Jeśli rzeczywista wartość prędkości obrotowej biegu jałowego różni się od wartości wymaganej:
o więcej niż 10 obr/min, to układ stabilizacji biegu jałowego stara się obniżając lub podwyższając rzeczywistą prędkość obrotową biegu jałowego, przez zmianę kąta wyprzedzenia zapłonu, zrównać ją z wartością wymaganą
o więcej niż 20÷25 obr/min, to układ stabilizacji biegu jałowego stara się obniżając lub podwyższając rzeczywistą prędkość obrotową biegu jałowego, dopuścić więcej lub mniej powietrza, a więc i mieszanki oraz zrównać ją z wartością wymaganą.
Układ stabilizacji biegu jałowego może, zależnie od konstrukcji, korygować obroty obiema lub tylko jedną z podanych metod.
Rozróżnia się następujących pięć rodzajów układów regulacji prędkości obrotowej biegu jałowego:
regulator z silnikiem skokowym
regulator z obrotową przesłoną
regulator z liniowym ruchem tłoka dławiącego
układ z zaworem przełącznikowym podciśnienia o regulacji dwupołożeniowej
układ regulacji kąta uchylenia przepustnicy
Regulator przekroju kanału obejściowego przepustnicy z silnikiem skokowym
Zawór regulacji prędkości biegu jałowego sterowany jest poprzez silnik skokowy. Silnik ten, obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub w kierunku przeciwnym, dosuwając lub odsuwając grzybek zaworu od gniazda zaworu. Powoduje to zwiększanie i zmniejszanie prześwitu pomiędzy zaworem a jego gniazdem i tym samym regulację ilości powietrza przepływającego przez zawór. Ruch trzpienia zaworu cechuje się tym, że w całym zakresie ruchu porusza się on małymi skokami – krokami, dlatego elektryczny silnik skokowy napędzający zawór nazywany jest również silnikiem krokowym. Zawór regulacji prędkości obrotowej biegu jałowego wykonuje 125÷255 kroków (w zależności od konstrukcji danego układu wtryskowego) pomiędzy położeniem całkowicie zamkniętym a całkowicie otwartym.
Regulator przekroju kanału obejściowego przepustnicy z obrotową przesłoną
Regulatory przekroju kanału obejściowego przepustnicy z obrotową przesłoną są stosowane np. w układach KE, LH-Jetronic i Motronic firmy Bosch, w układach I.A.W. Weber oraz innych. Regulator biegu jałowego składa się z obrotowego elektromagnesu umożliwiającego obrót rdzenia w polu magnetycznym o kąt 60°. Na rysunku 2.7a widać obudowę zaworu 2 w której zamontowana jest przesłona 1, obracana nastawnikiem 3. Sygnały sterujące wywołują przepływ prądu przez uzwojenia cewki zamontowanej na wspólnej osi z przesłoną 1. Ponieważ znajduje się ona w polu magnesu stałego zamocowanego w obudowie, powstaje więc moment obrotowy M0, który stara się obrócić przesłonę 1. Aby ją obrócić, musi być pokonany moment oporowy MS sprężyny 4. Ustala się więc przy określonym położeniu kątowym przesłony 1 równowaga między momentami M0 i MS, co jest równoznaczne z określonym stopniem otwarcia kanału obejściowego. Jeśli zawór ma się szerzej otworzyć, to sygnały sterujące muszą wytworzyć większy moment obrotowy M0 (wyższy stopień obciążenia w uzwojeniach cewki), aby pokonując opór sprężyny 4, obrócić przesłonę 1 w kierunku A. Gdy zawór ma być przymknięty, to sygnały sterujące wytwarzają większy moment obrotowy M0 (niższy stopień obciążenia w uzwojeniach cewki), co umożliwia sprężynie 4 obrót przesłony 1 w kierunku B. W przypadku braku sygnałów sterujących (uszkodzenie), przesłona 1 nie zamknie całkowicie kanału obejściowego – gwarantuje to konstrukcja regulatora.
Podczas pracy urządzenia prąd elektryczny jest włączany i wyłączany co każde 100 milisekund tak, że położenie zaworu elektromagnetycznego określone jest przez proporcję czasu, podczas którego sygnał jest włączony w porównaniu do czasu, gdy jest wyłączony (to znaczy, przez stopień obciążenia). Inaczej mówiąc zawór otwiera się szerzej im dłużej prąd przepływa przez cewkę.
Stopień obciążenia jest to stosunek długości przedziału czasowego w jednym okresie sygnału, podczas którego prąd przepływa, do długości przedziału czasowego podczas którego prąd nie przepływa. Na rysunku 2.7b zilustrowano przedziały czasowe w jednym okresie, podczas których prąd przepływa oraz nie przepływa.
Regulator przekroju kanału obejściowego przepustnicy
z liniowym ruchem tłoka dławiącego
Tego typu regulatory można spotkać np. w konstrukcjach układów wtryskowych Nissan, Suzki, Toyota. Budowę tego typu zaworu regulacji prędkości biegu jałowego zilustrowano na rysunku (rysunek 2.8). W obudowie zaworu 3 znajduje się cewka magnetyczna. Podawane sygnały sterujące wywołują przepływ prądu w uzwojeniach cewki, a więc powstaje pole magnetyczne, wciągające tłok dławiący 1 w kierunku A. Siła z jaką tłok dławiący jest wciągany, jest równoważona przez sprężynę 2. Ustala się więc określona wartość prześwitu pomiędzy zaworem elektromagnetycznym a jego obudową. Jeśli trzeba zwiększyć ten prześwit, sygnały sterujące muszą wytworzyć silniejsze pole magnetyczne (wyższy stopień obciążenia w uzwojeniach cewki), aby tłok dławiący, uginając bardziej sprężynę 2, przesunął się w kierunku A. Dla zmniejszenia wartości prześwitu, sygnały sterujące muszą wytworzyć słabsze pole magnetyczne, aby sprężyna 2 mogła przesunąć tłok dławiący w kierunku przeciwnym do A.
W ten sposób regulowana jest prędkość biegu jałowego. Należy jednak zauważyć, że prędkość obrotowa szybkiego biegu jałowego jest regulowana przy pomocy oddzielnego zaworu powietrza dodatkowego.
Regulator przekroju kanału obejściowego przepustnicy
z zaworem przełącznikowym podciśnienia o regulacji dwupołożeniowej
Zawór przełącznikowy podciśnienia o regulacji dwupołożeniowej jest jednym z układów regulujących przekrój kanału obejściowego przepustnicy. Charakteryzuje się dwoma stabilnymi stanami pracy - może być albo całkowicie zamknięty, albo całkowicie otwarty (rysunek 2.9). Przełączania dokonuje elektromagnes 1 sterujący zaworem odcinającym 2. Elektromagnes wzbudzany jest sygnałami wysyłanymi przez elektroniczną jednostkę sterującą silnika. Jeśli zawór 2 jest otwarty, to do silnika może przepłynąć określona ilość powietrza, limitowana zwężką dławiącą 3.
Zawór ten jest stosowany, jeśli w jakiejś sytuacji prędkość obrotowa silnika ma być podniesiona o określoną wartość (zwykle o około 100 obr/min). Prędkość obrotowa szybkiego biegu jałowego jest regulowana przy pomocy oddzielnego zaworu powietrza dodatkowego.
Można spotkać również rozwiązania mieszane, w których na kanałach obejściowych są stosowane równolegle zawory dławiące dwustanowe i jeden z trzech typów regulatorów zmieniających bezstopniowo przekrój kanału obejściowego (rysunek 2.10).
Każdy z zaworów dwustanowych 3 otwiera się po otrzymaniu jednego określonego sygnału korekcyjnego, np. włączenia klimatyzacji czy układu wspomagania kierownicy. Umożliwia to utrzymanie obrotów na stałym poziomie. Regulator 2 płynnie stabilizuje obroty biegu jałowego silnika, natomiast sygnały korekcyjne nie mają wpływu na stopień jego otwarcia.
Układ ten ma taką zaletę, że jeśli regulator 2 ulegnie uszkodzeniu, to niezależnie od tego włączenie np. wspomagania kierownicy powoduje otwarcie zaworu 3, co zapobiega spadkowi prędkości obrotowej silnika.
Układ regulacji kąta uchylenia przepustnicy
Układy regulujące kąt otwarcia przepustnicy stosowane są w układach wtryskowych Bosch Mono-Jetronic, Mono-Motronic (VW, Fiat, Skoda) oraz Magneti Marelli (w silniku VW 1.6 typu AEE). Zasada pracy jest taka sama, różni się tylko konstrukcja układów. Na rysunku 2.11 jest przedstawiony poglądowo nastawnik przepustnicy układów Bosch Mono-Jetronic i Mono-Motronic. Zespół napędowy 1 składa się z silnika elektrycznego prądu stałego, napędzającego przez przekładnię ślimakową maechanizm typu śruba-nakrętka, zamieniający ruch obrotowy silnika na ruch posuwisty trzpienia 2, na którym zamontowany jest popychacz 3. Popychacz steruje zamontowanym w trzpieniu 2 stykiem (niewidocznym na rysunku), zamykającym się gdy przepustnica znajduje się w pozycji biegu jałowego. Popychacz 3 przez śrubę zderzakową 4 porusza przepustnicą. Silnik elektryczny jest sterowany sygnałami jednostki sterującej. Może on otwierać i zamykać przepustnicę. Zakres regulacji wynosi 17°.