynech.

    Snímač můľe být poąkozen olovnatým benzinem nebo některými typy těsnicích směsí na armaturách sacího potrubí. Uľíváme proto jen směsí doporučených výrobcem.

21 Regulace plnicího tlaku u přeplňovaných motorů

    Přeplňováním palivové směsi během sacího cyklu se vytváří větąí tlak i během kompresního a výkonového cyklu, čímľ se zvýąí výkon motoru.

    plnicí tlak vytváří kompresor spřaľený s turbínou poháněnou výfukovými plyny. Jeho velikost je ovládána vypouątěcím ventilem řízeným signálem ze řídicí jednotky podle otáček motoru. Přetlakování začíná kolem 1200 ot/min a plného tlaku je dosaľeno kolem 2000 ot/min. V systému se uplatňuje i snímač tlaku v sacím potrubí. U některých vozidel se můľe při velké akceleraci (plné a rychlé seąlápnutí plynu) plnicí tlak krátkodobě zvýąit nad obvyklou hodnotu. Za chvíli se na ni vrátí i kdyľ bude motor nadále pracovat ve vysokých otáčkách.

    Pokud je vozidlo vybaveno indikací plnicího tlaku, zkontrolujeme funkci podle ní, není-li moľno provést kontrolu dle měřiče tlaku připojeného k sacímu potrubí. Během zrychlování z 0 na 100 km/hod při zcela otevřené ąkrticí klapce by měl měřič indikovat hodnoty dle údajů výrobce. Jinak je vypouątěcí ventil vadný nebo ucpaný. Diafragmu ventilu kontrolujeme měřicím tlakovým čerpadlem na těsnost. Po natlakování sledujeme, zda nedochází k poklesu.

22 Přesah ventilů

    Přesah ventilů se reguluje úhlovým natočením vačkové hřídele sacích ventilů vůči vačkové hřídeli výfukových, nebo osovým posuvem vačkové hřídele (vybavené různými vačkami), případně kombinací obojího. Velké překrytí zvyąuje výkon motoru a jeho kroutící moment. Ovąem v nízkých otáčkách volnoběhu se projeví zvýąení emisí HC a nerovnoměrný chod motoru. Zde je naopak ľádoucí minimální překrytí.

    Kontrola regulačního systému je moľná pouze v dynamickém reľimu měřením výkonu nebo kroutícího momentu při vysokých otáčkách a emisí HC při volnoběhu. Měření provedeme nejprve se systémem ve funkci a pak s vyřazeným (odpojíme jeho kabeláľ). Z obou průběhů lze usoudit na správnost jeho funkce.

    Výstupní signál z řídicí jednotky lze kontrolovat osciloskopicky; a to jeho změnu v závislosti na otáčkách motoru.

23 Regulace ladění sacího potrubí

    U tohoto systému se magnetickými ventily mění podle provozních podmínek objem sacího potrubí.

    Přídavné ąkrticí klapky v sacím potrubí se uzavírají pomocí elektromagnetických ventilů, aby se dosáhlo výkonu při vysokých rychlostech a při niľąích se zvýąil kroutící moment.

    Způsob kontroly je obdobný jako v předeąlém bodě.

24 Snímač rychlosti vozidla

    Je obvykle poháněn od náhonu tachometru, nezávisí na otáčkách motoru ale hnacích kol vozidla.

    U jednobodových vstřikování s regulací volnoběhu motorkem můľe způsobit nepravidelný volnoběľný chod motoru. Signál tohoto snímače a signál snímače polohy ąkrticí klapky vyuľívá řídicí jednotka pro zjiątění rozdílu mezi decelerací motoru a normálním volnoběhem, při kterém vozidlo stojí. Během decelerace jsou regulací volnoběhu udrľovány poněkud vyąąí volnoběľné otáčky neľ v druhém případě.

    Snímač se kontroluje změřením výstupního signálu osciloskopem nebo multimetrem. Při kontrole zapneme zapalování, nestartujeme, zařadíme neutrál a protáčíme jedním z hnacích kol.

25 Sací soustava s měnitelným dávkováním vzduchu

    Pouľívá se u některých typů přeplňovaných motorů. Je vlastně ekvivalentem laděného sacího potrubí a slouľí podobně k zajiątění rovnoměrného výkonu motoru, optimálních podmínek jeho chodu a spotřeby. Vytváří i nejvhodnějąí podmínky pro záľeh.

    Funkci regulačního systému i samotného aktuátoru kontrolujeme podobně jak je uvedeno v bodech 22 a 23.

Připojení diagnostických přístrojů

    Provádění kontrol a zkouąek je obvykle spojeno s potřebou připojit diagnostické přístroje buď k samým snímačům či akčním členům, nebo k místům na kabeláľi přísluąného systému. Ten je pak při kontrole propojen i do původního okruhu a měřicí přístroje sledují jeho chování jako odezvu na změny vstupních parametrů. Za těmito účely bývají diagnostické přístroje vybavovány nejrůznějąími doplňky, z nichľ mnohé byly popsány v předchozím.

    Připojování vodičů se svorkami k různým měřicím místům během kontroly je časově i prostorově náročné. Vyľaduje rovněľ značnou opatrnost při manipulaci, aby nedoąlo k náhodným zkratům s následným poąkozením elektroniky nebo diagnostického zařízení.

    Proto řada výrobců diagnostické techniky dodává nejrůznějąí adaptéry, které se připojí konektorem ke snímači nebo akčnímu členu. Jsou opatřeny očíslovanými měřicími zdířkami, coľ usnadňuje orientaci. Adaptéry jsou výměnné a speciální pro nejrůznějąí typy vozidel a jejich elektronických systémů. Příkladem můľe být tzv. BREAK - OUT - BOX adaptér na obr. o610. Číslování zdířek umoľňuje rychlé nalezení bodu pro připojení měřiče. Jinou moľností je adaptér ETT 018.01 fy Bosch. Měřič připojíme ke zdířkám pro měření napětí nebo odporu a volbu měřicího bodu provedeme přepínači. V tomto případě samostatnými pro napětí a odpor.

    Po proměření snímačů a akčních členů se adaptér připojí ke kabeláľi řídicí jednotky a pomocí dílů simulujících změny snímačů kontrolujeme její funkci. Zmíněný adaptér fy Bosch má vestavěných 6 takovýchto moľností imitace různých parametrů, které volíme tlačítky.

    Adaptéry umoľňují i vřazení měřicích míst do systému tím, ľe se připojí mezikabeláľí, tj. zařadí se mezi řídicí jednotku a periférii. Pak lze provést měření v dynamickém reľimu při různých provozních podmínkách.

Přístroje pro diagnostiku elektroniky

    Rychlé vyhledání závad bez pouľití vnitřní samokontroly elektronického systému umoľňují diagnostické přístroje, které jsou vybaveny výměnnou pamětí s programem, ve kterém je postup kontroly přísluąného systému. Připojují se výąe zmíněnou mezikabeláľí, rozdílnou pro různé typy vozidel a systémů. Příkladem můľe být MULTI - TESTER VLT 9500 fy Autodiagnos, který měří ve dvou provozních reľimech.

    V prvním probíhá spojité měření signálů z různých snímačů, registrující reakci na změny otáček, teploty atd. Signály jsou zobrazeny na displeji, jejich výběr závisí na řídícím systému vozidla a programu ve vnějąí paměti testeru. Měřené hodnoty se do paměti nezaznamenávají.

    Druhým reľimem je provozní test, při kterém se zjiątěné chyby uloľí do paměti testeru. Slouľí ke zjiątění chybných vstupních a výstupních signálů různých elektronických systémů. Odchylky za mezní hodnoty parametrů jsou zaznamenány jako závada. Vymazat je můľeme tlačítkem nebo vypnutím testeru. Současně můľe být zaznamenáno aľ 5 závad. Jelikoľ prvotní chyba můľe vést k řadě následných závad, tester je vąechny vyhodnotí a na displeji zobrazí prvotní z nich.

    V manuálu přístroje je uveden postup odstraňování závad s přihlédnutím k zobrazení na displeji. Postupy jsou zpracovány pro různé systémy a doplňovány pro nové výměnné paměti programů.

    V dynamickém reľimu je třeba sledovat odezvy řídícího systému na změny vstupních parametrů. Změny jsou vyvolány buď ovládacími prvky automobilu nebo změnami provozních podmínek (zahřívání motoru, změna jeho zátěľe na brzdě apod.). Odezvy sledujeme osciloskopem, měřičem emisí, výkonu, kroutícího momentu atd. Rozsah měření a tím i hloubka kontroly závisí na moľnostech testeru.

    Velké testery spojují více přístrojů v jeden celek obvykle ovládaný počítačem s vyuľitím programového menu. Hlavní menu obsahuje druhy měření proveditelná testerem. Bývá to analýza motoru, osciloskopická měření, měření emisí, diagnostika vznětových motorů a daląí dle softvérového i hardvérového
Programového i technického.
vybavení testeru.

    Po volbě z hlavního menu se zobrazí nabídka posloupností testu pro zvolené měření. Program podle nabídky je různý a mění se např. výměnou diskety určené pro dané vozidlo nebo druh testu.

    Pod druhem testu bývá uvedena moľnost úplného otestování, kdy se ověřuje celá sestava parametrů důleľitých pro vyhodnocení stavu systému a motoru.

    Daląím druhem je seřizovací test, kdy jsou uvedeny parametry ovlivnitelné regulačními prvky spolu s předepsanými hodnotami.

    Důleľitý je rovněľ zákaznický test obsahující měření potřebná k technické kontrole vozidla.

    Ve větąině případů lze naměřené hodnoty nejen zobrazit na displeji, ale i vytisknout v tabulkové nebo grafické formě. Někdy lze výsledky zákaznického testu ukládat do databáze jako poloľku pro konkrétní vozidlo, určené např. podle SPZ. Záznam pak slouľí při opakovaném budoucím testu pro srovnání změn a prognóze výskytu závady dle nezvyklých odchylek některých parametrů.

    Větąina obdobných testerů umoľňuje vypínat během měření jednotlivé válce motoru a měřit účinek tohoto zásahu. U válce s minimální změnou je pravděpodobně závada.

    Např. na obr. o611 je u 4. válce odpojeno zapalování, jak vyplývá ze zobrazení průběhu sekundárního napětí zapalovací cívky.

    Při zablokování kaľdého válce by měly otáčky motoru poklesnout o určitou podobnou hodnotu. Nevytváří-li některý válec dostatečný výkon, pokles otáček bude velmi malý. Rozdíly poklesů mezi jednotlivými válci nemají přesahovat 30 %.

    Příčinami nízkého výkonu a poklesu otáček bývají:

  1. Netěsnost sacího potrubí.
  2. Ucpaná cesta recirkulace výfukových plynů.
  3. Výpadek zapalování (coľ by mělo indikovat zobrazení).
  4. Nízký kompresní tlak válce (opálené ventily, opotřebené krouľky, poąkozené těsnění hlavy válců).

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