wiki.barchetta-club.pl

Układ wtryskowy sterowany jest przez sterownik silnika (ECU) poprzez realizacje szeregu opisanych w oprogramowaniu strategii regulacji. Podstawowym parametrem jaki umożliwia określenie parametrów czasowych wszystkich strategii jest rozpoznanie fazy w jakiej znajduje się silnik.
Z chwilą uruchomienia silnika sterownik przystępuje do rozpoznania faz wtrysku i zapłonu. Sterownik silnika dokonuje tego rozpoznania na drodze interpolacji kolejnych sygnałów po ich otrzymaniu z czujnika przy kole fonicznym na wale korbowym silnika i czujnika fazy wałka rozrządu. Sygnały z obu tych czujników charakteryzują się dokładnie określoną współbieżnością (zależnościami czasowymi), ponieważ układ rozrządu zapewnia sztywne połączenie między wałem korbowym a wałkami rozrządu.

Przebiegi czasowe (kątowe) generowane przez wymienione wyżej czujniki wyglądają następująco:

Dzięki sekwencji sygnałów dostarczanej przez oba czujniki, sterownik silnika jest w stanie dokładnie określić fazę pracy dla każdego z tłoków, a co za tym idzie wyznaczyć czas otwarcia wtryskiwaczy oraz zapłonu.

Zadaniem funkcji sterowania wtryskiem jest dostarczenie silnikowi określonej ilości paliwa w danym momencie, dla zapewnienia właściwej pracy w każdych warunkach jego funkcjonowania.

Sterowanie wtryskiem polega na obliczeniu czasu wtrysku w określonej fazie wtrysku i następnie na wygenerowaniu sygnału sterowania dla uruchomienia wtryskiwacza.

Podstawowy (bazowy) czas wtrysku zależy od charakterystyk wtryskiwacza i odpowiada ilości paliwa przewidzianej do wtryśnięcia do każdego cylindra. llość paliwa do wtryśnięcia określana jest przez iloczyn ilości powietrza zasysanego przez każdy cylinder (obliczonego w oparciu o ilość zasysanego powietrza i o prędkość obrotową silnika) oraz składu mieszanki wymaganego w danym momencie pracy silnika.

Czas zakończenia wtrysku jest określany przy pomocy algorytmu, w którym bazowy czas wtrysku jest korygowany przy pomocy współczynników, które uwzględniają różne warunki pracy silnika sygnalizowane przez czujniki znajdujące się w układzie.

A - podstawowy (bazowy) czas wtrysku.
B - współczynniki korekcyjne:
- niska temperatura silnika;
- wysoka temperatura silnika;
- czy faza rozruchu czy po rozruchu;
- maksymalne otwarcie przepustnicy;
- zwalnianie;
- przyspieszanie;
C - kontrola składu mieszanki w sprzężeniu zwrotnym.
D - autoadaptacja składu mieszanki.
E - zamknięcie przepustnicy (cut-off).
F - pośredni czas wtrysku.
G - dodatkowy impuls.
H - sterowanie niesynchroniczne wtryskiem.

Kontrola składu mieszanki (kontrola w sprzężeniu zwrotnym).

Skład mieszanki oznaczamy literą α (alfa) i wyznaczamy jako stosunek:

α = ilość powietrza zasysanego przez silnik / ilość wtryśniętego paliwa

Stochiometryczny skład mieszanki oznaczamy literą α_st i wyznaczamy jako stosunek:

α_st = teoretyczna ilość powietrza potrzebna do całkowitego spalenia wtryśniętego paliwa / ilość wtryśniętego paliwa

Współczynnik mieszanki oznaczamy literą λ (lambda) i wyznaczamy jako stosunek:

λ = ilość powietrza zasysanego przez silnik / teoretyczna ilość powietrza potrzebna do całkowitego spalenia wtryśniętego paliwa

Tak więc możemy wyznaczyć wzór w którym:

λ = α / α_st

Stosunek stochiometryczny ściśle zależy od typu paliwa i dla benzyny bezołowiowej wynosi około 14,7 ÷ 14,8 co odpowiada współczynnikowi λ = 1.

Mieszankę określamy jako bogatą gdy ilość powietrza jest mniejsza od ilości stochiometrycznej czyli λ < 1.
Mieszankę określamy jako ubogą gdy ilość powietrza jest większa od ilości stochiometrycznej czyli λ > 1.

Głównym zadaniem tej funkcji (strategii) jest korygowanie bazowego czasu wtrysku w taki sposób, aby skład mieszanki oscylował w sposób ciągły z wysoką częstotliwością wokół wartości między 0,98 a 1,02. Częstotliwość ta (częstotliwość aktualizacji) zależy od obciążenia silnika, jego prędkości obrotowej i wynosi około 10 Hz (1Hz to 1 cykl na sekundę).

Powyższa funkcja wyznaczania składu mieszanki nie ma zastosowania w następujących warunkach pracy silnika:
- zamknięcie przepustnicy (cut-off);
- otwarciu przepustnicy powyżej 70°;
- tempetarury pracy silnika poniżej 25°C.

Sterownik silnika posiada zaprogramowaną funkcję autoadaptacji. Zadaniem tej funkcji jest zapamiętywanie ewentualnych zmian, które wystąpiły podczas pracy silnika między parametrami zaprogramowanymi, a korekcją wywołaną przez sondę lambda. Zmiany te (spowodowane zużywaniem się elementow układu i silnika) są zapamiętywane i przechowywane w pamięci sterownika w sposób trwały, umożliwiając dostosowanie pracy układu do stopniowych zmian zachodzących w pracy silnika w wyniku zużywania się jego części w stosunku do nowego silnika.
Adaptacja parametrów nie jest możliwa w fazie otwarcia elektrozaworu odcinającego przepływ par paliwa.
W przypadku wymiany sterownika należy wykonać próbę drogową podczas której silnik zostanie rozgrzany, a sterownik (podczas postoju na biegu jałowym) wykona funkcję autoadaptacji.

W momencie uruchomienia silnika, sterownik nie ma możliwości rozpoznania fazy silnika i w konsekwencji nie jest możliwy wtrysk fazowy paliwa. Podczas pierwszych obrotów silnika wykonywany jest jednoczesny wtrysk paliwa, ponieważ duże zmiany prędkości obrotowej nie pozwalają na prawidłowe obliczenie fazy wtrysku. Następnie wtrysk staje się synchroniczny. Bazowy czas wtrysku zostaje zwiększony przez zastosowanie współczynnika wzbogacania (k) podczas uruchamiania silnika rozrusznikiem. Po rozruchu wartość współczynnika korekcji jest stopniowo zmniejszana i anulowana w określonym czasie, który jest tym dłuższy, im niższa jest temperatura silnika.

k - współczynniki wzbogacania;
t - czas;
α - czas wtrysku ze wzbogaceniem;

W tych warunkach występuje naturalne zubożenie mieszanki spowodowane słabym zawirowanlem cząstek paliwa w niskich temperaturach, mniejszym parowaniem i silnym wykraplaniem się paliwa na wewnętrznych ściankach kolektora ssącego. Dodatkowo występuje wyższa lepkość oleju silnikowego, która powoduje zwiększenie oporu tarcia elementów mechanicznych silnika. Sterownik silnika w tych warunkach koryguje przy pomocy współczynnika korekcji bazowy czas wtrysku w zależności od temperatury płynu chłodzącego i prędkości obrotowej silnika.

Funkcja ta zostaje uruchomiona, gdy otwarcie przepustnicy będzie większe niż 70°. W warunkach pełnego obciążenia zostaje zwiększony bazowy czas wtrysku (zależnie od prędkości obrotowej silnika) współczynnikiem o wartości około 1,1.

W fazie przyspieszania sterownik zapewnia odpowiednie zwiększenie ilości wtryskiwanego paliwa.
Bazowy czas wtrysku zwiększany jest współczynnikiem korekcji, zależnie od temperatury silnika i od szybkości otwarcia przepustnicy
(średnia wartość to 1,2).

Jeżeli jest konieczna nagła zmiana czasu wtrysku, gdy wtryskiwacz jest już zamknięty, sterownik zapewnia ponowne otwarcie wtryskiwacza (impuls dodatkowy - extra pulse), aby maksymalnie szybko wyrównać skład mieszanki.
Następnie czasy wtrysku będą zwiększane w oparciu o wymienione wyżej współczynniki.

WŁ. - silnik w stanie przejściowym
WYŁ. - silnik termicznie ustabilizowany

W fazie zwalniania uruchomiona jest funkcja przyspieszania ujemnego dla zmniejszenia ilości paliwa dostarczanego do silnika: bazowy czas wtrysku korygowany jest przy pomocy współczynnika zależnie od temperatury silnika, od prędkosci obrotowej i od obciążenia silnika w chwili bezpośrednio poprzedzającej moment zwalniania.

Funkcja ta uruchomiona zostaje, gdy sterownik rozpozna przepustnicę w położeniu biegu jałowego (sygnał z potencjometru przepustnicy) oraz prędkosć obrotowa silnika jest większa od 1600 obr/min (przy rozgrzanym silniku).

Zasilanie silnika zostaje ponownie przywrócone z chwilą rozpoznania położenia przepustnicy otwartej lub gdy prędkość obrotowa spadnie poniżej 1200 obr/min (przy rozgrzanym silniku).

Funkcja ta ogranicza maksymalną prędkość obrotową silnika poprzez stopniowe odcinanie dopływu paliwa do cylindrów.
Sekwencja odłączania kolejnych wtryskiwaczy widoczna jest w tabeli.

Pierwszy cylinder pracuje zawsze normalnie. Przy pracy na dwóch cylindrach odłączane są dwa wewnętrzne. Przy pracy na trzech, odłączany jest tylko drugi.
Dopuszczalne maksimum prędkości obrotowej ustawione jest na poziomie 7150 obr/min.

Głównym zadaniem tej funkcji jest utrzymywanie prędkości obrotowej silnika na poziomie zbliżonym do zaprogramowanej wartości (przy rozgrzanym silniku wynosi ona: 850 obr/min). Parametr sterujący elementem wykonawczym regulacji wolnych obrotów (w różnych wersjach stosowano różne rozwiązania) zależy od następujących warunków pracy silnika:

Faza uruchamiania

Z chwilą obrócenia kluczyka w wyłączniku zapłonu parametr sterujący ustawiany jest w zależnosci od temperatury silnika i napięcia akumulatora (położenie open-loop).

Silnik uruchomiony i pedał przyspieszenia zwolniony

Prędkość obrotowa silnika zmienia się zależnie od temperatury silnika i jest utrzymywana na stałym poziomie zbliżonym do wartości nominalnej przez zmianę wartości parametru w sposób umożliwiający wyrównanie ewentualnych zmian prędkości obrotowej. Występuje to zwłaszcza przy włączeniu zewnętrznych odbiorników prądu (wspomaganie przekładni kierowniczej, tylna szyba ogrzewana itp.). W przypadku włączenia elektrowentylatora i sprężarki klimatyzacji, które są sterowane przez sterownik silnika (ECU), zapewnia on ustawienie parametru regulacji prędkości obrotowej biegu jałowego z pewnym wyprzedzeniem do włączenia tych urządzeń.

Jazda normalna

W tych warunkach parametr odpowiada położeniu open-loop.

Faza zwalniania

Przy spadku obrotów poniżej nominalnej wartości prędkości obrotowej biegu jałowego, sterownik silnika (ECU) ustawia parametr w oparciu o specjalną krzywą (krzywa dash - pot), to znaczy opóźnia powrót zaworu do gniazda, powodując zmniejszenie działania hamującego silnika.

Elektryczna pompa paliwa sterowana jest przez sterownik silnika (ECU) za pośrednictwem przekaźnika. Pompa zostaje
wyłączona, gdy:
- prędkosć obrotowa silnika spadnie poniżej 50 obr/min;
- po określonym czasie (około 5 sekund) przy kluczyku wyłącznika zapłonu w położeniu MAR, bez uruchamiania silnika (sterowanie czasowe);
- jeżeli wyłącznik bezwładnościowy jest włączony.

Sterowanie elektrowtryskiwaczami jest typu sekwencyjnego, fazowego. Znaczy to, że wtrysk jest uruchamiany tylko w cylindrach będących w suwie ssania.
W fazie rozruchu silnika system działa wyjątkowo inaczej i wszystkie wtryskiwacze wtryskują paliwo jednocześnie. Wynika to z niemożliwości określenia fazy silnika i ustalenia sekwencji wtrysku. W każdym jednak przypadku faza sterowania elektrowtryskiwaczami jest funkcją prędkości obrotowej silnika.

Ten element dotyczy tylko wersji z silnikami Etap A i M2

Sterownik silnika steruje siłownikiem pneumatycznym kolektora modułowego (zamocowanego na kolektorze ssącym), za pomocą elektrozaworu sterującego. Kolektor modułowy ma dwie pozycje pracy:

A. Zasysanie powietrza kanałami długimi (do 5400 obr/min): w tej pozycji elektrozawór nie jest zasilany i siłownik znajduje się w położeniu spoczynkowym, tak więc przepustnice są zamknięte i silnik zasysa powietrze kanałami długimi. W ten sposób uzyskuje się wysoki moment napędowy (obrotowy) przy średnich obrotach silnika.

B. Zasysanie powietrza kanałami krótkimi (powyżej 5400 obr/mim): w tej pozycji elektrozawór zostaje zasilany, łączy siłownik ze zbiornikiem podciśnienia, powodując otwarcie przepustnic i silnik zasysa powietrze kanałami krótkimi, aby uzyskać maksymalną moc.

Funkcja ta steruje położeniem zaworu odcinającego pary paliwa w następujący sposób:
- w fazie uruchamiania silnika elektrozawór jest zamknięty, zapobiegając nadmiernemu wzbogacaniu mieszanki parami paliwa; stan ten trwa do momentu uzyskania przez płyn chłodzący temperatury 25°C;
- przy gorącym silniku, sterownik (ECU) steruje elektrozaworem w duty-cycle regulując ilość par paliwa dopływających do kolektora ssącego, w zależności od prędkości obrotowej i obciążenia silnika.

W następujących warunkach pracy silnika:
- przy zamkniętej przepustnicy;
- przy prędkości obrotowej poniżej 1250 obr/min;
- przy obciążeniu silnika poniżej wartości określonej TP < 1ms;
sterownik (ECU) zamyka elektrozawór odcinając dopływ par paliwa i utrzymuje go wtym położeniu.

Dane użyte w tej stronie pochodzą z instrukcji serwisowych, ePER oraz opracowań własnych Barchetta Club Polska