Jednopunktowy wtrysk paliwa

Układy wtryskowe z wtryskiem jednopunktowym zaczęto stosować w USA w

układach z sonda lambda. Wtrysk jednopunktowy zaczął wypierać stosowane układy

z zasilaniem gaźnikowym sterowanym sonda lambda. Oczywistym powodem były

warunki toksyczności spalin. Emisja substancji toksycznych w spalinach poprzez za-

stosowanie tego układu oraz w wyniku oddzielenia funkcji pomiaru ilości potrzebne-

go powietrza i dawki paliwa została stosunkowo znacznie obniżona. W Europie ukła-

dy te wprowadzono dopiero w 1987 roku. Ze względu na niewysoki koszt układy te z

powodzeniem można stosować w silnikach mniejszej mocy, mimo to w celu spełnie-

nia swych funkcji układ wtrysku jednopunktowego jest wyposażony w szereg nie-

zbędnych czujników i siłowników, które pozwalają mu spełnić określone dla niego

zadanie.

Cechy charakterystyczne:

- stosunkowo dokładne odmierzanie dawki paliwa;

- łatwy rozruch zarówno zimnego jak i gorącego silnika;

- odcinanie dopływu paliwa przy hamowaniu silnikiem;

- ograniczenie prędkości maksymalnej silnika;

- sterowanie układem z wykorzystaniem sondy lambda;

- stosunkowo niskie koszy.

Na rys. 1 przedstawiono schemat blokowy układu wtrysku jednopunktowego, a na

rys. 2 schemat układu sterowani praca silnika z wykorzystaniem układu wtrysku jed-

nopunktowego.

1

Rysunek 1. Schemat blokowy jednopunktowego układu wtryskowego.

2

Strona

3

02-05-29

Rysunek 2. Układ sterownia praca silnika z wtryskiem jednopunktowym: 1-pompa paliwa; 2- filtr paliwa, 3-przekaźnik pompy
paliwa, 4-regulator ciśnienia paliwa, 5- zbiornik par paliwa, 6-zawór spustu paliwa, 7-akumulator, 8-moduł strujacy układu
zapłonowego, 9-cewka elektronicznego układu zpałonowego, 10-czujnik temperatury powietrza zasysanego, 11- wtryskiwacz,
12-silnik krokowy regulacji położenia przepustnicy, 13- czujnik zamknięcia pzrepustnicy, 14- czujnik połozenia przepustnicy,
15-czujnik cienienia bezwglednego, 16-filtr powietrza, 17-czujnik temperatury cieczy chłodzącej, 18-czujnik połozenia wału
korbowego, 19-sonda lambda, 20-rezystor układu wtryskowego (jednopunktowego), 21- przekaxnik zasilania modułu(8), 22-
złącze diagnostyczne, 23-złącze tesu własnego, 24- przekaźnik położenia neutralnego/jazdy (dla przekładni automatycznej), 25-
czujnikm prędkości jazdy, 26- przekaźnik układu tłocxzenia dodatkowego powietrza , 27- włącznik zapłonu, 28- elktroniczny
moduł sterujący praca silnika, 29-układ zabezpieczajacy przed krazieżą

3

Strona

4

02-05-29

OPIS DZIAŁANIA UKŁADU

Przepływem powietrza zasysanego przez silnik steruje przepustnica powietrza.

Powietrze jest kierowane wokół centralnego wtryskiwacza sterowanego elektroma-

gnetycznie. Warunki pracy silnika są rejestrowane przez zespół czujników, które na-

stępnie przesyłają odpowiednie impulsy do modułu sterującego praca silnika. Paliwo

jest wtryskiwane przed przepustnicą pod niewielkim nadciśnieniem, po czym nastę-

puje jego zmieszanie z zasysanym powietrzem. W ten sposób tworzy się jednolita

mieszanka paliwowo- powietrzna, która następnie kierowana jest poprzez kolektor

dolotowy do poszczególnych cylindrów, podobnie jak w silnikach gaźnikowych.

Odmierzanie ilości wtryskiwanego paliwa jest kierowane przez moduł sterujący

pracą silnika, który oblicza i ustala moment wtrysku paliwa ( początek otwarcia za-

woru elektromagnetycznego silnika.

CECHY CHARAKTERYSTYCZNE:

przekaźnik zasilania włącza się z opóźnieniem;

w układzie jest tylko jeden wtryskiwacz;

w miejsce zaworu regulacji przepływu powietrza na biegu jałowym stosowany jest

silnik krokowy regulacji położenia przepustnicy;

w układzie znajduje się dodatkowy czujnik zamknięcia przepustnicy ( zblokowany

z silnikiem krokowym regulacji położenia przepustnicy);

regulator ciśnienia paliwa zapewnia stałe ciśnienie paliwa – niezależnie od ob-

ciążenia silnika.

1. Zespół wtryskiwacza jednopunktowego

Zespół ten jest zamontowany w kolektorze dolotowym silnika i składa się z:

• Regulatora ciśnienia paliwa;

• Wtryskiwacza;

4

Strona

5

02-05-29

• Czujnika temperatury powietrza zasysanego;

• Przepustnicy;

• Czujnika położenia przepustnicy;

• Silnika krokowego regulacji położenia przepustnicy zblokowanego z czujni-

kiem zamknięcia przepustnicy.

Zespół wtryskiwacza jednopunktowego przedstawiony na rys. 3 działa na za-

sadzie podobnej co gaźnik. Z ta jednak różnicą, że w miejsce rozpylacza konwen-

cjonalnego gaźnika o stałym przelocie zastosowano wtryskiwacz sterowany elektro-

magnetycznie.

Rysunek 3. Zespół wtryskiwaca jednopunktowego

Wtryskiwacz ten kieruje dawkę paliwa w szczelinę w kształcie półksiężyca

utworzoną przez uchylona przepustnicę. Duża różnica ciśnień przy przepustnicy

umożliwia dobre wymieszanie mieszanki paliwowo - powietrznej przy częściowym

5

Strona

6

02-05-29

obciążeniu silnika, co pozwala z kolei na regularne dawkowanie mieszanki do po-

szczególnych cylindrów. W krytycznych warunkach pracy silnika przy pełnym obcią-

żeniu lepsze rozprowadzenie mieszanki jest możliwe dzięki dokładnemu rozpyleniu

cząstek paliwa przez wtryskiwacz pracujący pod ciśnieniem 1 bar. Moduł sterujący

pracą silnika kieruje impulsami wtrysku paliwa w taki sposób, że mieszanka w kolek-

torze dolotowym kierowana jest do każdego z cylindrów podczas suwu ssania ma

dokładnie takie same parametry.

2. Pomiar przepływu powietrza

Przy wtrysku jednopunktowym moduł sterujący praca silnika oblicza ilość po-

trzebnego powietrza na podstawie sygnałów otrzymanych z:

• czujników temperatury zasysanego powietrza,

• czujnika położenia przepustnicy,

• czujnika ciśnienia bezwzględnego w kolektorze dolotowym

• czujnika położenia wału korbowego.

Zespoły umożliwiające określenie wymaganej ilości powietrza przedstawia ry-

sunek 4.

W układach tych prędkość obrotowa silnika niezbędna do obliczenia wymaga-

nej ilości powietrza jest wyznaczana za pomocą hallotronu bądź czujnika położenia

wału korbowego,, w zależności od typu układu zapłonowego. Schemat układu

przedstawia rysunek 4.

6

Strona

7

02-05-29

Rysunek 4. Elementy umożliwiające okreśłenie wymaganej ilości powietrza.

3. Zasilanie paliwem

W układach z wtryskiem jednopunktowym zarówno układ zasilania jak i układ

spustu par paliwa są identyczne jak w układach z wtryskiem wielopunktowym.

Regulacja ciśnienia paliwa w układzie zasilania odbywa się za pośrednictwem

regulatora ciśnienia paliwa. Ciśnienie paliwa w tym przypadku jest niezależne od ci-

śnienia w kolektorze dolotowym, a więc nie jest zależne od obciążenia silnika.

7

Strona

8

02-05-29

Wielkość dawki paliwa podawanego przez wtryskiwacz w układzie jednopunk-

towego wtrysku jest określana wyłącznie na podstawie czasu otwarcia wtryskiwacza

obliczanego przez moduł sterujący pracą silnika.

Schemat układu zasilania paliwem przedstawia rys. 5.

Rysunek 5. Schemat układu zasilania paliwem

4. Regulacja prędkości obrotowej na biegu jałowym

Prędkość obrotowa na biegu jałowym jest w każdych warunkach rejestrowana i

korygowana przez moduł sterujący praca silnika np. w przypadku:

• Przy zimnym silniku;

• Przy włączonym dodatkowym obciążeniu;

• Po wybraniu przełożenia do jazdy w przekładni automatycznej;

• Przy włączonym wspomaganiu układu kierowniczego;

• Przy włączonej klimatyzacji.

8

Strona

9

02-05-29

Moduł sterujący praca silnika utrzymuje stała prędkość obrotową na biegu jało-

wym za pośrednictwem dwu parametrów:

• Poprzez zmianę kąta wyprzedzenia zapłonu przy niedużym obciążeniu sil-

nika;

• Przez regulację składu mieszanki przy większym obciążeniu silnika.

W czasie spadku prędkości obrotowej na biegu jałowym, następuje przyspie-

szanie kata wyprzedzenia zapłonu, po uwzględnieniu sygnałów nadchodzących z

różnych czujników, a także efektywności procesu spalania oraz zawartości związków

szkodliwych w spalinach. W ten sposób poprzez zwiększenie momentu obrotowego

następuje ustabilizowanie prędkości obrotowej. Schemat sterowania prędkością ob-

rotową biegu jałowego przedstawia rys. 6.

Rysunek 6Schemat układu sterowani prędkościa obrotową biegu jałowego

Moduł sterujący praca silnika steruje praca silnika krokowego regulacji położe-

nia przepustnicy z uwzględnieniem wspomnianych parametrów. Regulacja dopływu

9

Strona

10

02-05-29

powietrza odbywa się poprzez zmianę położenia ogranicznika przepustnicy. Zmia-

nom ilości doprowadzanego powietrza odpowiadają zmiany kata wyprzedzenia wtry-

sku. Regulacja składu mieszanki w taki sposób stabilizuje prędkość obrotową na

biegu jałowym, co jest oczywiście rejestrowane przez moduł sterujący. Na rys. 7

przedstawiono zestawienie czujników i siłowników jednopunktowego wtrysku paliwa.

5. Przekaźnik zasilania

Po włączeniu zapłonu, przekaźnik zasilania włącza zasilanie modułu sterujące-

go praca silnika. Oprócz tego następuje także włączenie zasilania: czujnika prędko-

ści pojazdu, zaworu elektromagnetycznego układu powietrza dodatkowego, zaworu

spustu par paliwa, wtryskiwacza, modułu układu zapłonowego oraz przekaźnika

pompki paliwa.

Natomiast po wyłączeniu zapłonu, przekaźnik ten pozostaje w stanie wzbudze-

nia jeszcze przez określony czas, w tym czasie moduł sterujący steruje silnikiem

krokowym przepustnicy i zapisuje w pamięci wartość ciśnienia atmosferycznego

zmierzona przez czujnik ciśnienia w kolektorze dolotowym.

6. Wtryskiwacz

Zadaniem wtryskiwacza sterowanego elektromagnetycznie jest odmierzenie

dawki paliwa i rozpylenie paliwa. Wtryskiwacz jest umieszczony centralnie wewnątrz

zespołu wtryskiwacza jednopunktowego, powyżej przepustnicy w taki sposób, że

końcówka wtryskiwacza kieruje wtryskiwaną dawkę paliwa do wnętrza obudowy

przepustnicy. Po włączeniu zapłonu zawór elektromagnetyczny sterujący wtryskiwa-

czem jest zasilany napięciem z akumulatora za pośrednictwem przekaźnika zasila-

nia.

10

Strona

11

02-05-29

Przekrój wtryskiwacza paliwa został przedstawiony na rys. 8.

11

Rysunek 8. Przekrój wtryskiwacza paliwa

Strona

12

02-05-29

Moduł sterujący otrzymuje impulsy z czujników pomiarowych i na ich podstawie

oblicza kat wyprzedzenia zapłonu. Następnie moduł wysyła odpowiednie impulsy do

wtryskiwacza. Przy pełnym lub częściowym obciążeniu silnika wtryskiwacz jest

wzbudzany podczas każdego suwu ssania. Podczas pracy silnika na biegu jałowym

wtryskiwacz włącza się raz na każdy obrót wału korbowego.

Aby było możliwe precyzyjne odmierzanie małych dawek paliwa, ruchome ele-

menty wtryskiwacza maja bardzo niewielka masę, a więc i niewielki moment bez-

władności. Pozwala to na uzyskanie bardzo krótkich okresów otwarcia i zamknięcia

wtryskiwacza. Otwieranie i zamykanie wtryskiwacza odbywa się w dwu fazach i jest

sterowane przez moduł sterujący.

Rysunek 9. Fazy sterowania prądem zasilania wtryskiwacza

12

Strona

13

02-05-29

Faza 1 – w celu możliwie najszybszego otwarcia wtryskiwacza następuje zwar-

cie rezystora układu wtryskowego co powoduje zmniejszenie rezystancji wejściowej

a tym samym zwiększenie prądu płynącego w obwodzie.

Faza 2 – po upływie czasu ok. 1,4 ms następuję rozwarcie ww. rezystora co

pociąga za sobą zmniejszenie prądu płynącego w obwodzie. Zapobiega to przegrza-

niu wtryskiwacza i tworzeniu się pęcherzyków par w paliwie. Następuję także skró-

cenie przedziału czasu w którym wtryskiwacz pozostaje zamknięty.

7. Regulator ciśnienia paliwa

Regulator ciśnienia paliwa jest regulatorem przeponowym obciążonym spręży-

ną, jest on częścią wtryskiwacza jednopunktowego. Jego zadaniem jest utrzymywa-

nie stałego ciśnienia paliwa podawanego do wtryskiwacza.

Ponieważ wtryskiwacz znajduje się przed przepustnicą, kompensacja ciśnienia

nie jest w tym przypadku potrzebna. W odróżnieniu od wtrysku wielopunktowego w

układzie jednopunktowym regulator ciśnienia nie oddziałuje na podciśnienie w kolek-

torze dolotowym.

Przepona obciążona sprężyna utrzymuje stałe ciśnienie paliwa na poziomie

1

±0,05 bar. Nadmiar paliwa spływa praktycznie bez jakiegokolwiek ciśnienia z po-

wrotem do zbiornika paliwa.

Konieczność zastosowania regulacji ciśnienia wynika z faktu, iż moduł sterują-

cy pracą silnika może obliczać wielkość dawki paliwa wyłącznie na podstawie długo-

ści czasu otwarcia wtryskiwacza. Z tego względu ciśnienie paliwa oraz przekrój dy-

szy wtryskiwacza muszą być stałe.

8. Silnik krokowy regulacji położenia przepustnicy

Silnik ten jest silnikiem krokowym o napędzie elektrycznym, sterowanym modu-

łem sterującym praca silnika. Jest on umieszczony na korpusie wtryskiwacza i sta-

13

Strona

14

02-05-29

nowi jednocześnie dający się regulować ogranicznik ruchu przepustnicy. Jest on

zblokowany z czujnikiem zamknięcia przepustnicy, którego otwarcie następuje w

chwili gdy ogranicznik przepustnicy zaczyna oddziaływać na tłoczek. Przerwanie po-

łączenia za masą jest dla modułu sterującego sygnałem „zamknięcia przepustnicy.

Włączenie silnika krokowego następuję w chwili:

Rozruchu silnika;

Podczas hamowania silnikiem;

Przy zatrzymaniu silnika;

W czasie regulacji prędkości obrotowej na biegu jałowym.

Rysunek 10. Widok silnika krokowego regulacji położenia przpustnicy

14