Zasilanie wtryskowe paliwem lekkim
1
Zasilanie wtryskowe paliwem lekkim
Układy zasilania sterowane elektronicznie zastąpiły stosowane wcześniej układy ste-
rowane mechanicznie lub sterowane częściowo elektronicznie. Układy sterowane elektro-
nicznie wpływają na podniesienie osiągów silników oraz, co jest bardzo ważne ze względu na
ekologię, powodują spadek zużycia paliwa, a tym samym zmniejszenie emisji związków tok-
sycznych w spalinach. Przepisy międzynarodowe dotyczące dopuszczalnej emisji spalin są
coraz ostrzejsze, co spowodowane jest pogonią przepisów europejskich za przepisami amery-
kańskimi. W układach sterowanych elektronicznie zmniejszenie emisji toksycznych związ-
ków w spalinach realizowane jest poprzez dobór optymalnej dawki paliwa przy zmieniają-
cych się warunkach pracy tzn. zmiennym obciążeniu i prędkości obrotowej. Elektroniczny
układ sterowania zapłonem wymaga do właściwego spełniania swej funkcji dużej liczby
czujników i elementów wykonawczych - siłowników. Czujniki wykorzystywane są do zbie-
rania informacji o praktycznie każdym zjawisku w silniku. Przesyłając dane do modułu steru-
jącego EEC (zwanego dalej modułem EEC), powodują odpowiednią reakcję tegoż na warto-
ści wejściowe. EEC generuje odpowiednie sygnały wyjściowe (sygnały napięciowe) sterujące
pracą siłowników.
W układach sterowanych elektronicznie do głównych cech konstrukcyjnych i funkcjo-
nalnych należą:
 wtrysk paliwa sterowany elektronicznie;
 pomiar masowy lub objętościowy zużywanego przez silnik powietrza;
 sterowanie elektroniczne zapłonem w oparciu o tabele dawek paliwa zapisane w układach
EEPROM;
 kompensację dawki paliwa w zależności od temperatury lub gęstości (układy EECV / SFI)
zasysanego przez silnik powietrza;
 kompensację dawki paliwa w zależności od stopnia naładowania akumulatora (napięcie
zasilania wtryskiwaczy);
 regulacja prędkości obrotowej silnika na biegu jałowym;
 odcinanie dopływu paliwa w trakcie hamowania silnikiem;
 awaryjny tryb pracy modułu - LOS;
 regulacja kąta wyprzedzenia zapłonu w zależności od liczby oktanowej użytego paliwa;
 kontrola poziomu emisji związków szkodliwych w spalinach;
 informacja o aktualnym zużyciu paliwa (o ile występuje komputer pokładowy).
Układ sterowania zapłonem przedstawia rysunek 1.
Ponieważ w trakcie optymalizacji dawki paliwa dużą rolę odgrywa ilość powietrza
dostarczanego do silnika, jego ilość oraz temperatura są kontrolowane przez szereg czujni-
ków. Ilość powietrza zasysanego przez silnik zależy od położenia przepustnicy. Dalej zassane
powietrze przepływa przez filtr, komorę zbiorczą dolotową i kolektor zbiorczy. Przechodząc
przez głowicę zassane powietrze ulega podgrzaniu. We wszystkich etapach przepływu powie-
trza przez silnik dokonywane są pomiary jego temperatury i ciśnienia. Informacje te dalej
przesyłane są do modułu kontrolnego EEC. Gdy powietrze przepływa przez zawór ssący,
elektromagnetycznie sterowany wtryskiwacz dokonuje wtrysku zoptymalizowanej dawki pa-
liwa pod niewielkim ciśnieniem. Paliwo w zetknięciu z gorącym powietrzem ulega odparo-
waniu, a zawirowanie powietrza sprzyja wytworzeniu mieszanki homogenicznej.
Wtryskiwana dawka paliwa odmierzana jest na podstawie danych przesyłanych do
modułu EEC, a ten z kolei steruje czasem otwarcia zaworu elektromagnetycznego wtryskiwa-
cza. Pozwala to na stałą korekcję dawki paliwa w celu uzyskania optymalnego składu mie-
szanki palnej.
Pomiar ilości powietrza odbywa się na podstawie sygnałów pochodzących z czujnika
temperatury zassanego powietrza, czujnika ciśnienia w kolektorze dolotowym oraz czujnika
Zasilanie wtryskowe paliwem lekkim
2
prędkości obrotowej silnika. Pomiar prędkości obrotowej silnika wynika z faktu, iż dawka
paliwa obliczana jest na każdy suw tłoka.
EEC IV / V
TBI / MFI / SFI
Pomiar
przepływu Zasilanie
powietrza
Mieszanka
Spalanie
Wydech
Rysunek 1. Schemat układu zapłonowego sterowanego elektronicznie
Paliwo zasysane jest ze zbiornika paliwa za pomocą elektrycznej pompy paliwa, prze-
pływa następnie przez filtr dokładnego oczyszczania do szyny paliwowej, w której regulator
ciśnienia utrzymuje stałe nadciśnienie względem ciśnienia wytwarzanego przez pompę. Ten
sam zawór pozwala na odpływ nadmiaru paliwa do zbiornika przez przewód zwrotny. Z szy-
ny paliwowej paliwo pod stałym ciśnieniem dostarczane jest do wtryskiwaczy.
Mieszanka paliwo-powietrzna wytwarzana jest w kolektorze dolotowym (tam znajduje
się wylot wtryskiwacza) oraz w samym cylindrze (gdzie mieszanka tworzy się na skutek za-
wirowania). Za pomocą równolegle uruchamianych przez moduł EEC wtryskiwaczy paliwo
wtryskiwane jest w dwóch dawkach, tzw. wtrysk nieciągły: pierwsza dawka na zamknięty
zawór dolotowy i druga dawka na otwierający się zawór dolotowych. Całkowita dawka pali-
wa ustalana jest przez moduł EEC z zachowaniem składu stechiometrycznego - 14,7 kg po-
wietrza/1 kg paliwa przy ciśnieniu 1013 hPa i temperaturze 0�C. Wielkość dawki paliwa re-
gulowana jest poprzez długość czasu otwarcia wtryskiwacza ze względu na stałą wartość róż-
nicy ciśnień w kolektorze dolotowym i w szynie paliwowej. Czas otwarcia wtryskiwacza re-
gulowany jest przez moduł EEC na podstawie danych pochodzących z następujących czujni-
ków:
- czujnik położenia przepustnicy (TP);
- czujnik prędkości pojazdu (VSS);
Zasilanie wtryskowe paliwem lekkim
3
- czujnik temperatury cieczy chłodzącej (ECT);
- czujnik prędkości obrotowej silnika;
- sonda lambda (HO2S);
- czujnik ciśnienia bezwzględnego w kolektorze dolotowym (MAP);
- czujnia temperatury zassanego powietrza (IAT).
Ponieważ w kanale dolotowym nie panują idealne warunki przepływu (pulsacje ci-
śnienia oraz zmiany gęstości powietrza), a co za tym idzie sygnał wyjściowy z czujnika poło-
żenia przepustnicy nie generuje sygnału proporcjonalnego do rzeczywistej ilości przepływa-
jącego powietrza, moduł EEC kompensuje te wahania przy pomocy tablic współczynników
korekcyjnych uzależnionych od temperatury zasysanego powietrza oraz jego ciśnienia bez-
względnego. Oprócz korekcji parametrów powietrza zasysanego przez silnik przeprowadzana
jest także korekcja wahań napięcia akumulatora, co ma bezpośredni wpływ na cykl pracy
wtryskiwaczy.
Mierzone
Element
Zasilanie
Czujniki
parametry
wykonawczy
Przepływ Zbiornik
MAP
powietrza paliwa
Obroty silnika Hallotron Pompa paliwa
Położenie
TP Filtr
przepustnicy
Temperatura
ECT
silnika
Temperatura
IAT Wtryskiwacz
zasysanego
powietrza
Prędkość
VSS
pojazdu
SILNIK
Regulator
ciśnienia
Poziom tlenu
HO2S
w spalinach
Napięcie
akumulatora
EEC
Sygnał
rozruchu
Rysunek 2. Schemat układu sterowania wielopunktowego wtrysku paliwa
Zasilanie wtryskowe paliwem lekkim
4
W trakcie rozruchu zimnego silnika w układach bez kompensacji składu mieszanki,
występują trudności z jej palnością. Aby ułatwić rozruch zimnego silnika konieczna jest ko-
rekta składu mieszanki paliwowo-powietrznej oraz kąta wyprzedzenia zapłonu. Należy jed-
nak wziąć pod uwagę trudności związane z dokonaniem pomiaru ilości przepływającego po-
wietrza (wynika to z faktu znacznych wahań prędkości obrotowej podczas rozruchu zimnego
silnika). Moduł EEC generuje zastępczy sygnał stałego obciążenia. Sygnał ten zmienia się w
zależności od temperatury silnika. Moduł EEC reguluje czas otwarcia wtryskiwaczy, a tym
samym ilość podawanego paliwa na podstawie sygnałów z czujników temperatury silnika,
prędkości obrotowej silnika oraz ilości obrotów wykonanych przez silnik od chwili rozruchu.
Aby dawka paliwa była stale dostosowywana do warunków pracy silnika, jest ona zmniejsza-
na po osiągnięciu przez silnik określonego stanu: wykonanie określonej liczby obrotów od
momentu rozruchu lub po przekroczeniu określonej prędkości obrotowej w powiązaniu z za-
daną temperaturą silnika. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika zmniejsza się ilość
powietrza zasysanego na jeden suw tłoka, a tym samym skraca się czas otwarcia wtryskiwa-
czy.
Mierzone
Element
Zasilanie
Czujniki
parametry
wykonawczy
Przepływ Zbiornik
MAP
powietrza paliwa
Obroty silnika Hallotron Pompa paliwa
Położenie
TP Filtr
przepustnicy
Temperatura
ECT
silnika
Temperatura
IAT Wtryskiwacz
zasysanego
powietrza
SILNIK
Regulator
Napięcie
ciśnienia
akumulatora
EEC
Sygnał
rozruchu
Rysunek 3. Schemat korekcji składu mieszanki przy rozruchu zimnego silnika
Rozruch silnika w niskich temperaturach, nawet silnika nagrzanego, wymaga kompen-
sacji składu mieszanki ze względu na niedostateczne parametry mieszanki palnej. W tym wy-
padku bogatsza mieszanka zapewnia uzyskanie większego momentu obrotowego przez silnik,
co zapewnia lepszą charakterystykę obrotów silnika oraz niższe zużycie paliwa.
Zasilanie wtryskowe paliwem lekkim
5
Oprócz korekty składu mieszanki podczas rozruchu zimnego silnika wymagana jest
także korekta przy rozruchu silnika w niskich temperaturach. Dokonując korekty w takich
warunkach kompensowany jest niedostatek dawki paliwa, której część ze względu na niską
temperaturę silnika skrapla się na ściankach cylindra (zuboża to mieszankę oraz zmywa film
olejowy ze ścianek cylindra). Bogatsza mieszanka umożliwia osiągnięcie przez silnik wyż-
szego momentu obrotowego, a tym samym pracę bardziej równomierną pracę silnika na biegu
jałowym przy niskiej temperaturze silnika. Korekcja taka uzależniona jest od temperatury
cieczy chłodzącej, a tym samym temperatury silnika.
W trakcie gwałtownego naciśnięcia na pedał przyspieszania silnik zostaje krótkotrwa-
le zadławiony na skutek nagłego zubożenia mieszanki. Moduł EEC ma za zadanie zapewnić
płynne przejście silnika do nowych warunków pracy. Moduł rejestruje sygnał z czujnika po-
łożenia przepustnicy oraz stopień zmiany obciążenia silnika i na podstawie tych danych do-
konuje korekty dawki paliwa, dostosowując ją do warunków pracy silnika.
Podczas pracy silnika pod pełnym obciążeniem rozwijana jest maksymalna moc. Osią-
gnięcie jej przez silnik związane jest ze wzbogaceniem mieszanki w porównaniu ze składem
mieszanki do pracy przy częściowym obciążeniu. Także wartość kąta wyprzedzenia zapłonu
ustawiona jest na wartość zapewniającą uzyskanie maksymalnego momentu obrotowego. Mo-
duł EEC posiada zaprogramowane mapy stopnia wzbogacenia mieszanki czyli odpowiednie
czasy otwarcia wtryskiwaczy. Dane do tego typu korekcji moduł pobiera z czujnika położenia
przepustnicy. Korekcja ta jest ściśle powiązana z prędkością obrotową silnika, by zapewnione
zostało osiągnięcie maksymalnego momentu obrotowego przy zastrzeżeniu, by nie dopuścić
do spalania stukowego w całym dostępnym zakresie prędkości obrotowej silnika.
Regulacja obrotów biegu jałowego musi być zapewniona w każdych warunkach pracy
silnika, tak przy zimnym silniku, włączonych odbiornikach prądu, jak i przy działającej kli-
matyzacji, włączeniu biegu przez przekładnię automatyczną czy działaniu układu wspomaga-
nia układu kierowniczego. Moduł EEC musi zapewnić właściwą (stałą) dla prawidłowej pra-
cy silnika wartość prędkości obrotowej. Realizowane jest to poprzez zmianę kąta wyprzedze-
nia zapłonu (mniejsze obciążenie silnika) bądz
przez regulację dawki paliwa (większe obcią-
żenia silnika). Przy spadku prędkości na biegu jałowym moduł powoduje zwiększenie kąta
wyprzedzenia zapłonu, przy uwzględnieniu danych z czujników oraz danych z HO2S (okre-
ślenie skuteczności spalania oraz składu spalin). Regulacja kąta wyprzedzenia zapłonu powo-
duje stabilizację prędkości obrotowej przez zwiększenie momentu obrotowego. W czasie re-
gulacji prędkości obrotowej na biegu jałowym moduł EEC steruje pracą zaworu regulacji
prędkości biegu jałowego IAC. Przepływ powietrza regulowany jest za pośrednictwem
zmiennego przelotu zaworu regulacji biegu jałowego. Powietrze obchodząc przepustnicę po-
woduje korektę czasu otwarcia wtryskiwaczy, co także wpływa na stabilizację obrotów biegu
jałowego.
Dla zapewnienia bezpieczeństwa kierowcy i silnika moduł EEC ogranicza maksymal-
ną prędkość obrotową silnika do wartości zaprogramowanej. W razie przekroczenia przez
silnik maksymalnej dozwolonej prędkości obrotowej moduł EEC tłumi impulsy układu wtry-
skowego i zapłonowego do chwili, aż prędkość obrotowa osiągnie wartość poniżej maksy-
malnej dozwolonej wartości prędkości obrotowej.
Moduł EEC odpowiedzialny jest również za odcięcie dopływu paliwa w trakcie ha-
mowania silnikiem. Ma to na celu nie dopuszczenie do nadmiernej koncentracji niespalonego
paliwa w cylindrze oraz w układzie wylotowym, co grozi zmyciem warstwy smarującej gładz

cylindra oraz  zalepieniem katalizatora. Moduł EEC odcina dopływ paliwa w zależności od
sygnałów dopływających do niego z czujnika temperatury silnika, czujnika położenia prze-
pustnicy oraz czujnika prędkości obrotowej wału korbowego (jeżeli obroty silnika są większe
niż 2000 obr/min).
Zasilanie wtryskowe paliwem lekkim
6
Mierzone
Element
Zasilanie
Czujniki
parametry
wykonawczy
Przepływ Zbiornik
MAP
powietrza paliwa
Obroty silnika Hallotron Pompa paliwa
Położenie
TP Filtr
przeoustnicy
Temperatura
ECT
silnika
Temperatura
IAT Wtryskiwacz
zasysanego
powietrza
Prędkość
VSS
pojazdu
SILNIK
Regulator
Zwiększenie ciśnienia
Złącze
dawki
diagnostyczne
i obrotów silnika
Włącznik
klimatyzacji
IAC
Sygnalizator
N/D przekładni
Napięcie
EEC
akumulatora
Moduł E-DIS
Moduł TFI
Pamięć KAM
Rysunek 4. Schemat regulacji prędkości obrotowej silnika na biegu jałowym
Podczas wyłączenia funkcji odmierzania dawki paliwa następuje zwłoka, ponieważ w
ciągu kilku cykli spalania następuje korekta normalnej wartości kąta wyprzedzenia zapłonu.
W następstwie tego pojawia się delikatny efekt hamowania. Z chwilą gdy prędkość obrotowa
spada poniżej pewnej zaprogramowanej wartości (w granicach 1100�1600 obr/min w zależ-
ności od położenia przepustnicy) masa paliwa przeznaczonego do wtrysku jest ustawiana na
ostatnio zarejestrowaną wartość zgodnie z funkcją czasu.
Zasilanie wtryskowe paliwem lekkim
7
Komputerowy układ sterujący składa się z układu I/O, mikroprocesora (CPU), pamięci
stałej (ROM), pamięci o dostępie swobodnym (RAM), pamięci bez podtrzymywania (KAM)
oraz magistrali transmisji danych.
Sygnały odebrane z czujników, po przetworzeniu w odpowiednich układach, przeka-
zywane są magistralą danych do mikroprocesora. Ten dokonuje porównania otrzymanych
danych z danymi zaprogramowanymi w mapach wartości oraz przetwarza za pomocą pro-
gramów przeliczeniowych na zoptymalizowane sygnały wyjściowe. Mapy wartości oraz pro-
gramy przeliczeniowe przechowywane są w pamięci typu ROM. Dane te zapisywane są w tej
pamięci w fazie produkcji modułu EEC. Pamięć RAM, w odróżnieniu od pamięci ROM, po-
zwala na zapis danych. Zapisywane w niej dane są sygnałami pochodzącymi od czujników i
pozostają w niej do chwili wywołania ich przez mikroprocesor lub ich uaktualnienia oraz da-
ne pochodzące z przeliczeń mikroprocesora do chwili pobrania ich do kolejnych przeliczeń.
Pamięć ta ulega skasowaniu w chwili wyłączenia zapłonu. Pamięć KAM (tzw. pamięć adap-
tacyjna) jest częścią pamięci RAM, wymagająca jednak nieustannego zasilania. Pamięć ta
ulega skasowaniu z chwilą odłączenia akumulatora. Przechowywane w niej są dane ciśnienia
atmosferycznego oraz odchylenia danych dla poszczególnych podzespołów.
EEC IV
BUS
RAM
we wy
I/O I/O
CPU ROM KAM
I/O
we
Rysunek 5. Schemat komputerowego układu sterującego
Elementy układu jednopunktowego wtrysku paliwa przedstawia rysunek 6, natomiast
rysunek 7 przedstawia zespół wtryskiwacza jednopunktowego (TBI).
Elementy układu wielopunktowego wtrysku paliwa przedstawia rysunek 8. W ukła-
dzie tym, w odróżnieniu od wkładu jednopunktowego wtrysku, wtrysk paliwa odbywa się do
poszczególnych kanałów dolotowych nad zawór (rysunek 9). W przypadku układu MPI
wtrysk odbywa się równocześnie do wszystkich kanałów dolotowych, bez względu na wystę-
pujący w danym cylindrze suw. W układach SPI wtrysk odbywa się sekwencyjnie, tylko do
tych kanałów, które doprowadzają mieszankę do cylindrów, w których ma nastąpić suw ssa-
nia. Zapobiega to powstawaniu zapasów paliwa w kanale oraz pozwala na bardziej ekono-
miczną pracę silnika.
Zasilanie wtryskowe paliwem lekkim
8
Rysunek 6. Układ sterowania praca silnika EEC IV/TBI
1 - elektryczna pompa paliwa; 2 - filtr paliwa; 3 - przekaz
nik pompy paliwa; 4 - regulator ciśnienia paliwa; 5 - zbiornik par
paliwa; 6 - zawór spustu para paliwa; 7 - akumulator; 8 - moduł sterujący układu zapłonowego; 9 - cewka zapłonowa; 10 -
czujnik temperatury zassanego powietrza; 11 - wtryskiwacz; 12 - silnik krokowy regulacji położenia przepustnicy; 13 -
czujnik zamknięcia przepustnicy; 14 - czujnik położenia przepustnicy; 15 - czujnik ciśnienia bezwzględnego; 16 - filtr po-
wietrza; 17 - czujnik temperatury cieczy chłodzącej; 18 - czujnik położenia wału korbowego; 19 - sonda lambda; 20 - rezy-
stor układu wtryskowego (jednopunktowego); 21 - przekaz
nik zasilania modułu; 22 - złącze diagnostyczne; 23 - złącze testu
własnego; 24 - przełącznik położenia naturalnego (skrzynia automatyczna); 25 - czujnik prędkości pojazdu; 26 - przekaz
nik
układu dodatkowego powietrza; 27 - włącznik zapłonu; 28 - moduł sterujący EEC IV; 29 - układ zabezpieczenia przez kra-
dzieżą
Rysunek 7. Zespół wtryskiwacza jednopunktowego
1 - zespół wtryskiwacza jednopunktowego; 2 - wtryskiwacz; 3 - regulator ciśnienia paliwa; 4 - czujnik temperatury zassane-
go powietrza; 5 - silnik krokowy regulacji położenia przepustnicy; 6 - czujnik położenia przepustnicy
Zasilanie wtryskowe paliwem lekkim
9
Rysunek 8. Układ sterowania praca silnika EEC IV / EEC V
1 - moduł EEC; 2 - elektryczna pompa paliwa; 3 - wyłącznik bezwładnościowy odcinający dopływ paliwa; 4 - przekaz
nik
pompy paliwa; 5 - czujnik ciśnienia bezwzględnego; 6 - filtr paliwa; 7 - zawór regulacji prędkości biegu jałowego; 8 - filtr
powietrza; 9 - regulator ciśnienia; 10 - szyna paliwowa; 11 - czujnik położenia przepustnicy; 12 - czujnik temperatury zassa-
nego powietrza; 13 - cewka zapłonowa; 14 - wtryskiwacz; 15 - zbiornik par paliwa; 16 - zawór spustu par paliwa; 17 - moduł
zapłonowy; 18 - czujnik położenia wału korbowego; 19 - czujnik ciśnienia oleju; 20 - sonda lambda nr 2; 21 - sonda lambda
nr 1; 22 - akumulator; 23 - katalizator; 24 - przekaz
nik zasilania; 25 - włącznik zapłonu; 26 - czujnik temperatury cieczy
chłodzącej; 27 - złącze testu własnego; 28 - włącznik klimatyzacji; 29 - złącze diagnostyczne; 30 - zwiększenie dawki na
biegu jałowym; 31 - czujnik włączenia wspomagania układu kierowniczego
Rysunek 9. Sposób tworzenia mieszanki palnej w układzie wielopunktowego wtrysku paliwa
1 - kolektor dolotowy; 2 - przepustnica; 3 - strumień powietrza; 4 - otwór dolotowy powietrza; 5 - gniazdo zaworu; 6 - ob-
szar między wtryskiwaczem a zaworem dolotowym, w którym wytwarzane jest zawirowanie