Automobily. Automechanik Třetí. Mgr. Rostislav Juřička

Transkript

1 Automobily Automechanik Třetí Mgr. Rostislav Juřička

2 Palivová soustava zážehového motoru Automobily Automechanik Třetí Mgr. Rostislav Juřička

3 Prohlášení Prohlašuji, že jsem tento výukový materiál vypracoval(a) samostatně, a to na základě poznatků získaných praktickými zkušenostmi z pozice učitele ve Střední odborné škole Josefa Sousedíka Vsetín, a za použití níže uvedených informačních zdrojů a literatury. Tento výukový materiál byl připravován se záměrem zkvalitnit a zefektivnit výuku minimálně v 39 vyučovacích hodinách.. Ve Vsetíně dne podpis autora

4 Obsah 1 Úvod do problematiky tvorby směsi zážehových motorů Princip činnosti zážehového motoru Příprava směsi Ovlivňující faktory Přizpůsobení provozním stavům Systémy přípravy směsi Vícebodové vstřikování Centrální vstřikování Přímé vstřikování DI Historie přípravy směsi Karburátor Základ karburátoru Hlavní části karburátoru Systém běhu na prázdno (volnoběh) a přechodový systém Hlavní systém Zařízení pro spuštění studeného motoru Akcelerační pumpička Obohacovací zařízení Přídavná zařízení Vícekomorové karburátory Karburátory s proměnným difuzorem (neproměnným tlakem v difuzoru) Karburátory pro alkoholová paliva K-Jetronic Části systému a jejich funkce Zásobování systému palivem Palivové čerpadlo Zásobník paliva Palivový filtr Regulátor systémového tlaku Vstřikovací ventily Odměřování paliva Měřič množství vzduchu Rozdělovač množství paliva Diferenční tlak tlakové ventily Přizpůsobení provozním stavům Základní přizpůsobení směsi Obohacení při studeném startu Obohacení při zahřívání motoru Stabilizace volnoběhu Obohacení při plném zatížení Chování při akceleraci Elektrické zapojení systému...51

5 3.3 Systém K-Jetronic s lambda regulací Systém KE - Jetronic Základní rozdíly systému s porovnáním s K Jetronicem Vstupní signály a jejich význam pro elektronické zařízení Elektrohydraulický měnič tlaku L - Jetronic Součásti systému L Jetronic a jejich funkce Palivový systém Snímání provozních dat Odměřování paliva Příprava směsi Přizpůsobení provozním stavům Doplňkové funkce 77 6 Vstřikování benzínu LH - Jetronic Snímač hmotnosti nasávaného vzduchu s vyhřívaným drátkem (HLM) Snímač hmotnosti nasávaného vzduchu s vyhřívaným filmem (HFM) BOSCH MONO - Jetronic Palivový systém Odvětrávací soustava palivové nádrže Vstupní signály pro sledování provozního stavu Funkce řídící jednotky výstupní signály Mono Monotronic Motronic Motronic M Vstupy a výstupy řídící jednotky Další systémy vstřikování benzínu Přímý vstřik benzínu Popis funkce Nová technická řešení Výfukové plyny motoru GDI Přímé vstřikování benzínu FSI Systém BOSCH Motronic MED Provozní režimy Palivová soustava Vysokotlaké palivové čerpadlo Palivová lišta Snímač tlaku paliva vysoký tlak G Vstřikovací ventily N30 N

6 Horní část sacího potrubí Výfuková soustava Snímače výfukové soustavy Zpětné vedení výfukových plynů Chlazení Snímače Snímač 2 teploty nasávaného vzduchu G Snímač tlaku nasávaného vzduchu G71 a snímač teploty nasávaného vzduchu G Snímač tlaku paliva nízký tlak G Snímač tlaku paliva vysoký tlak G Regulační ventil PVC u motoru 1,6 l FSI Snímač otáček motoru G Snímač polohy vačkového hřídele G Snímač atmosférického tlaku F Snímač množství nasávaného vzduchu G70 s možností identifikace zpětného proudění Pedál akcelerace se snímačem Jednotka ovládání škrticí klapky Snímač polohy spojkového pedálu G Spínač brzdových světel F a spínač brzdového pedálu F Snímač klepání Lambda sonda Přehled systému FSI (MED7)

7 1 Úvod do problematiky tvorby směsi zážehových motorů Motorová vozidla se stala v dnešní době hlavním nástrojem osobní a obchodní mobility. Rostoucí prosperita vede k obrovskému nárůstu využití aut - fenomén, který se potvrzuje v nových členských státech, které se k Unii připojily v roce V Číně a dalších rostoucích ekonomikách s volnějšími pravidly proti znečišťování než má EU trendy ukazují obrovský nárůst v osobní přepravě. Tento úspěch vyvolal vážné obavy z dopadů využití aut na životní prostředí, především dopravní zácpy, poškozování ovzduší, choroby způsobené dopravou a hlukem. Zájem o čistší a méně znečišťující auta a paliva v poslední době rapidně stoupl. Emise z benzínových a dieselových motorů se v posledním desetiletí díky evropské legislativě výrazně snížily a tento trend bude pokračovat i v budoucnosti. Výrobci automobilů se dobrovolně zavázali, že sníží emise oxidu uhličitého u osobních vozů. Asociace evropských výrobců automobilů (Association of European Automobile Manufacturers, ACEA) se dobrovolně zavázala, že dosáhne cíle CO2 140g/km pro nové osobní vozy, které se v EU vyrobí, do roku Komise každoročně hodnotí dosažený pokrok v tomto směru. Podobné dohody uzavřely Asociace japonských výrobců automobilů (JAMA) a Asociace korejských výrobců automobilů (KAMA). Cíle emisí oxidu uhličitého má být dosaženo technologickým vývojem a změnami na trhu souvisejícími s tímto vývojem. Nová auta na trhu podléhají přísnější environmentální legislativě a benefitují z vylepšených environmentálních technologií. Mnohem méně znečišťují, protože musí splnit náročnější standardy. Evropská legislativa se snaží o snížení těchto nepříznivých emisí. Stále přísnější standardy na objem emisí u osobních aut a jiných vozů započaly výrazné snížení znečištění ovzduší na ujetý kilometr. Od roku 1993 se limity určené evropskými nařízeními o znečištění vzduchu emisemi motorových vozidel nazývají standardy. Všechny standardy účinné od určitého data spadají pod jednotný výraz Euro, za kterým následuje číslo. Pro osobní auta jsou data účinnosti následující: standard Euro 1-92/93; Euro 2-96/97; Euro /2001 a Euro /2006, (Euro 5 a Euro 6), které by měly vstoupit v platnost do roku V současné době se nejvíce prosazují elektronické soustavy řízení motoru, přímé vstřikování paliva nebo rozvody s proměnným časováním. Cílem všech těchto metod je zvyšování účinnosti zážehového motoru a jeho výkonových parametrů a na druhé straně snižování spotřeby paliva a emisní limity výfukových plynů. Dosahovat co nejlepších standarty, si již nelze řízení zážehových motorů bez přesnosti elektronicky řízených systémů motoru představit. Obsáhlé modifikace na základním motoru a komplexní systémy, nové strategie řízení motoru s příslušným cejchováním, změněné funkční sledy nebo změněné komponenty vedou k tomu, že technika motoru a tím také systém řízení motoru odpovídá dnešnímu stavu techniky. Zvláštní roli přitom hrají dva pojmy strategie a cejchování. Strategie je v počítačovém programu, který provádí mikroprocesor řídící jednotky motoru. Pod cejchováním se rozumějí data, se kterými strategie pracuje,tzn. cejchování přizpůsobuje strategii aktuální cílovému motoru. Program strategie a data se ukládají v pevné paměti ROM ( Read Only Memory) řídicí jednotky motoru. Ačkoli by se na první pohled mohlo zdát, že vstřikování paliva do válců je záležitostí posledních několika let, není to úplně pravda. Dalo by se říci, že technologie přímého vstřiku zažívá jakési znovuzrození, které je dosaženo technologickým vývojem.

8 První motory s touto palivovou soustavou se objevily už v roce Šlo o letecké motory.premiéra přímého vstřiku v automobilovém průmyslu proběhla v roce 1952, kdy přišly na trh první sériové vozy s touto moderní technologií. Byly to automobily Gutbrod Superior 600 a Goliath 700 GP. Ale kvůli vysokým nákladům na výrobu a provoz se postupně přešlo na finančně výhodnější způsoby tvorby směsi. 1.1 Princip činnosti zážehového motoru Zážehová motor je spalovací motor s cizím zapalováním, který energii obsaženou v palivu převádí na energii pohybovou. U zážehového motoru je směs paliva (benzínu nebo plynu) se vzduchem vytvářena vstřikovací soustavou mimo spalovací prostor. Směs, nasávaná dolů se pohybujícím pístem, proudí do spalovacího prostoru. Zde je během pohybu pístu nahoru stlačena. Časově řízené zapalování s cizí energií zapálí směs pomocí zapalovací svíčky. Uvolněná energie, daná výhřevností směsi, zvýší tlak ve válci a píst, spojený s klikovou hřídelí se vlivem odevzdané práce pohybuje opět dolů. Po každém hoření jsou spálené plyny z válce vytlačeny a je nasáta čerstvá směs paliva a vzduchu. Tato výměna plynu probíhá u spalovacích motorů automobilů především podle principu čtyřdobého motoru. Pro jeden pracovní cyklu jsou tak zapotřebí dvě otáčky klikového hřídele (Obr. 1). Obr. 1 Princip činnosti čtyřdobého zážehového motoru. 1.2 Příprava směsi Ovlivňující faktory

9 Směs paliva se vzduchem Zážehový motor potřebuje ke svému provozu určitý poměr vzduchu a paliva. Ideální teoreticky dokonalé spalování nastává při poměru 14,7:1. Tento poměr je také označování jako stechiometrický poměr. Určité provozní stavy motoru vyžadují korekci složení směsi. Měrná spotřeba paliva zážehového motoru je značně závislá na směšovacím poměru vzduchu a paliva. Pro reálné úplné spalování a tím také pro co nejmenší spotřebu je nutný přebytek vzduchu, jehož hranice je určena zejména zápalností směsi a použitelnou dobou hoření. U dnes používaných motorů je nejnižší spotřeba paliva při poměru vzduchu a paliva asi kg vzduchu na 1 kg paliva. Názorně zobrazeno to znamená, že ke spálení jednoho litru benzínu je zapotřebí asi litrů vzduchu. Motory vozidel, které jsou většinu času provozovány v oblasti částečného zatížení, jsou konstrukčně dimenzovány tak, aby v této oblasti dosáhly nejnižší spotřeby. Pro ostatní oblasti provozu jako např. volnoběh a plné zatížení je vhodnější směs bohatší na palivo. Systém přípravy směsi musí být proto zkonstruován tak, aby byl schopen splnit tyto požadavky. Součinitel přebytku vzduchu K rozpoznání toho, jak hodně se odlišuje skutečný poměr vzduchu a paliva od teoreticky nutného (14,7:1), byl zvolen součinitel přebytku vzduchu příp. vzdušný součinitel (lambda). λ = skutečně přivedená hmotnost vzduchu / hmotnost vzduchu potřebná pro stechiometrické spalování. λ = 1: Skutečně přivedená hmotnost vzduchu odpovídá teoretické potřebě. λ 1: Nedostatek vzduchu nebo-li bohatá směs. Nejvyššího výkonu se dosahuje při λ = 0,85 0,95. λ 1: Přebytek vzduchu nebo-li chudá směs nastává od = 1,05 1,3. Při této hodnotě součinitel přebytku vzduchu lze pozorovat snižující se spotřebu paliva a snížený výkon. λ 1,3: Směs již není schopna zapálení. Dochází k vynechávání spalování. Běh motoru je značně neklidný. Zážehové motory s nepřímým vstřikování paliva dosahující nejvyššího výkonu při 5 15% nedostatku vzduchu (λ = 0,95 0,85), nejnižší spotřeby paliva při 10 20% přebytku vzduchu (λ = 1,1 1,2) a bezvadný volnoběh mají při λ = 1,0. Na obrázcích 2 a 3 je znázorněna závislost výkonu a měrné spotřeby paliva spolu s vývojem složení emisí na součiniteli přebytku vzduchu λ. Z uvedených charakteristik je patrné, že neexistuje ideální hodnota poměru vzduchu, při které dosahují všechny faktory nejpříznivějších hodnot. V praxi se jako nejvhodnější osvědčily hodnoty součinitele přebytku vzduchu λ = 0,9 1,1. Pro zpracování výfukových plynů v třícestném katalyzátoru je bezpodmínečně nutné udržet hodnotu poměru vzduchu při zahřátém motoru přesně na λ = 1. Aby toho mohlo být dosaženo, musí být přesně změřena hmotnost nasávaného vzduchu a přesně dávkováno množství paliva. Kromě přesného dávkování paliva je pro průběh spalování také důležitá homogenní směs. Té se dosáhne dobrým rozprášením paliva.

10 Pokud není tento požadavek splněn, usazují se velké kapičky paliva na stěnách sacího potrubí, což vede ke zvýšeným emisím HC. Obr. 2 Vliv součinitele přebytku vzduchu λ na výkon P a měrnou spotřebu be Přizpůsobení provozním stavům V některých provozních stavech se potřeba paliva velmi odlišuje od stacionární potřeby zahřátého motoru. V takových případech je nutný korekční zásah do přípravy směsi. Studený start Při studeném startu je nasávaná směs vzduchu s palivem cestou do motoru ochuzována vlivem nedostatečného promíchání nasátého vzduchu s palivem, omezeného odpařování paliva a srážením paliva na stěnách vlivem nízkých teplot. Aby se vyrovnaly tyto rozdíly a usnadnilo nastartování studeného motoru, musí být v okamžiku startu přivedeno více paliva. Fáze po startu Po startu je za nízkých teplot nutné krátkodobé obohacení směsi palivem do doby, než dojde zvýšením teplot ve spalovacím prostoru ke zlepšení přípravy směsi ve válci. Dodatečně se díky bohaté směsi dosáhne také vyššího točivého momentu a tím lepšího přechodu do předepsaných volnoběžných otáček. Fáze zahřívání

11 Na studený start a fázi po startu navazuje fáze zahřívání motoru. V této fázi potřebuje motor bohatší směs, protože část paliva kondenzuje na stěnách válců, které jsou ještě studené. Protože je kvalita přípravy směsi s klesající teplotou horší (např. z důvodu menšího promísení vzduchu a paliva a také kvůli větším kapičkám paliva), dochází v sacím potrubí ke srážení paliva, které se vypaří až při vyšších teplotách. Tyto vyjmenované vlivy podmiňující s klesající teplotou vzrůstající obohacení. Částečné zatížení Obr. 3 Vliv součinitele přebytku vzduchu na složení emisí. Při částečném zatížení je velmi důležité naladění složení směsi na minimální spotřebu paliva. Pro splnění přísných emisních limitů je při použití řízených třícestných katalyzátorů potřebné navíc udržet směs na λ = 1. Plné zatížení Při plné otevřené škrtící klapce musí motor odevzdat co možná nejvyšší točivý moment případně co možná nejvyšší výkon. Jak je zřejmé z obrázku 2, musí být v tomto případě směs paliva se vzduchem obohacena na λ = 0,85 0,90. Zrychlení Při rychlém otevření škrticí klapky dochází ke krátkodobému ochuzení směsi vlivem snížené schopnosti odpařování paliva při zvýšeném tlaku v sacím potrubí (zvýšená tvorba filmu paliva na

12 stěnách). K dosažení dobrého chování motoru v přechodové fázi, je zapotřebí obohacení směsi, které je závislé na teplotě motoru. S tímto obohacením lze při zrychlení dosáhnout dobrého chování motoru. Decelerace Přerušením dodávky paliva při deceleraci je možné snížit spotřebu paliva při jízdě z kopce, a při každém brzdění, tedy i při městském provozu. V těchto režimech navíc nedochází k tvorbě škodlivin ve spalinách. Přizpůsobení směsi ve vyšších polohách S rostoucí nadmořskou výškou (např. při jízdě v horách) klesá hustota vzduchu. To znamená, že stejné množství vzduchu nasáté motorem ve vyšších polohách má menší hmotnost než v nížinách. Pokud nebude tato souvislost zohledněna při přípravě směsi, dojde ve vyšších polohách k nadměrnému obohacení, které povede k vyšší spotřebě paliva a k vyšší produkci škodlivých zplodin. 1.3 Systémy přípravy směsi Úkolem karburátoru nebo vstřikovacího systému je připravit každému provoznímu stavu motoru co možná nejlépe přizpůsobenou směs vzduchu s palivem. Už několik let se pro přípravu směsi používají hlavně vstřikovací systémy, jejichž výhodou je vstřikování paliva v souvislosti s požadavky na hospodárnost, výkonové schopnosti, dokonalé jízdní vlastnosti a nízký obsah škodlivin ve výfukových plynech. Vstřikování umožňuje přesné odměřování paliva v závislosti na provozním stavu a zatížení motoru při zohlednění okolních vlivů. Složení směsi je přitom řízeno tak, aby byl nízký podíl škodlivin ve výfukových plynech Vícebodové vstřikování Vícebodové vstřikování má ideální předpoklady pro splnění těchto úkolů. U vícebodových vstřikovacích systémů je každému válci přiřazen jeden vstřikovací ventil, který vstřikuje palivo přímo před sací ventil příslušného válce. Příkladem tohoto vstřikování může být KE- nebo L-Jetronic s jejich různými variantami (obr.4). Obr. 4 Vícebodové vstřikování MPI.

13 Mechanický vstřikovací systém I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Z mechanických systémů je nejrozšířenější systém K-Jetronic. Systém pracuje bez pohonu a palivo je vstřikováno kontinuálně (nepřetržitě). Kombinovaný mechanicko-elektronický systém Systém KE-Jetronic je založení na mechanickém základu systému K-Jetronic. Díky rozšířenému získávání provozních dat umožňuje elektronické řízení doplňkových funkcí tak, aby bylo vstřikované množství paliva přesně přizpůsobeno různým provozním stavům motoru. Elektronické vstřikovací systémy Elektronicky řízené vstřikovací systémy vstřikují přerušovaně palivo elektromagnetickými vstřikovacími ventily. Příklady: L-Jetronic, LH-Jetronic a Monotronic jako integrovaný systém zapalování a vstřikování Centrální vstřikování Centrální vstřikování je elektronicky řízený vstřikovací systém, u kterého je palivo vstřikováno přerušovaně do sacího potrubí z jednoho elektromagnetického ventilu na centrálním místě nad škrticí klapkou. Mono-Jetronic je označení centrálního vstřikovacíh systému firmy Bosch (obr. 5). Obr. 5 Centrální vstřikování SPI Přímé vstřikování DI Myšlenka přímého vstřikování je velmi stará a v leteckém průmyslu se využívala již ve 30. letech 20. století. V automobilovém průmyslu však ještě uběhlo hodně vody, než byl uveden na trh relativně levný a přitom spolehlivý systém. Umožňuje regulovat výkon nikoli jen kvantitou, ale též kvalitou směsi. Při malé zátěži motoru se pracuje s velmi chudou směsí, která by se obtížně zapálila. Proto se pomocí speciálně tvarovaného potrubí a hlavy pístu rozvíří nasávaný vzduch a do oblasti kolem svíčky se pod vysokým tlakem těsně před završením druhé doby vstříkne minimální potřebné množství paliva. To se ve válci rozvrství a kolem svíčky se utvoří bohatší směs, kterou už není problém zažehnout. Hořící palivo pak snadno zapálí chudší směs. Jedná se o tzv. "vrstvené plnění".

14 Při vyšší zátěži se pak směšovací poměr snižuje, palivo je vstřikováno již během sání a zároveň tím ochlazuje válec. Obr. 6 Přímé vstřikování. Výhody vstřikování Nižší spotřeba paliva Shromažďování všech pro provoz motoru potřebných provozních dat (např. otáček, zatížení, teploty, polohy škrticí klapky) umožňuje přesné přizpůsobení ustáleným a neustálým provozním stavům. Tím je zaručeno, že bude odměřeno jen tolik paliva, kolik motor v konkrétních provozních podmínkách potřebuje. Vyšší výkon Použití systémů K-Jetronic a L-Jetronic umožňuje optimální tvarování sacích kanálů, čímž je v důsledku zlepšeného plnění válců dosaženo vyššího točivého momentu. Výsledkem jsou vyšší měrný výkon a zlepšený průběh točivého momentu. Díky u vstřikovacích systému obvykle odděleného měření nasávaného množství vzduchu a množství paliva, může být i u systému Mono-Jetronic, ve srovnání s karburátorem z důvodů méně škrcených sacích kanálů dosaženo vyššího výkonu. Zrychlení bez prodlevy Systémy Jetronic se bez prodlevy přizpůsobují měnícím se podmínkám zatížení. To platí jak pro vícebodového tak i pro centrální vstřikování je palivo vstřikováno přímo před sací ventil motoru, čímž se v co největší míře zabraňuje tvorbě palivového filmu na stěnách sacího potrubí zohledněno vytváření a odbourání palivového filmu na stěnách sacího potrubí v neustálených režimech. Toto se dosahuje odpovídající konstrukcí a funkcí systému při odměřování paliva a přípravě směsi. Zlepšený studený start a fáze zahřívání Díky přesnému dávkování paliva v závislosti na teplotě motoru a otáčkách při startování se dosahuje krátkých startovacích časů a rychlého přechodu do volnoběžných otáček. Ve fázi zahřívané se díky přizpůsobení množství paliva nastaví pravidelný chod motoru a samočinné postupné nastavování plynu při co možná nejmenší spotřebě paliva.

15 Spaliny s nízkým obsahem škodlivých látek I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Koncentrace škodlivých látek ve spalinách přímo souvisí s hodnotou poměru vzduchu a paliva. Pokud chceme motor provozovat s co nejnižším obsahem škodlivin ve spalinách tak to předpokládá systém požadované přesnost složení směsi. 1.4 Historie přípravy směsi Vstřikování benzínu má dlouhou, více než 100 letou minulost. Již v roce 1898 vyrobila továrna na plynové motory Deutz v malém počtu kusů pístové čerpadlo pro benzínové vstřikování.jen o něco později byl objeven princip karburátoru a benzínové vstřikování pak již při tehdejších stavu techniky nebylo konkurenceschopné.již v roce 1912 zahájil Bosch první experimenty s benzínovými vstřikovacími čerpadly. V roce 1937 přišel do sériové výroby první letecký motor, s výkonem 1200 PS, se vstřikováním benzínu Bosch.Nespolehlivost karburátorové techniky způsobené zamrzání a nebezpečí požáru, podpořila vývoj vstřikování benzínu právě v této oblasti. Tak začala éra vstřikování benzínu Bosch, ale ke vstřikování benzínu v osobních vozidlech zbýval ještě pořádný kus cesty. V roce 1951 bylo poprvé přímým vstřikováním benzínu firmy Bosch sériově vybaveno osobní vozidlo. O několik let později následovala montáž do legendárního 300SL, sériového sportovního vozu Daimler-Benz. V následujících letech byla mechanická vstřikovací čerpadla dále vyvíjena a v roce 1967 se vstřikování benzínu podařil další významný krok vpřed: první elektronický vstřikovací systém: tlakem v sacím potrubí řízený D-Jetronic.V roce 1973 byl na trh ve stejné době uveden elektronický systém L Jetronic a mechanicko-hydraulicky řízený K- Jetronic, oba měří množství nasávaného vzduchu. V roce 1979 byl uveden nový systém Motronic s digitálním zpracováním mnoha funkcí motoru. Tento systém spojil vstřikování L- Jetronic a elektronické zapalování ( s polem charakteristik). Byl to první mikroprocesor v automobilu.od roku 1987 se přidal Mono- Jetronic, cenově výhodný centrální vstřikovací systém, který umožnil vybavit vstřikováním i ta nejmenší vozidla. Od roku 1967 ( první zavedení systému D- Jetornic) do konce roku 1997 byl systém řízení motoru Bosch montován do 64 milionů rozlišných motorových vozidel.

16 KONTROLNÍ OTÁZKY: 1) Čím je u zážehového motoru směs zažehnuta (zapalovací svíčkou) 2) Ideální teoreticky dokonalé spalování nastává při poměru vzduchu a paliva.(14,7:1). 3) Co značí zkratka MPI(vícebodové vstřikování) 4) Centrální vstřikování je elektronicky řízený vstřikovací systém, u kterého je palivo vstřikováno přerušovaně. (do sacího potrubí z jednoho elektromagnetického ventilu na centrálním místě nad škrticí klapkou) 5) Který se vstřikovacích systému pracuje tzv. vrstvenou plnění. (přímé vstřikování) 6) Směs je bohatá, je-li: a) poměr lambda větší než jedna b) poměr lambda rovný jedné c) poměr lambda menší než jedna /c/

17 2 Karburátor I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Karburátor slouží pro přípravu směsi benzínu se vzduchem (dále jen směs). Jeho úkolem je připravit směs se složením pokud možno konstantním v co nejširším rozsahu otáček a zatížení, a to při co nejmenším odporu kladenému proudícímu vzduchu, který by nepříznivě ovlivnil plnění válců, a tím výkon motoru a spotřebu paliva. Nasátý benzín by se měl v proudícím vzduchu rozprášit co nejvíce (vytvořit kapičky co nejmenší velikosti, téměř mlhu), pro krátkou dobu pobytu" v difuzoru karburátoru nelze zajistit jeho odpaření (zplynování), tento úkol přebírá sací potrubí a kompresní zdvih ve válci. Jemné rozprášení Dosáhne se zpěněním paliva ještě před jeho rozprášením. Zpěnění paliva se docílí přivedením vzduchu pod hladinu paliva ( předmísení paliva se vzduchem vytvoření emulze) Teplota Čím je teplota nasávaného vzduchu v sacím potrubí a ve válci vyšší, tím je odpaření jemně rozprášeného paliva dokonalejší. Podtlak Podtlak, který panuje v karburátoru a sacím potrubí, rovněž usnadňuje odpaření paliva. Kapaliny se snadněji odpařují za nízkého tlaku vzduchu. V režimech, kdy takto vyrobená směs neodpovídá potřebám motoru, nastupují přídavné systémy, které složení směsi patřičně upraví. Z tohoto pohledu rozdělujeme karburátor na několik částí, které podle své činnosti patří mezi hlavní nebo pomocné. Karburátor není dokonalým přístrojem, ale zase se vyznačuje jednoduchostí funkce a minimální poruchovostí, kterou má na svědomí" minimum pohyblivých dílů. Pokud je palivo dostatečně čisté aby nemohlo ucpávat kalibrované trysky nemá se vlastně co na karburátoru pokazit. Příprava směsi karburátorem potřebuje nějakou energii, kterou odebírá z kinetické energie nasávaného vzduchu. Proto i sebelepší karburátor omezuje plnění motoru a snižuje výkon (i při plně otevřené škrtící klapce omezuje přívod vzduchu do motoru, a tím zhoršuje činitel plnění válců čerstvou směsí) za současného zvýšení měrné spotřeby paliva (zvyšuje zápornou práci sacího zdvihu). Proti systémům se vstřikováním jde o rozdíl okolo 10-15%. Přesto se karburátor používal velmi dlouho, a to z důvodu nízké ceny. Teprve zpřísňující se emisní limity, které nebylo možné splnit i sebelépe vybaveným karburátorem, ukončily jeho kralování v automobilové technice. Karburátory můžeme rozdělit do mnoha skupin podle počtu komor, použití, montážní polohy atd. Základním označením karburátoru je vždy montážní poloha (spádový, horizontální) a počet komor (jednoduchý, dvoustupňový, s proměnným difuzorem). Teprve poté se udává použití (vozidlový, letecký, pro stacionární motory, membránový pro motorové pily). Nás velmi zajímá montážní poloha. Všechny karburátory pro sériové motory jsou spádové, tzn. že vzduch proudí karburátorem shora dolů, což je z hlediska jeho vlastností nejlepší řešení. V začátcích vývoje motorů se vzhledem k rozvodu SV používaly karburátory s opačným směrem proudění (zespodu nahoru), se kterými nebyl motor schopen dosáhnout přiměřeného výkonu. Palivo bylo vysáváno směrem vzhůru, což znamenalo další nárok na energii odnímanou nasávanému vzduchu. Sražené palivo na stěnách sacího potrubí teklo zpět do difuzoru,

18 místo aby bylo přirozeně strháváno proudícím vzduchem do válců. Horizontální karburátory se používají u sportovních a závodních motorů, kde nikoho příliš chod motoru zastudena a provoz v nízkých otáčkách nezajímá a ve vysokých otáčkách a malé vzdálenosti od sacích ventilů vše funguje dobře. Pro běžnou sériovou produkci se dlouhá desetiletí používá výhradně spádové provedení. 2.1 Základ karburátoru Základem karburátoru je tzv. Venturiho trubice. To je zařízení, které umožňuje nasávat palivo proudícím vzduchem. Skládá se z potrubí, které je v jednom místě zúženo. Tomuto zúžení se říká difuzor. Zúžení musí být přiměřeně plynulé, aby proudící vzduch pozvolně změnil rychlost bez vzniku turbulencí, které prudce zvýší odpor protékajícímu vzduchu. Principem Venturiho trubice je změna rychlosti proudění za snížení tlaku. Pokud proudí vzduch (nebo jakýkoliv plyn) potrubím konstantního průřezu, má určitou rychlost a tlak. Jakmile toto potrubí zúžíme (vytvoříme difuzor), rychlost proudění se zvýší za současného poklesu tlaku. Pokud v místě největšího zúžení vytvoříme malý otvor, tímto otvorem se snaží okolní atmosféra, jejíž tlak je vyšší než v zúženém místě trubice, tlak vyrovnat. Z toho tedy vyplývá, že vzniká sací efekt. Pokud otvor propojíme s otevřenou nádržkou, v níž je jakákoliv kapalina přiměřené nízké viskozity, bude do proudícího vzduchu přisávána (přesněji tlačena okolním atmosférickým tlakem). Otvor nesmí být příliš velký, jinak okolní tlak vzduchu jev naruší až znemožní. Takže pro činnost karburátoru je důležité, jak rychle proudí vzduch difuzorem, při velmi malé rychlosti se podtlak nevytvoří a nelze nic nasát. Na principu Venturiho trubice kromě karburátorů pracují např. všechny vzduchové stříkací pistole, odsávací zařízení spálených plynů u vojenských kanónů atd. Fyzické provedení Venturiho trubice se liší podle použití, stříkací pistole mají jiné provedení difuzoru než karburátor, ale princip je v zásadě stejný.

19 Obr. 7 Schematické zobrazení principu činnosti karburátoru. Všechny systémy karburátoru kromě akcelerační pumpičky jsou závislé na vytvořeném podtlaku mezi karburátorem a sacími ventily. Tento podtlak totiž vytváří proudění vzduchu difuzorem, a jelikož všechny zmiňované systémy pracují na principu nasávání benzínu z plovákové komory, bez proudění vzduchu jsou nečinné. Takto se samočinně karburátor odpojí z funkce při zastavení motoru. 2.2 Hlavní části karburátoru Hlavní části karburátoru jsou těleso a víko karburátoru. V těchto hlavních částech jsou vytvořeny jednotlivé systémy a zařízení karburátoru. Plovákové zařízení Obr. 8 Hlavní části karburátoru ( Solex 1 B3). Karburátor musí mít plovákovou komoru, což je zásobní nádržka pro palivo malého objemu, kde se pomocí plováku a jehlového ventilu udržuje konstantní hladina paliva. Její objem by měl být co nejmenší, aby se v něm zbytečně neshromažďovalo palivo, které se při delším stání vozidla odpaří. Také malý objem komory se rychle při čerpání naplní a tak je zajištěna rychlá odezva na odběr paliva při akceleraci. Malé množství paliva se také rychleji v karburátoru obměňuje a tedy se méně ohřívá.

20 Tato hladina je důležitým faktorem pro celkovou činnost karburace, protože k ní jsou vztažena všechna vyústění otvorů pro palivo a polohy trysek. Pokud není hladina ve správné výši, karburátor není schopen vytvořit správnou směs, protože se změní tlakové poměry v místě vyústění otvorů. Hladina se udržuje v toleranci ± 1 mm a nejčastěji se pohybuje 20 mm pod horním okrajem plovákové komory. Nízká hladina vede k ochuzení směsi ve všech režimech, vysoká naopak. Příliš velká odchylka od normálu znemožňuje činnost karburátoru. Plovák se vyrábí z plastické hmoty odolné používanému palivu a zabírá velký objem komory, tím vytlačí značný objem paliva, a tedy podle Archimédova zákona vytváří značnou sílu pro zavírání jehlového ventilu. Jehlový ventil má nejčastěji průměr otvoru pro přívod paliva 1,5 mm, pro velké motory je přiměřeně větší. Před ventil se vkládá jemné sítko, které zachytává případné nečistoty obsažené v palivu. Větší nečistoty zapříčiní zablokování jehly v otevřené poloze a ventil přestane plnit svoji funkci. Za provozu je vhodné občas sítko zkontrolovat a případně vyčistit. Některé karburátory jsou vybaveny odvětrávacím ventilem, který propojí prostor nad hladinou paliva s okolním ovzduším při zavření škrtící klapky. Při otevřené klapce o více než 15 stupňů je odvětrání uzavřeno, plováková komora je propojena s prostorem nad difuzory. Tímto ventilem se zabraňuje tlakovým změnám v plovákové komoře a následnému kolísání hladiny paliva. Obr. 9 Plovákové zařízení Systém běhu na prázdno (volnoběh) a přechodový systém Volnoběžný systém patří mezi systémy hlavní, protože bez jeho funkce je provoz motoru možný jen při vyšších otáčkách a zatížení. Přechodový systém zabezpečuje plynulý přechod mezi různými provozními stavy. Pokud není správně seřízen, motor díky nedostatku paliva při změnách stavu vynechává. Systém volnoběhu a přechodů se skládá podobně jako systém hlavní z trysky, vzdušníku a potřebných kanálů. Vyústění kanálů je vždy v první komoře a hlavní kanál volnoběhu je vyveden pod škrtící klapku, přechodové kanály na několik míst nad škrtící klapkou. Volnoběžný systém je vždy seřizovatelný z vnějšku. Odběr paliva je z kanálu za hlavní tryskou 1. komory, základní směšovací

21 poměr určuje tryska volnoběhu a vzdušník volnoběhu. Některé karburátory a je jich většina, která má pomocný kanál vzduchu mají pomocné trysky volnoběhu, kterými se řídí směs v pomocném kanálu. Nelze přisávat čistý vzduch, regulace volnoběhu by se negativně ovlivnila. Celkovou bohatost výsledné směsi pro volnoběh je možné seřizovat šroubem s kuželovým zakončením, kterým se škrtí kanál mezi tryskami a prostorem pod škrtící klapkou. Konkrétní provedení této části se liší podle typu a výrobce, výsledek je ale vždy stejný. Velikost trysky volnoběhu a vzdušníku volnoběhu udává složení směsi pro přechodové režimy. Zde je možné seřízení jen výměnou trysek. Většina dnešních karburátorů má ještě elektromagnetický ventil, který zavírá přívod paliva buď uzavřením trysky volnoběhu, nebo kanál v místě vyústění do sacího traktu. Tato funkce je nezbytná při seřízení směsi volnoběhu jako chudé, tzn. pod obsah asi 2,5% CO, kdy po vypnutí zapalování dochází k samozápalům (motor má snahu neustále běžet, i když nepravidelně, palivo si přisává přes volnoběžný systém). Při volnoběhu je škrtící klapka téměř uzavřena (štěrbina mezi ní a stěnou karburátoru je jen několik setin mm), podtlak pod škrtící klapkou je značný. Nad klapkou je tlak atmosférický a odtud tedy nelze dostat žádné palivo. Palivo nasáté přes trysku volnoběhu smíchané s nasátým vzduchem přes vzdušník volnoběhu a přechodové otvory proudí hlavním volnoběžným kanálem pod škrtící klapku, kde se smísí se vzduchem, který proudí okolo škrtící klapky nebo kanálem přídavného vzduchu podle typu karburátoru. Takto dokáže motor pracovat ve volnoběžných otáčkách nepřetržitě s velkou pravidelností. Teď se potřebujeme rozjet. Otevřeme škrtící klapku pozvolným pohybem, aby změna tlaku nebyla příliš prudká. Začíná se zvyšovat průtok vzduchu okolo škrtící klapky, podtlak nad klapkou je ještě pořád velmi malý, a tak hlavní systém není ve funkci. Protože od otevření klapky asi o 3 6 stupńů již směs z volnoběžného systému nestačí, začíná se přisávat palivo přes přechodové otvory v oblasti těsně nad škrtící klapkou jejich umístění se volí tak, aby v tomto režimu hrana škrtící klapky vytvářela v místě přechodových otvorů větší podtlak a palivo se nasávalo více než odpovídá průtoku vzduchu (okolo protilehlé poloviny klapky totiž proudí čistý vzduch a nějak se to musí vyrovnat). V této oblasti jsou ve funkci společně systém volnoběhu a systém přechodový. Při dalším pozvolném otvírání se zvyšuje rychlost proudění difuzorem a snižuje se podtlak v okolí přechodových otvorů. Při otevření škrtící klapky asi o množství směsi proudící přes přechodové otvory klesá, ale začíná se přisávat palivo z hlavního systému. Tato oblast je velmi labilní, a proto se často vytváří ještě jeden přechodový otvor v rozšiřující se části difuzoru, který tento labilní stav eliminuje. V oblasti otevření klapky o pracují oba systémy společně. Při dalším otevírání dochází k postupnému zániku funkce volnoběžného a přechodového systému a přípravu směsi téměř plně přebírá systém hlavní komory (nějaké malé procento paliva se pořád přisává z volnoběžného systému).

22 2.2.2 Hlavní systém Obr. 10 Běh na prázdno a přechodový systém. Hlavní systém slouží k přípravě směsi při vyšších výkonech motoru. Její funkcí je, kromě vytvoření směsi ve správném poměru, také pokud možno co nejlepší rozprášení paliva v proudícím vzduchu. Samotný difuzor tuto funkci dobře neplní, proto se používá tzv. rozprašovač, který je umístěn před difuzorem v přesně vymezené vzdálenosti. V principu jde o přídavný difuzor, odkud se nasává předpřipravená směs z emulzní trubice. Do hlavního difuzoru proudí již do určité míry rozprášené palivo, a tak při dalším zrychlení se dosáhne uspokojivého rozprášení paliva. Pro zajímavost rychlost proudění vzduchu difuzorem pro dobré rozprášení paliva se pohybuje v mezích m/s, palivo proudí asi 20x pomaleji (platí pro všechny velikosti karburátorů). Rozdílné rychlosti proudění vzduchu a paliva jsou důležité pro rozprášení, při stejné rychlosti by se palivo jen unášelo ve velkých kapkách bez snahy o jakoukoliv změnu jejich velikosti. Rychlost paliva se postupně zvyšuje s rozprášením a v oblasti sacího ventilu již není rozdíl tak velký. Problémem je dodržení konstantního směšovacího poměru v celém rozsahu otáček a zatížení. Nestejný poměr množství vzduchu a množství paliva při zvyšování rychlosti proudění difuzorem se v začátcích řešil pomocí přídavných klapek vzduchu, které se pomocí podtlakových regulátorů otvíraly a přes které se nasávalo vyrovnávací množství čistého vzduchu. Protože se tím komplikovala konstrukce karburátoru dalšími pohyblivými prvky, které vnášely další možnost poruchy, rychle se od nich upustilo. Poté se zkoušelo několik variant přídavných trysek, jejichž

23 činnost měla obrácený charakter. Při správné kombinaci velikostí trysek a určitém uspořádání byl výsledný efekt optimální to co jedna tryska dala navíc, druhá zase ubrala a výsledkem bylo celkem přesné dodržení směšovacího poměru. Hlavní tryska je umístěna v plovákové komoře, přes ni proudí palivo do šachty, kde je umístěna emulzní trubice, v které je shora zašroubován vzdušník. Z šachty vede kanál nad úrovni hladiny v plovákové komoře do rozprašovače. Průchodem vzduchu difuzorem rozprašovače dochází k nasávání směsi benzínu a vzduchu z emulzní trubice. V nízkých otáčkách je podtlak malý a hladina paliva v emulzní šachtě je ve výši hladiny v plovákové komoře. Se zvyšujícími se otáčkami roste podtlak, tedy by se mělo nasávat více paliva než odpovídá požadavku. Protože šachta není uzavřena, přisává se kromě paliva také vzduch, jehož množství je určeno velikostí vzdušníku. (Protože je vzduch lehčí a je ochotnější se nasát, nasává se ho se zvyšujícím podtlakem více než paliva.) Vzduch se s palivem v emulzní trubici smísí a teprve takto předpřipravená směs se nasává do rozprašovače. Čím vyšší jsou otáčky, tím je větší poměr vzduchu v předpřipravené směsi (je lehčí a tudíž více pohyblivý), a přestože objemově nasávám více směsi, paliva je méně a celkový směšovací poměr je přibližně konstantní. Velikost a počet otvorů emulzní trubice včetně jejího tvaru je pomocným činitelem optimální funkce tohoto systému. Základní směšovací poměr a jeho průběh v závislosti na otáčkách je tedy dán poměrem velikostí hlavní trysky, hlavního vzdušníku a provedení emulzní trubice. Obr. 11 Emulzní šachta s emulzní trubicí Zařízení pro spuštění studeného motoru

24 Při spouštění studeného motoru se velká část paliva usadí ( zkondenzuje na stěnách sacího potrubí a válců motoru. Usazování paliva ( vytvoření palivového filmu) na stěnách sacího potrubí je způsobeno především malou rychlostí nasávané směsi ( nízké spouštěcí otáčky) a nízkou teplotou, která zhoršuje odpařitelnost paliva. Poměrně velmi malý podtlak ve směšovací komoře nestačí uvést do činnosti ani hlavní ani volnoběžný systém. Z těchto důvodů je směs ve spalovacím prostoru příliš chudá a nelze jí zapálit. Součástí karburátoru musí být proto zařízení pro vytvoření velmi bohaté směsi (1:3). Bohatou směs pro spuštění motoru lze vytvořit pomocí: Přeplavovaní kolík Ručně ovládaný přeplavovaní kolík je součástí plovákové komory. Před spouštěním motoru se pomocí kolíku zatlačí plovák dolů, což má za následek zvýšení hladiny paliva v plovákové komoře až nad ústí hlavního systému. Palivo není rozprášeno, nedokonale se mísí se vzduchem a smývá ze stěny válce mazací olej. Tento způsob se používá pouze u motocyklových karburátorů. Sytič Je jednoduché zařízení, které dodává velmi bohatou směs v množství, jež stačí na běh motoru naprázdno v oblasti otáček min -1, do prostoru pod škrtící klapkou. Regulace množství této směsi se děje otočným šoupátkem a to buď automaticky pomocí bimetalové pružiny, která se zvyšující teplotou motoru postupně sytič zavírá, nebo ručně pomocí páčky a táhla. Karburátor navíc obsahuje omezovací člen, který se zvyšujícími otáčkami samočinně uzavírá přívod paliva k šoupátku a zabraňuje tak nadměrnému obohacování směsi v režimu, kdy již vhodnou směs jsou schopny vytvořit základní systémy karburátoru. Jedná se o podtlakový ventilek nebo jednodušší tlumítko. Při spouštění musí být škrtící klapka vždy zavřená, jinak se nevytvoří dostatečný podtlak v pomocném karburátoru a sytič neplní svou funkci. Přívěra vzduchu je zařízení jednoduché, ale má své určité zvláštnosti. Přívěra je vlastně škrtící klapka umístěná nad rozprašovačem první komory (starší konstrukce karburátorů měly přívěru společnou pro obě komory). Při jejím zavření a mírném pootevření škrtící klapky prvního stupně se při spouštění vytvoří značný podtlak v oblasti nad škrtící klapkou, který způsobí nasávání paliva všemi zde umístěnými otvory a to ve větším množství, než odpovídá normálnímu režimu. Směs se tedy výrazně obohatí bez dalších zásahů do konstrukce karburátoru. Otevření škrtící klapky se volí zhruba takové, aby motor po spuštění dosáhl otáček okolo 2000 min -1. Ovšem přívěra se po spuštění motoru nesmí ponechat úplně uzavřená, směs by se nadměrným podtlakem silně obohatila a motor by se zastavil. Proto se musí učinit opatření, aby se přívěra po několika sekundách chodu mírně pootevřela, kdy vytvořený podtlak nad škrtící klapkou dostane opět přijatelnější hodnotu. Pokud nepoužijeme složité elektricko - pneumatické ovládání, můžeme si pomoci podtlakovými klapkami umístěnými přímo v přívěře, které se při překročení určité hodnoty podtlaku automaticky otevřou (vozidla typu Moskvič, Volha). Dalším řešením je ovládání asymetricky uložené přívěry přes pružný člen, který nedovolí uzavření přívěry natvrdo a zvýšený podtlak (také díky asymetrickému uložení přívěry) přívěru samočinně pootevře. (Optimálním řešením je ale automaticky ovládaná přívěra, je sice výrobně drahá, ale její funkce se dá velmi dobře sladit s potřebami motoru.) Problémem přívěry je obrácená činnost proti pomocnému karburátoru po dosažení vyšších otáček, kdy vyvstane nutnost jejího dalšího otevření, jinak se nadměrně obohatí směs. Karburátor s přívěrou má jednodušší odlitek základního tělesa, kanály pro pomocný karburátor není třeba vytvářet. Pokud se nepoužívají automatické ovládací systémy,

25 karburátor je objemově menší než typ s pomocným karburátorem. Ovládání přívěry je mechanicky svázáno s ovládáním škrtící klapky, kdy při zavření přívěry se přiměřeně pootevře škrtící klapka a zase naopak při větším sešlápnutí akcelerátoru se více pootevře přívěra. Automatické systémy ovládání přívěry jsou dnes velmi složité, obsahují nastavovače polohy škrtící klapky, nucené otvírače, termostatické stupně vyhřívané jak elektricky, tak chladící kapalinou atd. Obr. 12 Víko a těleso zařízení pro spouštění motoru ( Jikov Lekr) Akcelerační pumpička Akcelerační pumpička má za úkol vstříknout určité množství paliva (asi 0,5 0,8 cm 3 na jeden zdvih, i více podle velikosti karburátoru) při otvírání škrtících klapek karburátoru, kdy vyrovnává ochuzení směsi z rozdílu setrvačnosti vzduchu a paliva. Dnes se již výhradně používá mechanické ovládání pumpičky, kdysi používané podtlakové řízení nelze dobře optimalizovat při použití vícekomorových karburátorů. V podstatě jde o membránové čerpadlo se dvěma jednoduchými kuličkovými ventilky. Množství vstříknutého paliva se řídí dvěma tryskami, jedna je součástí injektoru a přes ní teče palivo do difuzoru 1. stupně, druhá je obtoková a přes ní se část vytláčeného paliva vrací zpět do plovákové komory. Pokud je otvírání škrtících klapek pozvolné, injektorem (protože je umístěn výše a navíc další odpor vnáší výtlačný ventilek) teče méně paliva a větší množství paliva se vrací zpět do plovákové komory, rychlé otevření klapky způsobí průtok vyššího množství paliva injektorem a výrazně menší množství paliva se vrací zpět do plovákové komory. Vazba mezi pákovým převodem a

26 membránou je přes pružinu. Tvrdá vazba páka membrána by způsobila krátký a mohutný nástřik, který není pro chod motoru vhodný. Pružina prodlouží vstřik na optimální dobu, po kterou dochází k rozběhu hlavního stupně. Převodová páka u dvoukomorových karburátorů je tvarována tak, aby se nástřik paliva rozložil do dvou etap podle otvírání jednotlivých škrtících klapek. Membrána se nejprve přemísti asi do 60% celkového zdvihu a při aktivaci druhé komory se vytlačí zbylých 40% objemu (orientační hodnoty, liší se podle typu karburátoru). Velikost membránové komory akcelerační pumpičky je proto vždy větší, než by odpovídalo jednokomorovému provedení. Správné nastavení množství vstříknutého paliva a doba vstřiku má významný vliv na chod motoru v přechodových režimech. Obr. 13 Princip činnosti pístové akcelerační pumpičky Obohacovací zařízení Obohacovací zařízení slouží k obohacení směsi při požadavku maximálního výkonu. Karburátor je v běžném provozu seřízen na ekonomicky nejvhodnější ochuzenou směs, která nevyhovuje při požadavku na maximální výkon. Proto se při téměř plném otevření škrtící klapky směs obohacuje pomocí přídavného zařízení. Původně používané mechanicky ovládané obohacovače (např. v karburátorech motorů řady Š 1000 MB a Š 100), kdy se mechanicky otevřel přívod přídavného paliva, dnes nahradil statický obohacovač. Jde o sestavu dvou trysek a jednoho vzdušníku (v principu systém s přídavnou tryskou), které jsou umístěné ve víku karburátoru a kanálem propojené s rozprašovačem

27 první komory. Při vzniku určité velikosti podtlaku v rozprašovači (asi od 85% výkonu výše) se začíná přisávat palivo přes trysky ekonostatu a tím se směs přiměřeně obohatí. Zařízení je velmi jednoduché a provozně spolehlivé. Obr. 14 Princip činnosti obohacovacího zařízení při plném zatížení. Obohacení při částečném zatížení Může být řízeno pod tlakem ( pneumaticky) pomocí ventilu obohacovače. Při běhu na prázdno a v dolním rozsahu částečného zatížení, Tj. při malém otevření škrtící klapky a velkém podtlaku v sacím potrubí, se membrána ventilu obohacovače prohne proti pružině.tím je ventil obohacovače uzavřen ( podtlak je odebírán ze směšovací komory za škrtící klapkou). Otevřením škrtící klapky se podtlak za ní zmenší a pružina otevře ventil obohacovače. Nyní muže být palivo přisáváno z plovákové komory přes trysku obohacovače do systému běhu naprázdno. Při dalším otevíraní škrticí klapky se snižuje množství směsi připravované systémem běhu naprázdno a obohacovač slábne. Obohacování při částečném zatížení muže být také provedeno prostřednictvím hlavního systému. V tomto přípradě je palivo přisáváno z plovákové komory přes ventil obohacovače a trysku obohacovače do emulzní šachty a pak výstupem hlavního systému do rozprašovače ve směšovací komoře. Toto obohacovací zařízení je v činnosti i při plném zatížení.

28 Obohacení při plném zatížení I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Ve víku karburátoru je umístěna trubka obohacovače, dolní konec je spojen s plovákovou komorou otvorem přesně stanoveného průměru( tryskou). Vyústění trubky obohacovače leží v oblasti malého podtlaku asi ve výši hřídelky přívěry vzduchu. Při nízkých a středních otáčkách a částečném zatížení nestačí vzniklý podtlak nasát palivo z obohacovacího zařízení. Se zvětšujícím se otevřením škrticí klapky vzrůstá množství paliva nasávaného z hlavního systému.tato množství nestačí být doplňováno z plovákové komory přes hlavní trysku, hladina paliva v emulzní šachtě poklesne natolik, že se odkryjí všechny otvůrky v emulzní trubici a dojde k ochuzení zápalné směsi. Při vysokých otáčkách a zatížení vzroste podtlak natolik, že je schopen zvednout palivo až do výše obohacovací trubky. Přídavné palivo je pak přisáváno kalibrovanou trubkou obohacovače směšovací komory.kulička umístěná pod výstupní trubkou obohacovače může ovlivnit počátek činnosti obohacovače Přídavná zařízení Tato zařízení, která mohou být zařazena do systému přípravy zápalné směsi, přispívají především k udržování nízkých emisních hodnot výfukových plynů při zachování dobrého jízdního komfortu a nízké spotřebě paliva. Elektromagnetický odpojovač běhu na prázdno Toto zařízení odstraňuje samozápaly po vypnutí zapalování. Vyhřívání sacího potrubí Vyhřívání může být prováděno elektricky nebo využitím chladicí kapaliny. Zlepšuje se tím rozdělní zápalné směsi u studeného motoru a podstatně omezuje vytváření palivového filmu na stěnách sacího potrubí. Vyhřívání obtokových kanálků U studeného motoru proudí podstatná část směsi běhu naprázdno obtokovými kanálky. Za nepříznivých povětrnostních podmínek může dojít k jejich zamrzání, což má za následek zhoršení běhu naprázdno. Tento problém lze odstranit vyhříváním kanálků elektrickým proudem nebo pomocí chladicí kapaliny. Zařízení pro korekci činnosti karburátoru v závislosti na nadmořské výšce Toto zařízení řídí prostřednictvím barometru elektromagnetických ventilů korekci průtočných průřezu systému běhu naprázdno a hlavního systému. Za nízkého atmosférického tlaku je směs ochuzována přisáváním korekčního přídavného vzduchu. Zpoždění uzavírání škrtící klapky Při rychlém uvolnění akceleračního pedálu tlumicí prvek zpozdí uzavření škrticí klapky. Tímto způsobem se změkčí přechod ze zatíženého stavu na běh naprázdno a omezí se zahlcování motoru příliš bohatou směsí. Po uzavření škrticí klapky se zvýší podtlak v sacím potrubí a velká část palivového filmu usazeného na stěnách se odpaří a je nasáta do motoru. Při prudkém uzavření škrticí klapky dochází k odtržení tohoto palivového filmu. Částečným zbrzděním uzavírání škrticí klapky se tento efekt podstatně omezí.

29 2.3 Vícekomorové karburátory Motory velkých objemů ve čtyř a šestiválcovém uspořádání vyžadují karburátory tří i čtyřkomorové, pokud se nepoužije několik dvoukomorových karburátorů pro jednotlivé dvojice či trojice válců. Princip funkce je pořád stejný, jen sladění postupného otvírání všech komor je náročnější a někdy vyžaduje pomocná zařízení. Dnes se s nimi setkáte jen u vozidel téměř historických, s úspěchem byly nahrazeny vstřikováním. U V-motorů větších objemů nevyhovuje použití jednoho dvoukomorového karburátoru jak z hlediska provozního, tak z důvodu mechanického uspořádání sacího potrubí. Proto se hlavně u amerických aut používalo uspořádání čtyřkomorové. Jde o dva dvoukomorové karburátory, kde každý z nich přísluší jedné řadě válců. Karburátor má ovládání prvních dvou a druhých dvou komor a společnou plovákovou komoru. Akcelerační pumpičky bývají dvě, systém volnoběhu je také rozdělený a každá řada válců se seřizuje zvlášť. Konstrukcí je mnoho s různými odlišnostmi a těžko se zde dají všechny popsat. Každopádně takový karburátor pro pětilitrový osmiválec není žádný drobeček a jeho velikost a hmotnost bývá úctyhodná. Některé dvou a vícekomorové karburátory jsou vlastně jednokomorové karburátory se společnou plovákovou komorou atd., kdy každý z nich se používá pro jeden válec, oblíbená konstrukce u závodních motorů. Takový karburátor se umísťuje co nejblíže k sacímu ventilu a sací potrubí je vně karburátoru. Jeho konstrukce je mírně odlišná, je navržen pro práci ve vodorovné poloze a musí odolávat tlakovým kmitům v potrubí. Seřízení těchto karburátorů je velmi pracné. Takové karburátory vyrábí hlavně firma Weber. 2.4 Karburátory s proměnným difuzorem (neproměnným tlakem v difuzoru) Jak jsme si z popisu klasického karburátoru odvodili, nejlepší by bylo, kdyby měl co nejvíce komor, které by se otvíraly postupně podle otáček a zatížení. Úplně nejlepší by byl jejich nekonečný počet, česky řečeno kdyby měl plynule proměnný průřez difuzoru. Velikost difuzoru by byla vždy přesně taková, která je pro funkci karburátoru a provoz motoru nejvhodnější. Karburátor s proměnným průřezem difuzoru má ale určité odlišnosti od klasického provedení. V prvé řadě se nepoužívá klasický tvar difuzoru, ten je nahrazen posuvným šoupátkem. Emulzní systém se vzdušníkem je výrazně zjednodušen a často úplně chybí, směs se řídí škrcením hlavní trysky nebo přívodního kanálu jehlou (podobně jako u motocyklových karburátorů, kde se sice neškrtí přímo tryska, ale přívodní kanál od trysky). Samostatný systém volnoběhu jako takový někdy chybí, ve volnoběžných otáčkách je průřez difuzoru minimální a volnoběh je zajišťován tryskou hlavního komory a přídavným vzduchem. Přechodový systém prakticky není zapotřebí, protože tlakové změny v difuzoru jsou na rozdíl od klasického karburátoru nepatrné a palivo se stačí dostatečně nasávat z hlavní trysky. Změna průřezu difuzoru je řízena podtlakem mezi šoupátkem a škrtící klapkou tak, aby výsledný podtlak v tomto prostoru byl pokud možno konstantní. Řídící podtlaková komora musí být opatřena tlumičem proti kmitání ze sacích cyklů. Tvarem regulační jehly se dá jednoduše regulovat množství paliva, pro obohacení v nízkých otáčkách se přestaví hlavní tryska (nebo okraj kanálu) opačným směrem, než se otvírá šoupátko (zvětší se průtokový průřez). Posun trysky nahrazuje funkci sytiče při spouštění studeného motoru. Karburátor je fyzicky menší a má menší počet částí než srovnatelný klasický

30 dvoukomorový, jeho provozní vlastnosti jsou výrazně lepší v celém rozsahu otáček a hlavně v přechodových režimech. Obr. 15 Rovnotlaký horizontální karburátor Stromberg 175 CDTU ( řez). Složitější karburátory s proměnným difuzorem mívaly samostatný systém volnoběhu a další systémy, známé z klasických karburátorů za účelem ještě lepších provozních vlastností a používaly se u automobilů vyšších tříd. V Evropě se výrobou těchto karburátorů zabývala firma SU a Zenith Stromberg, v tuzemsku se takové karburátory pro čtyřdobé automobilové motory nevyráběly. Karburátory pro motocyklové dvoudobé motory jsou jednodušším typem karburátorů s neproměnným tlakem v difuzoru, odlišují se tím, že nemají škrtící klapku a podtlakový ovladač. Řízení výkonu je přímo pohybem šoupátka, karburátor je tedy velmi jednoduchý. Základní seřízení bohatosti se provádí nastavením jehly škrtící přívodní kanál do difuzoru. Systém volnoběhu je jednoduchý kanál vzduchu s tryskou paliva, šroubem se seřídí bohatost směsi a v součinnosti s postavením šoupátka otáčky se regulují otáčky a rovnoměrnost chodu naprázdno. Přechodový režim je funkčně horší než u systému se škrtící klapkou a často se doplňuje pomocným obohacovacím systémem.

31 2.5 Karburátory pro alkoholová paliva I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Prakticky mají kromě jiného osazení tryskami pouze dvě odlišnosti jiný materiál těsnění a membrán, které musí odolávat alkoholu, a dále vyhřívání oblasti škrtící klapky. Alkoholy při odpařování odnímají velké množství tepla proudícímu vzduchu, vzdušná vlhkost potom způsobuje zamrzání částí, které přijdou proudícímu vzduchu do cesty. Proto se musí spodní část karburátoru vyhřívat, což se děje nejdříve elektricky a po ohřátí motoru chladícíkapalinou. KONTROLNÍ OTÁZKY: 1. Okruh volnoběhu odebírá palivo: a) z prostoru emulzní trubice přes hlavní a volnoběžnou trysku b) z plovákové komory přes obohacovač c) z prostoru sytiče přes trysku sytiče a volnoběžnou trysku /a/ 2. Za plného výkonu je výše hladiny paliva v plovákové komoře dána: a) velikostí hlavní trysky a hlavního vzdušníku a rychlostí proudění nasávaného vzduchu v rozprašovači b) velikostí hlavní trysky a hlavního vzdušníku a úhlem otevření škrtící klapky c) těsností jehlového ventilu, stavem a seřízením polohy plováku /c/ 3. Kanálek sytiče ústí: a) nad škrtící klapku b) na hranu škrtící klapky c) pod škrtící klapku /c/ 4. Je-li uzavřena vzduchová přívěra, je palivo vysáváno: a) z hlavní soustavy a z volnoběžné soustavy b) z hlavní soustavy a ze sytiče c) z volnoběžné soustavy a ze sytiče /a/ 5. Největší podtlak v karburátoru je v místě: a) největšího průtokového průřezu b) nejmenší rychlosti proudění vzduchu c) nejmenšího průtokového průřezu /c/ 6. Akcelerační pumpička karburátoru je v činnosti: a) při maximálním výkonu motoru b) při prudkém sešlápnutí pedálu akcelerace c) při maximálních otáčkách motoru /b/ 7. Elektromagnetický ventil volnoběžného okruhu uzavře volnoběžný kanál: a) když jsou otáčky motoru o 15% vyšší než volnoběžné

32 b) při úhlu natočení škrtící klapky větším než 15 stupňů c) při vypnutí zapalování /c/

33 3 K-Jetronic Obr. 16 Přehled systému K Jetronic. Systém K-Jetronic je kontinuálně pracující vstřikovací zařízení s mechanicko-hydraulickým způsobem odměřování paliva. Množství nasávaného vzduchu je měřeno pomocí klapky měřiče vzduchu. Ten je integrován v jednom tělese společně s rozdělovačem množství paliva. Při větším množství nasávaného vzduchu se zvedne klapka, která ovládá píst v rozdělovači množství paliva. Ten svým pohybem otevírá průchody v rozdělovači množství paliva. Zvětšením průtokových otvorů se tak dostává ke vstřikovacím ventilům více paliva a naopak Elektrické palivové čerpadlo čerpá palivo z nádrže přes zásobník paliva a palivový filtr do regulátoru směsi. Regulátor tlaku udržuje v systému konstantní tlak paliva, který se u většiny systémů pohybuje kolem 0,5 MPa. Přebytečné množství načerpaného paliva se zpětným vedením vrací zpět do nádrže. Pomocí tepelného regulátoru se podle teploty motoru mění řídicí tlak, který působí na řídicí píst. Vychýlení clony v přívodu měřiče množství vzduchu působí prostřednictvím množství nasávaného vzduchu proti řídicímu tlaku. Při chodu zahřátého motoru se tak ještě dodatečně reguluje množství paliva, které propouští řídicí píst v rozdělovači paliva na jednotlivé vstřikovací ventily. Je-li motor zahřátý na provozní teplotu, je řídicí tlak konstantní (asi 0,37 MPa). Vstřikované množství paliva je tak přímo úměrné množství nasávaného vzduchu a je řízeno prostřednictvím vychýlení clony měřiče množství nasátého vzduchu, která pomocí pákového systému aktivuje řídicí píst. Při studeném startu se pomocí přídavného vzduchového ventilu k motoru přivádí dodatečné množství vzduchu pro zvýšení volnoběhu

34 (do prostoru škrticí klapky). Ventil pro studený start vstřikuje během fáze startování do sacího systému časově omezené dodatečné množství paliva. Tím se usnadňuje spuštění motoru a kompenzují ztráty paliva způsobené kondenzací na studeném povrchu sacího potrubí. Tento ventil je ovládán pomocí elektricky ohřívaného teplotního časového spínače. Obr. 17 Hlavní části systému Bosch K Jetronic. 3.1 Části systému a jejich funkce Zásobování systému palivem Systém zásobování palivem sestává z Palivová nádrž (2) Elektrického dopravního čerpadla(3) Zásobníku paliva(4) Jemného palivového filtru (5) Regulátor systémového tlaku(6) Vstřikovacích ventilů(7)

35 Palivové čerpadlo Obr. 18 Přehledové schéma zásobování systému palivem. Palivové čerpadlo je válečkové objemové čerpadlo, poháněné elektromotorem. Dodává více paliva, než motor ve skutečnosti potřebuje, protože jen tímto způsobem lze při všech provozních podmínkách udržovat v palivovém systému konstantní tlak. Obr. 19 Elektrické dopravní čerpadlo. (1sání, 2 omezovací tlakový ventil, 3 válečkové čerpadlo, 4 kotva motoru, 5 zpětný ventil, 6 výtlak)

36 Čerpadlo je poháněno elektrickým motorkem induktivního typu s pólovým vynutím nebo permanentními magnety.čerpací výkon je podle konstrukce čerpadla minimálně 0,75 l.min-1. Řídicí relé dodává palivovému čerpadlu napětí jenom během startu, při běžícím motoru. Nedostává-li toto relé signál ze svorky 1, pak z bezpečnostních důvodů (např. při nehodě) přeruší dodávku proudu, čímž čerpadlo přestane dodávat palivo. Pro snížení hlučnosti se dnes elektrické palivové čerpadlo často umísťuje do nádrže. Je třeba zdůraznit, že při této konstrukci nehrozí nebezpečí výbuchu v důsledku přítomnosti paliva v elektrickém čerpadle, resp. v důsledku přítomnosti elektrického čerpadla v nádrži plné benzinu, protože nedochází k vytvoření zápalné směsi ani při spotřebování veškerého paliva z nádrže. Elektrické palivové čerpadlo se používá i u systémů L-Jetronic (a jeho variant) a Motronic. Nelze-li palivové čerpadlo v palivové nádrži vhodně umístit, využívá se mnohdy zapojení předřazeného palivového čerpadla Činnost objemových čerpadel Princip čerpání objemových čerpadel je založen na změně velikosti objemových komor. Do zvětšujících se komor je nasáváno palivo přes plnicí otvor. Když je dosaženo maximálního naplnění komory, plnicí otvor se uzavře a otevře se výtlačný. Obr. 20 Princip funkce válečkového čerpadla. 1 saní, 2 drážkové kolo, 3 váleček, základní deska, 5 výtlak Zásobník paliva Zásobní paliva před filtrem snižuje nerovnoměrnosti v čerpaném množství paliva, vyvolané kolísáním tlaku při změně zatížení motoru. Při stojícím motoru udržuje zásobník paliva konstantní tlak v palivovém systému, který umožňuje snadné spuštění motoru.

37 Obr. 21 Zásobník paliva. a) Prázdný b) naplněný 1.Pružinová komora, 2. pružina, 3. doraz, 4. membrána, 5. prostor zásobníku, 6. doraz,7. přívod pal., 8. odvod pal. Činnost zásobníku paliva Vnitřní prostor je rozdělen membránou na dvě komory. Jedna komora slouží jako zásobník paliva a druhá komora je spojena s atmosférou nebo palivovou nádrží přes odvzdušňovací přípojku. Během činnosti motoru je komora zásobníku naplněna palivem.membrána je vychýlena tlakem paliva proti síle vinuté pružiny. V této poloze zůstavá membrána tak dlouho dokud motor běží.

38 Palivový filtr I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Palivový filtr chrání citlivé součásti vstřikovacího systému před nečistotami. V pravidelných intervalech je proto doporučována jeho výměna. Přitom je třeba bezpodmínečně dbát na šipku na pouzdru filtru, která jednoznačně ukazuje směr průtoku paliva filtrem. Zanesený, vadný nebo nesprávně namontovaný palivový filtr může být příčinou snížení výkonu motoru nebo jeho nepravidelného chodu, který je způsoben příliš malým množstvím dodávaného paliva. Regulátor systémového tlaku Obr. 22 Palivový filtr. 1. Palivový filtr 2. Sítko 3. Opěrná deska Regulátor systémového tlaku je umístěn v pouzdru rozdělovače množství paliva. Pomocí regulační pružiny reguluje tlak v systému při běžícím motoru na 0,5 MPa. Přebytečné množství čerpadlem dopraveného paliva odtéká přepadem zpátky do nádrže. Při stojícím motoru se tlak opět snižuje pod hodnotu otvíracího tlaku vstřikovacích ventilů. Nesprávný tlak v systému v důsledku netěsností, přítomnosti nečistot nebo příliš malého čerpacího výkonu čerpadla podstatně ovlivňuje složení směsi a tím i chování motoru při provozu vozidla. Při větších odchylkách již motor nelze nastartovat. Tlak v palivovém systému lze jednoduše změřit pomocí tlakoměru

39 Obr. 23 Regulátor systémového tlaku. a) V klidové poloze, b) v pracovní poloze 1 přívod systémového tlaku, 2 těsnění, 3 zpětné vedení k palivové nádrži, 4 píst, 5 pružina regulátoru Vstřikovací ventily Vstřikovací ventily nepřerušovaně vstřikují palivo (K-Jetronic) do sacího potrubí před sacím ventilem každého válce. Otvírají se při tlaku asi 0,3 až 0,4 MPa. Pomocí kmitání jehly ventilu způsobené pulzováním tlaku, někdy označované jako bzučení, je palivo jemně rozprašováno do proudícího nasávaného vzduchu. Poklesne-li tlak v systému pod otvírací tlak, např. po zastavení motoru nebo v důsledku nedostatečného zásobování palivem, musí se vstřikovací ventily těsně uzavřít. Těsnost uzavření se zpravidla kontroluje tlakovou zkouškou, ale i vizuálně.

40 3.1.2 Odměřování paliva Obr. 24 Vstřikovací ventil. a) v klidové poloze; b)v pracovní poloze 1. těleso trysky; 2. filtrační sítko; 3. jehla trysky; 4. sedlo trysky Úkolem přípravy směsi je odměřovat množství paliva, které odpovídá nasávanému množství vzduchu. Základní odměřování probíhá v regulátoru směsi.ten se skládá z měřiče množství vzduchu a z rozdělovače množství paliva.

41 Měřič množství vzduchu Obr. 25 Přehled odměřování paliva. Množství vzduchu nasávané motorem je měřítkem zatížení motoru. Měřič množství vzduchu pracuje na principu vznášejícího se tělesa a s měří množství vzduchu nasávané motorem. Množství vzduchu slouží jako hlavní řídicí veličina pro určení základního vstřikovaného množství. Protože nasávané množství vzduchu musí nejprve projít měřičem množství vzduchu, předbíhá měření množství vzduchu skutečné plnění vzduchu do válců.měřič množství vzduchu je zabudován před škrtící klapkou. Obr. 26 Závislost zdvihu vzduchové klapky na úhlu kužele vzduchového trychtýře na množství vzduchu. a) Malé množství nasávaného vzduchu, měřící klapka je nepatrně nadzvednuta

42 b) Velké množství vzduchu, měřící klapka je velmi nadzvednutá Vzduch proudící vzduchovým trychtýřem vychýlí měřící klapku o určitou hodnotu z její klidové polohy. Pákový systém přenáší pohyby měřicí klapky na řídící píst, který v základních funkcích udržuje potřebné množství paliva. Měřič množství vzduchu je zkonstruován tak,že při zpětném zápalu se měřící klapka může vychýlit i do protisměru. Protizávaží vyrovnává hmotnost měřící klapky a pákového systému ( u měřiče s opačným průtokem vzduchu, pomocí tažné pružiny). Listová pružina zajišťuje správnou polohu při vypnutém motoru. Obr. 27 Měřič množství vzduchu měřící klapka v klidové poloze. 1 vzduchový trychtýř, 2 měřící klapka, 3 odlehčovací průřez, 4 šroub bohatosti směsi, 5 otočný bod, 6 páka, 7 listová pružina Obr. 28 Měřič množství vzduchu měřící klapka v pracovní poloze.

43 Rozdělovač množství paliva Rozdělovač zajišťuje přidělení dávky paliva podle vychýlení clony průřezu měřiče množství nasávaného vzduchu. To je provedeno prostřednictvím řídicího pístu v rozdělovači množství paliva pro jednotlivé vstřikovací ventily. Proud vzduchu nasávaného do motoru zvedá clonu v závislosti na volném průřezu otevření vzduchového trychtýře Obr. 29 Měřič množství vzduchu s rozdělovačem množství paliva. 1 nasávaný vzduch, 2 řídící tlak, 3 přívod paliva, 4 odměřované množství paliva, 5 řídící píst, 6 těleso s drážkami, 7 rozdělovač množství paliva Prostřednictvím pákového systému působí clona v měřiči množství vzduchu na řídicí píst. Přesné nastavení je umožněno šroubem pro nastavování směsi. Řídicí tlak, regulovaný pomocí regulátoru chodu za tepla v závislosti na teplotě motoru, působí proti síle pákového mechanismu clony. Čím více se vysune řídicí píst podle nasávaného množství vzduchu, tím více paliva se přiděluje vstřikovacím ventilům.

44 Obr. 30 Štěrbinový váleček s řídícím pístem. a) Klidová poloha, b) částečné zatížení, c) plné zatížení 1 řídící tlak, 2 řídící píst, 3 řídící drážka v tělese, 4 řídicí hrana, 5 přívod paliva, 6 těleso s drážkami Jedná se o dutý válec na jehož plášti jsou štěrbiny (řídící drážka je široká asi 0,2 mm a počet odpovídá počtu vstřikovacích ventilů) Obr. 31 Štěrbinový váleček.

45 Řídicí tlak tak reguluje složení směsi. Ten je od tlaku v systému oddělen oddělovacím škrticím ventilem. U studeného motoru je hodnota řídicího tlaku asi 0,05 MPa. Tato vyvolávaná malá síla působí prostřednictvím řídicího pístu proti nasávanému vzduchu, a proto dochází ke zvýšení dávky vstřikovaného paliva (obohacování při chodu za tepla). Protože se řídicí tlak zvyšuje s narůstající teplotou motoru, snižuje se i obohacování a dosáhne- li motor provozní teploty, činí řídicí tlak asi 0,37 MPa. Tlumicí škrticí ventil zabraňuje příliš silnému kmitání clony v důsledku pulzování nasávaného vzduchu. Dovoluje však, při rychlém otevření škrticí klapky, krátké překmitnutí vzdouvací klapky. Tím se krátkodobě zvětší i vstřikované množství paliva a je dosaženo obohacení při akceleraci. Při zastaveném motoru zabraňuje uzavírací ventil ve zpětném odtoku ztrátě tlaku v okruhu řídicího tlaku. Obr. 32 Systémový a řídicí tlak. 1 působení řídicího tlaku( hydraulická síla) 2 tlumící tryska 3 vedení k teplotnímu regulátoru tlaku 4 škrtící tryska 5 systémový (dopravní tlak ) 6 působení síly vzduchu Diferenční tlak tlakové ventily Ventily diferenčního tlaku v rozdělovači množství paliva způsobují určitý pokles tlaku na řídících drážkách. Měřič množství vzduchu má lineární charakteristiku. To znamená, že zdvih měřící klapky je

46 při dvojnásobném množství vzduchu dvakrát větší. Pokud má mít tento zdvih za následek změnu základního množství paliva ve stejném poměru, musí být na řídicích drážkách zajištěn konstantní rozdíl tlaku nezávisle na množství protékajícího paliva. Ventily diferenčního tlaku udržují rozdíl tlaku mezi horní a dolní komorou nezávisle na průtočném množství paliva. Hodnota diference tlaku je 0,01 MPa. Tento rozdíl tlaků se vytváří účinkem síly pružiny ventilu a membrány ventilu.pomocí konstantního úbytku tlaku se dosahuje vysoké přesnosti regulace množství vstřikovaného paliva. Dolní komory diferenčních tlakových ventilů jsou navzájem propojeny prstencovým vedením a působí v nich tlak v systému. Horní komory jsou spojeny pouze s příslušným vstřikovacím ventilem. Obr. 33 Rozdělovač množství paliva s ventily diferenčního tlaku. 1 přívod paliva (systémový tlak) 2 horní komora ventilů diferenčního tlaku 3 vedení ke vstřikovacímu ventilu (vstřikovací tlak) 4 řídicí píst 5 řídicí hrana a řídicí drážka 6 pružina ventilu 7 membrána ventilu 8 dolní komora ventilu diferenčního tlaku

47 Pokud do horní komory přitéká vysoké základní množství paliva, prohne se membrána směrem dolů a tím otevře obtokový průřez ventilu do té doby než je opět dosaženo nastavené diference tlaku. Poloha při větším vstřikovaném množství paliva Obr. 34 Činnost diferenčních takových ventilů. Pokud je protékající množství paliva menší, zmenší se v důsledku vyrovnání sil působících na membránu také průřez ventilu do té doby než se rozdíl tlaku nastaví opět na 0,01 MPa.

48 Poloha při menším vstřikovaném množství paliva Přizpůsobení provozním stavům Obr. 35 Činnost diferenčních takových ventilů. Kromě doposud popsaných základních funkcí vyžadují určité provozní stavy korekční zásahy do přípravy směsi, jejichž cílem je optimalizace výkonu a emisí výfukových plynů nebo zlepšení startů a jízdy Základní přizpůsobení směsi Základní přizpůsobení směsi na provozní podmínky volnoběhu, částečného zatížení a plného zatížení je provedeno tvarováním vzduchového trychtýře. Konstantní tvar vzduchového trychtýře určuje v celém rozsahu zdvihu měřiče množství vzduchu konstantní směs. Motoru je však potřeba přidělit v určitých provozních stavech, jako je volnoběh střední a plné zatížení optimální směs.tohoto přizpůsobení se dosahuje různými úhly kuželů vzduchového trychtýře měřiče množství vzduchu.

49 Obr. 36 Korekční trychtýř měřiče množství vzduchu. 1 pro nejvyšší výkon 2 pro částečné zatížení 3 pro volnoběh Pokud je vzduchový trychtýř tvořen plošším kuželem než je základní tvar je výsledkem chudší směs. U kužele se strmějším úhlem je měřící klapka při stejném nasávaném množství vzduchu nadzvednuta výše. Tím odměří řídící píst více paliva a směs je bohatší. V praxi to znamená bohatší směs pro volnoběh a plné zatížení, u částečného zatížení naopak chudší směs. Obr. 37 Vliv úhlu kužele vzduchového trychtýře na zdvih měřící klapky při stejném průtočném množství vzduchu. a)základní tvar vzduchového trychtýře( zdvih h) b)strmější tvar trychtýře, při stejném množství vzduchu je větší zdvih h c) Plošný tvar trychtýře při stejném množství vzduchu je menší zdvih h Obohacení při studeném startu V závislosti na teplotě motoru vstřikuje během startování po omezenou dobu ventil studeného startu dostatečné množství paliva. Aby se při studeném startu vyrovnali ztráty způsobené kondenzací paliva v nasávané směsi a usnadnil se start studeného motoru, musí být v okamžiku startu vstříknuto určité množství paliva navíc.doba zapnutí ventilu studeného startu je časově omezena teplotně časovým spínačem v závislosti na teplotě motoru.

50 Ventil pro studený start Obr. 38 Přehled obohacení při studeném startu. Při studeném startu vstříkne do společného sacího potrubí dodatečné palivo tak, aby se kompenzovaly ztráty vlivem kondenzace a usnadnilo se spouštění motoru. Ventil pro studený start je zásobován palivem z regulátoru směšování.v klidové poloze tlačí pružina pohyblivé jádro elektromagnetu proti těsnění a uzavírá tak ventil. Protéká-li vinutím magnetu(4) ventilu proud, pak vyvolané magnetické pole nadzdvihne ventil (3),a palivo je působením tlaku v systému prostřednictvím trysky s vířivým účinkem vstříknuto do potrubí za škrtící klapku. Tryska rozprašuje palivo zvláště jemně a obohacuje vzduch ve společném sacím potrubí zabudované tak,že poskytuje vhodné rozdělení směsi ke všem válcům.

51 Teplotně - časový spínač Obr. 39 Otevřený ventil pro studený start. 1 elektrické připojení 2 přívod paliva s filtrační sítkem 3 ventil( jádro magnetu) 4 vinutí elektromagnetu 5 tryska s vírovou komůrkou 6 sedlo ventilu Teplotně - časový spínač omezuje, v závislosti na teplotě, dobu vstřiku ventilu studeného startu. Teplotně - časový spínač se skládá z elektricky vyhřívaného bimetalového pásku který v závislosti na teplotě spíná nebo rozpíná kontakt. Při studeném motoru je kontakt sepnut. Při startu začne topným vinutím protékat proud a bimetalová pružina kontakt rozpojí. Funkce ventilu pro studený start je tak časově omezená. U teplého motoru zůstává kontakt rozpojen, takže pomocí tohoto ventilu nedochází při spouštění teplého motoru k žádnému obohacování směsi Obohacení při zahřívání motoru Obr. 40 Teplotně - časový spínač. 1. elektrické připojení 2. těleso se závitem 3. bimetal 4. topná spirála 5. rozpínací kontakt Obohacení při zahřívání motoru zajišťuje teplotní regulátor tlaku. U studeného motoru snižuje v závislosti na teplotě motoru řídící tlak a tím způsobí větší otevření řídících drážek.

52 Teplotní regulátor tlaku I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Teplotní regulátor tlaku je namontován na motoru a ohřívá se jeho teplem, ale i elektricky. Ve studeném stavu tlačí bimetalová pružina na pružinu ventilu. Tím se zmenšuje síla pružiny působící na membránu, a ta do zpětného odtoku propouští více paliva. S postupným ohříváním se zmenšuje síla působící proti pružině ventilu, dokud řídicí tlak není regulován pouze silou pružiny ventilu. Zmenšováním propouštěcího průřezu membrány ventilu se nastavuje řídicí tlak. Řídicí tlak má při studeném motoru hodnotu asi 50 KPa a při zahřátém motoru asi 370 KPa. Doba obohacování při studeném startu je s ohledem na požadavky motoru určována dimenzováním elektrického ohřevu Stabilizace volnoběhu Obr. 41 Teplotní regulátor tlaku. a) u studeného motoru b) u motoru zahřátého na provozní teplotu 1. membrána ventilu 2. zpětné vedení paliva k nádrži 3. řídící tlak 4. pružina ventilu 5. bimetalová pružina 6. elektrické vyhřívání Aby motor ve studeném režimu překonal zvýšené třecí odpory a aby byl zajištěn je stabilní volnoběh, dostává během zahřívání více směsi pomocí šoupátka přídavného vzduchu.

53 Šoupátko přídavného vzduchu I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Šoupátko přídavného vzduchu je velikost otevřeného průřezu obtokového kanálu (bypase) řízená clonkou s výřezem, která je ovládána bimetalovou pružinou. V závislosti na teplotě tak při studeném startu dochází k otevírání průřezu o odpovídající velikosti, který se poři stoupající teplotě plynule zmenšuje a nakonec zcela uzavře Obohacení při plném zatížení Obr. 42 Šoupátko přídavného vzduchu. 1. clonka s výřezem 2. bimetalová pružina 3. elektrické vyhřívaní Motory, které jsou v oblasti částečného zatížení provozovány s velmi chudou směsí, potřebují provozu s plným zatížením určité obohacení, které je navíc k základní korekci složení směsi tvarem vzduchového trychtýře.tuto úlohu přebírá pro tento účel speciálně zkonstruovaný teplotní regulátor tlaku, pomocí regulace řídícího tlaku v závislosti na tlaku v sacím potrubí. V důsledku velkého podtlaku v sacím potrubí (při volnoběhu nebo při částečném zatížení) je membrána (10) vytažena až k horní zarážce (8). Vnitřní pružina ventilu tak silněji tlačí na membránu ventilu, čímž dochází ke zmenšení přetokového průřezu a řídicí tlak se zvyšuje. To vede ke snížení vstřikovaného množství paliva. Při plném zatížení (malý pod tlak sacím potrubí) (10) přitlačována k dolní zarážce (11), řídicí tlak klesá a dochází k obohacování při plném zatížení. Tato varianta společně s tvarem vzduchového trychtýře podporuje přizpůsobování zatížení u motorů, které v oblasti nízkého zatížení pracují s velmi chudou směsí.

54 a) b) Obr. 43 Teplotní regulátor řídícího tlaku s membránou plného zatížení. a) při volnoběhu a částečném zatížení b) při plném zatížení 1.elektrické vyhřívaní 2. bimetalová pružina 3. podtlaková přípojka 4.membránový ventil

55 Chování při akceleraci I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í 5. zpětné vedení paliva k nádrži 6.řídící tlak ( od rozdělovače množství paliva) 7. pružiny ventilu 8. horní doraz 9. odvzdušnění 10.membrána 11. dolní doraz Pokud je při konstantních otáčkách náhle otevřena škrtící klapka, protéká měřičem množství vzduchu větší množství vzduchu. Měřící klapka proto krátce překmitne zdvih, který odpovídá plně otevřené škrtící kapce. Toto překmitnutí způsobí vyšší přítok paliva, kterým je dosaženo plynulého přechodu. 3.2 Elektrické zapojení systému Elektrické zapojení systému je naznačeno na obr. 18. Sepnutím spínače zapalování (1) se při startu přes svorku 50 přivádí napětí na ventil pro studený start (2) a teplotní časový spínač (3). Ventil pro studený start tak může vstřikovat palivo jen tak dlouho, dokud je svorka 50 připojena a existuje spojení na kostru prostřednictvím teplotního časovacího spínače Je-li spínací kontakt (W) otevřen působením elektrického ohřevu nebo teplem motoru, neexistuje žádné spojení na kostru a ventil pro studený start zůstane uzavřen. Na řídicí relé (4) se přes svorku 15 (zapalování) přivádí napětí a připojuje se ke kostře (svorka 31). Jakmile přes svorku 1 přijde impuls k zapálení, uzavře se pracovní obvod svorka 30 na svorku 87). Teprve potom se napětí dostává i na palivové čerpadlo (5) a na topení regulátoru chodu zahřátého motoru a ventilu přídavného vzduchu. Tím je zabezpečeno, že při náhlém zastavení motoru (např. při nehodě) se i při zapnutém zapalování přeruší dodávka paliva z nádrže. Obr. 44 Elektrické zapojení K jetroniku v klidovém stavu. 1.spínač zapalování 2. ventil pro studený start 3. teplotní časový spínač 4. řídící relé

56 5. elektrické palivové čerpadlo 6.regulátor zahřátého chodu motorů 7.ventil přídavného vzduchu 3.3 Systém K- Jetronic s lambda regulací U automobilů s trojcestným katalyzátorem se musí složení směsi regulovat hodnotu odpovídající stechiometrické směsi, tedy ë = 1. Tak je dosaženo co možná nejvyššího využití energie obsažené v palivu. Tuto regulaci provádí řídicí jednotka, která signál z lambda-sondy vyhodnocuje a potřebným způsobem ovlivňuje proces směšování. U systému K-Jetronic s lambda regulací obr. 19) se za tím účelem mění tlak v dolních komorách diferenčních tlakových ventilů. Ty jsou proto od tlaku v systému odděleny pevnou škrticí štěrbinou. Tlak v dolních komorách se příslušným způsobem mění pomocí taktovacího ventilu (3). Tento taktovací ventil (jeho otevření nebo zavření) je ovládán řídicí jednotkou. Neprotéká-li jím elektrický proud, je uzavřen a v dolních komorách pak působí tlak paliva v systému. Obr. 45 Doplňkové komponenty pro lambda regulaci regulaci. 1 lambda sonda 2 - lambda regulátor 3 taktovací ventil 4 rozdělovač množství paliva 5 dolní komory diferenčního talkového ventylu 6 řídící štěrbina 7 oddělovací klapka 8 přívod paliva 9 zpětný odvod paliva

57 KONTROLNÍ OTÁZKY: 1. U systému vstřikování K-Jetronic je hlavní řídící veličinou: a) tlak v sacím potrubí b) množství nasávaného vzduchu c) hmota nasávaného vzduchu /b/ 2. Zásobník paliva u K-Jetronic slouží: a) k regulaci systémového tlaku paliva b) k vytvoření řídícího tlaku paliva c) k udržování zbytkového tlaku paliva /c/ 3. Vstřikovací ventil se u systému K-Jetronic otevírá: a) elektromagneticky b) tlakem paliva c) pneumaticky /b/ 4. Obtok škrtící klapky (bypas) je u systému K-Jetronic otevřen: a) při studeném motoru b) při teplém motoru c) při zavřené škrtící klapce /a/ 5. Termistor NTC je polovodičová součástka, která mění odpor v závislosti na: a) osvětlení b) magnetické indukci c) teplotě /c/ 6. Systémový tlak u systému vstřikování K - Jetronic je: a) 250 KPa b) 100 KPa c) 450 Kpa /c/

58 4 KE - Jetronik Z hlediska základní funkce je KE-Jetronic nadstavbou zařízení K-Jetronic. Jemné nastavování vstřikovaného množství však provádí podle různých podmínek provozu elektronická řídicí jednotka. Ta zpracovává různé vstupní signály a na straně výstupu řídí elektrohydraulický měnič tlaku. Ten mění rozdíl tlaků v rozdělovači množství paliva, mezi tlakem v dolních komorách diferenčních tlakových ventilů a tlakem v systému. Mechanicky dodané množství směsi se tak upravuje řízením tlaku v dolních komorách na rozdíl od změny řídicího tlaku v případě vstřikování K-Jetronic. Obr. 46 Přehled systému KE Jetronic.

59 Obr. 47 Hlavní části systému Bosch KE Jetronic. 4.1 Základní rozdíly systému s porovnáním s K Jetronikem Obohacování směsi při chodu za studena i po zahřátí řídí řídicí jednotka prostřednictvím elektrohydraulického měniče tlaku. Proto není zapotřebí regulátoru chodu po zahřátí motoru, a proto se už ani nevytváří žádný řídicí tlak. Řídicí píst je v tomto případě ovládán pomocí tlaku v systému. Regulátor tlaku v systému již není integrován přímo v rozdělovači množství paliva, nýbrž je samostatnou součástí. Tlak v systému je u vstřikování KE-Jetronic vyšší než u zařízení K-Jetronic, ale i zde se musí bezpodmínečně udržovat na přesné hodnotě.

60 Obr. 48 Regulátor tlaku v palivovém systému. 1 zpětný odtok od rozdělovače množství paliva 2 - odvod zpět do nádrže 3 stavěcí šroub 4 tlačná pružina 5 těsnění 6 přívod paliva 7 talíř ventilu 8 membrána 9 regulační pružina 10 těleso ventilu 4.2 Vstupní signály a jejich význam pro elektronické řízení Všechny vstupní signály i jejich propojení v elektronickém řídicím systému je nejlépe znázornit pomocí blokového schématu (Obr. 47). Korekční signály se z různých bloků přivádějí na společný sběrač, v koncovém stupni se zesílí a předají elektrohydraulickému měniči tlaku. Se škrticí klapkou spojený spínač škrticí klapky (obr. 48) má jeden kontakt pro volnoběh a jeden kontakt pro plné zatížení. Při širokém otevření škrticí klapky se kontakt plného zatížení spojí a řídicí jednotka dostane napěťový signál. Při vyšších otáčkách se tím spustí obohacování při plném zatížení. Je-li naopak při vyšších otáčkách spojen kontakt volnoběhu (tj. škrticí klapka je zavřená), přeruší se přívod paliva. Až do naprogramovaného počtu otáček nedochází ke vstřikování při uvolnění pedálu akcelerace. To přispívá k úsporám paliva a snížení objemu výfukových plynů.

61 Obr. 49 Blokové zapojení řídící jednotky KE jetronic s analogovou technikou. Obr. 50 Spínač škrtící klapky.

62 Signál o počtu o otáček dostává KE-Jetronic od řídicí jednotky zapalování. Někteří výrobci používají KE-Jetronic i k omezování otáček a lze ho zkoušet měřením úhlu sepnutí kontaktů. Informace o zatížení se získává pomocí potenciometru na cloně průřezu v měřiči množství nasávaného vzduchu. Podle měnícího se úbytku napětí (podle změny odporu) rozpoznává řídicí jednotka polohu clony průřezu a její vychýlení (obr. 49). V závislosti na změně polohy clony průřezu a doby, během které k ní dojde, probíhá definované obohacování při akceleraci. Obr. 51 Potenciometr polohy škrtící klapky. Potenciometr (Obr. 50) se zkouší měřením odporu. Při vychylování clony průřezu se musí odpor spojitě měnit. Prostřednictvím svorky 50 rozpozná řídicí jednotka, že se spouští proces startování a po dobu asi 1,5 s dodává elektrohydraulickému měniči tlaku maximální proud pro obohacení při startu. Návazně začne v závislosti na teplotě motoru řídit zvyšování otáček motoru po startu (obohacování při chodu v zahřátém stavu).

63 Obr. 52 Potenciometr ( schéma zapojení). Teplota a motoru se měří termistorem NTC a má vliv jak na obohacování při akceleraci, tak i na funkci přerušení přívodu paliva. Je-li automobil vybaven trojcestným katalyzátorem, koriguje se vypočený řídicí proud pro elektrohydraulický měnič tlaku ještě podle signálu z lambda-sondy. V závislosti na výrobci může řídicí jednotka zpracovávat i další vstupní signály. Ty však nejsou významné z hlediska základní funkce. Ovlivňování vstřikovaného množství prostřednictvím elektrohydraulického měniče tlaku. 4.3 Elektrohydraulický měnič tlaku Elektrohydraulický měnič tlaku (Obr. 51) mění tlak v navzájem propojených dolních komorách diferenčních tlakových ventilů. To znamená změnu rozdílu mezi tlakem v dolních komorách a tlakem v systému. Řídicí proud pro tyto změny dodává řídicí jednotka. Změnami polohy klapky (11) řízenými řídicí jednotkou lze ovlivňovat tlak paliva v horních komorách diferenčních tlakových ventilů a tím i přidělované množství paliva. Tímto způsobem lze provádět i úpravy a korekce. Protéká-li vinutími na pólu magnetu (13) proud, tlačí vzniklé magnetické pole destičku membrány (klapka 11) proti trysce (12). Tím se zmenšuje tlak v dolních komorách a původní mechanicky dodané základní množství paliva pro vstřikování se zvětší. Při průtoku maximálního proudu je tato korekce vstřikovaného množství největší. Při výpadku řídicího proudu (např. v důsledku závady na řídicí jednotce) je klapka 11 udržována v určené poloze pomocí trvalých magnetů, a umožňuje tak vstřikování mechanicky dodávaného množství paliva bez této korekce. Obr. 53 Elektrohydrahulický nastavovač tlaku na rozdělovači množství paliva.

64 Obr. 54 Příčný průřez elektrohydraulickým nastavovačem tlaku.

65 KONTROLNÍ OTÁZKY: 1. U systému vstřikování KE-Jetronic je hlavní řídící veličinou: a) tlak v sacím potrubí b) množství nasávaného vzduchu c) hmota nasávaného vzduchu /b/ 2. U zahřátého motoru se systémem KE-Jetronic jsou stále vysoké volnoběžné otáčky. Příčinou může být: a) vadné šoupátko přídavného vzduchu - nezavírá b) vysoký systémový tlak c) vysoký řídící tlak /a/ 3. Akčním členem u systému vstřikovaní KE Jetronic je:(elektrohydraulickým nastavovačem tlaku) 4. Spínač škrtící klapky má dva kontakty které to jsou?( volnoběžný a plného zatížení)

66 5 L- Jetronik Obecný popis funkce systému L-Jetronic provedeme opět pomocí obrázku. Vstřikování L- Jetronic (Obr. 54) a jeho varianty (LU-, LE-, LH-Jetronic) vstřikují potřebné množství paliva přerušovaně prostřednictvím elektricky ovládaných vstřikovacích ventilů do sacího potrubí před sací ventily. Jejich ovládání provádí řídicí jednotka. Pro výpočet doby vstřikování (vstřikovaného množství) zaznamenává řídicí jednotka prostřednictvím různých vstupních signálů provozní stav motoru. Hlavní řídicí veličinou je nasávaný vzduch (Luft L-Jetronic). Elektrické palivové čerpadlo čerpá palivo z nádrže přes filtr do potrubí rozdělovače. Regulátor tlaku udržuje tlak paliva konstantní v závislosti na tlaku v sacím potrubí. Přebytečně načerpané palivo odtéká zpátky do nádrže. Jsou-li vstřikovací ventily otevřeny pomocí elektrických impulzů z řídicí jednotky, pak se palivo svým tlakem vstřikuje do sacího potrubí. Množství vstřikovaného paliva je určováno dobou otevření vstřikovacího ventilu, tzn. trváním impulsu vycházejícího z řídicí jednotky. Pro výpočet potřebného vstřikovaného množství slouží řídicí jednotce signály o počtu otáček, o nasávaném množství vzduchu, o teplotě motoru, o teplotě nasávaného vzduchu a signály ze spínače škrticí klapky. Ventil pro studený start vstřikuje při studeném startu v závislosti na teplotním časovém spínači krátkodobě palivo pro obohacení směsi při startu (analogicky k zařízení K a KE-Jetronic). U moderních zařízení přebírá tuto úlohu řídicí jednotka zapotřebí ventil pro studený start a vstřikovací ventily, tzn. že již není a teplotní časový spínač. Zvýšení počtu otáček prostřednictvím ventilu přídavného vzduchu probíhá analogicky ke vstřikování K-/KE-Jetronic. Dnes se k tomu často používá i člen pro nastavování volnoběhu, kterým lze stabilizovat a regulovat i volnoběh. Obr. 55 Přehled systému L Jetronic.

67 5.1 Součásti systému L - Jetronik a jejich funkce Palivový systém Palivový systém (Obr. 55) a konstrukce i funkce elektrického palivového čerpadla a palivového filtru jsou stejné jako u vstřikování K-Jetronic. Čerpací výkon se měří na zpětném odtoku regulátoru tlaku (Obr. 29). Bezpečnostní vypínání palivového čerpadla se provádí přímo prostřednictvím kontaktů čerpadla na měřiči množství vzduchu, řídicím relé nebo řídicí jednotkou systému L-Jetronic. Obr. 56 Schéma palivového systému. Potrubí rozdělovače s regulátorem tlaku, který je na něm připevněn, funguje také jako zásobník, který svou funkcí zabraňuje kolísání tlaku na vstřikovacích ventilech. Vstřikovací ventily jsou na něm většinou přímo namontovány. Regulátor tlaku udržuje konstantní tlak paliva 0,25 nebo 0,3 MPa (podle výrobce) v závislosti na tlaku v sacím potrubí. Pryžová hadice k přípojce sacího potrubí nesmí být poškozená, netěsná nebo přelomená. Jen tak lze zaručit, že rozdíl mezi tlakem paliva a tlakem v sacím potrubí zůstane konstantní v závislosti na zatížení motoru, tzn. že zůstává stále stejný pokles tlaku od vstřikovacího ventilu k sacímu potrubí. Tlak paliva se měří na potrubí rozdělovače před regulátorem tlaku a většinou se staženou podtlakovou (gumovou) hadicí. Po nasazení přípojky sacího potrubí musí při volnoběhu v důsledku podtlaku v sacím potrubí klesnout absolutní tlak o asi 0,03 až 0,06 MPa. Obr. 57 Regulátor tlaku.

68 Konstrukce vstřikovacích vacích v ventilů (Obr. 57) v podstatě odpovídá konstrukci ventilu pro start za studena. Protéká-li vinutím magnetu (3) proud, přitahuje magnetické pole kotvu magnetu (5) s jehlou ventilu (7) nahoru proti spirálové pružině. Tím se palivo svým tlakem dostává do sacího potrubí. Podobu vstřikování určuje tvar sedla a jehly trysky. Neprotéká-li žádný proud, musí spirálová pružina vstřikovací ventil těsně uzavřít. Ovládání vstřikovacích ventilů se provádí většinou signálem z řídicí jednotky. Přes svorku 15, resp. přes řídicí relé jsou vstřikovací ventily spojeny s plus pólem akumulátoru. V řídkých případech (starší automobily) jsou vstřikovací ventily trvale spojeny s kostrou a řídicí jednotka dodává plusový signál. Příslušný signál ke vstřiku může řídicí jednotka vydávat pro všechny ventily současně (simultánní), ve dvou skupinách (skupinové) nebo i pro každý ventil zvlášť (sekvenční). Při demontáži i montáži vstřikovacích ventilů je třeba dávat pozor na to, aby se nepoškodil žádný těsnicí kroužek. Obr. 58 Elektromagnetický vstřikovací ventil Snímání provozních dat Na základě údajů ze snímačů provozního stavu motoru řídící jednotka vypočítá dobu vstřiku tj. dobu otevření vstřikovacího ventilu. Okamžik začátku vstřiku je naprogramován vždy na stejný okamžik

69 natočení klikové hřídele. Frekvence vstřikování je dána otáčkami motoru, o kterých je řídící jednotka informována prostřednictvím otáčkového signálu ze zapalování (z rozdělovače, zapalovací cívky nebo z řídící jednotky zapalování). Obr. 59 Blokové schéma snímání provozních dat. Měřené veličiny hlavní veličiny(otáčky motoru a nasávané množství vzduchu) Obr. 60 Snímání otáček u kontaktního zapalování. korekční veličiny ( spínač škrtící klapky volnoběh, částečné a plné zatížení, snímač teploty studený start, fáze zahřívací atd.) veličiny jemné korekce ( optimalizování jízdních vlastností např. přechodový režim, akcelerace, decelerace, omezování maximálních otáček atd. Řídící jednotka vyhodnocuje všechny veličiny takovým způsobem, že motor je neustále zásobován množstvím paliva, které odpovídá okamžitým požadavkům provozního stavu

70 Obr. 61 Registrace zatížení pomocí měřiče množství vzduchu. Obr. 62 Měřič množství vzduchu(strana vzduchového kanálu a elektrického připojení). U vstřikování L-Jetronic (v základní variantě) probíhá měření nasávaného množství vzduchu pomocí speciálního měřiče (obr. 61). Ten se nachází mezi škrticí klapkou a vzduchovým filtrem, kde dochází již jen k malému pulzování nasávaného vzduchu. Množství vzduchu nasávaného motorem vychyluje zavírací klapku (4) proti síle pružiny. Kontakt jezdce, spojený se zavírací klapkou, mění odpor na potenciometru, dráze jezdce. Změnou odporu a tím spojenou změnou úbytku napětí, řídicí jednotka

71 zaregistruje polohu zavírací klapky a tím i nasávané množství vzduchu. Vyrovnávací klapka (1) zabraňuje v součinnosti s tlumicím objemem (2) příliš silnému kmitání zavírací klapky v důsledku pulzování vzduchu nebo při náhlých změnách zatížení. Pro přesné dávkování vstřikovaného množství paliva se musí množství vzduchu korigovat podle teploty nasávaného vzduchu. Čidlem pro měření teploty nasávaného vzduchu je NTC termistor (někdy i PTC), který je často integrován v měřiči množství vzduchu. Bezpečnostní zapojení elektrického palivového čerpadla bylo u systémů L- Jetronic často realizováno pomocí kontaktu čerpadla v měřiči množství vzduchu. Jakmile se zavírací klapka vychýlí, tento kontakt se spojí. Při stojícím motoru je tento kontakt otevřen a napájení elektrického čerpadla paliva se přeruší i při zapnutém zapalování. Dnes je tato funkce integrována v řídicí jednotce prostřednictvím snímání počtu otáček (prostřednictvím tdsignálu) Odměřování paliva Řídicí jednotka jako centrum zpracovává signály snímačů o provozních stavech motoru. Na jejich základě vytváří řídicí impulsy pro odměřování paliva vstřikovacími ventily, přičemž vstřikované množství je určeno dobou otevření ventilů. Elektronická řídicí jednotka Konstrukce Řídicí jednotka L-Jetronic je umístěna v kovové skříni, což zajišťuje ochranu proti rozstřikované vodě a mimo to je i přerušeno tepelné sálání motoru. Elektronické součástky řídicí jednotky jsou osazeny na desce tištěných spojů. Výkonové prvky koncového stupně se nacházejí v řídicí jednotce na kovovém rámečku, což zajišťuje dobrý odvod tepla. Použitím integrovaných obvodů a hybridní techniky je snížen počet konstrukčních prvků. Propojením funkčních skupin do integrovaných obvodů (např. formovač impulsů, ovládač impulsů obrázek 13), a použitím hybridní konstrukce vzrůstá spolehlivost řídicí jednotky. Obr. 63 Blokové schéma řídící jednotky.

72 Propojení řídicí jednotky se vstřikovacími ventily, snímači a napájením je uskutečněno vícepólovým konektorem vstupní zapojení jsou navržena tak, aby byla jištěna proti přepólování a zkratům. Pro měření na řídicí jednotce a na snímačích jsou k dispozici speciální testovací přístroje, které se stejnými vícepólovými konektory zapojí mezi řídicí jednotku a kabelový svazek. Zpracování provozních informací Otáčky a nasávané množství vzduchu určují základní dobu vstřiku. Taktovací frekvence vstřikovacích impulsů je odvozena od otáček motoru. K tomu upravuje řídicí jednotka signály ze zapalovací soustavy. Ty procházejí při tom nejprve formovačem impulsů, který vytváří pravoúhlé signály. Tyto pravoúhlé signály jsou přiváděny k frekvenčnímu děliči. Frekvenční dělič dělí frekvenci impulsů odvozenou ze zapalování tak, že nezávisle na počtu válců jsou k dispozici dva impulsy na pracovní takt. Začátek impulsu je současně počátkem vstřiku vstřikovacích ventilů. Každý vstřikovací ventil tedy vstřikuje palivo jedenkrát za otáčku klikového hřídel, a to bez závislosti na poloze sacích ventilů. Při zavřeném sacím ventilu se vstříknuté množství pozdrží a při následujícím otevření se sacím ventilem nasaje spolu se vzduchem do spalovacího prostoru. Délka vstřiku je závislá na množství vzduchu a otáčkách motoru. Řídicí jednotka zpracovává také signál měřiče množství vzduchu. Obrázek 63. ukazuje závislost mezi množstvím vzduch, úhlem vychýlení měřící klapky, napětím potenciometru a vstřikovaným množstvím paliva. Obr. 64 Závislost mezi množstvím vzduchu QL, úhlem vychýlení klapky α, napětím potenciometru US a vstřikovaným množstvím paliva VE. Vycházíme-li z údaje o množství vzduchu QL, které prochází měřičem (bod Q) získáme teoreticky potřebné množství paliva QK (bod D). Kromě toho se nastavuje v závislosti na množství

73 vzduchu určitý úhel vychýlení klapky (bod A). Měřící klapkou ovládaný potenciometr dodává napěťový signál US do řídicí jednotky (bod B). Řídicí jednotka ovládá vstřikovací ventily, přičemž bod C představuje vstříknuté množství paliva VE. Je vidět, že skutečně vstřikované a teoreticky potřebné množství paliva jsou stejné (spojnice C D). Vytváření vstřikovacích impulsů Stanovování základní doby vstřiku se děje ve speciální části zapojení řídicí jednotky, v dělícím řídicím multivibrátoru (DSM Divisions-Steuer-Multivibrator). 65 Úplné schéma impulsů systému L Jetronic pro čtyřválcový motor. Obr.

74 Dělící řídicí multivibrátor dostává od frekvenčního děliče informaci o otáčkách n a zpracovává ji společně se signálem měřiče množství vzduchu US. Pro účely přerušovaného vstřikování paliva mění DSM napětí US na pravoúhlý signál řídicích impulsů. Délka Tp určuje základní vstřikované množství, to znamená vstřikované množství na sací zdvih, bez ohledu na korektury. Proto je údaj Tp označován jako základní doba vstřiku. Čím je větší nasávané množství na sací zdvih, tím je tato základní doba vstřiku delší. Jsou pravděpodobné dva hraniční stavy: stoupající otáčky motoru n za předpokladu, že množství vzduchu OL zůstává konstantní, pak klesá absolutní tlak za škrtící klapkou a písty nasávají při zdvihu méně vzduchu, to znamená, že se snižuje plnění válců (obrázky 64). Proto je potřebné menší množství paliva ke spalování a délka impulsu Tp se tak odpovídajícím způsobem zkracuje. Vzrůstem výkonu motoru a tím i zvýšením nožství nasávaného vzduch za minutu při konstantních otáčkách, vzrůstá plnění válců, které potřebuje více paliva doba impulsu Tp DSM se prodlužuje. Obr. 66 Signály a řídící veličiny v řídící jednotce. V běžném provozu se mění otáčky a zatížení většinou okamžitě, z čehož DSM průběžně zjišťuje základní dobu vstřiku Tp. při vysokých otáčkách motoru je obvykle také vysoký výkon (plné

75 zatížení), a to v konečném efektu znamená delší impuls Tp a více paliva na vstřik. Základní doba vstřiku se zvětšuje způsobem, který odpovídá provoznímu stavu motoru, který je signalizován signály snímačů. Přizpůsobování základní doby vstřiku různým provozním podmínkám je uskutečňováno multiplikačním stupněm řídicí jednotky (Obr. 64). Tento stupeň je ovládán délkou impulsů Tp vysílanou DSM. Dále shromažďuje multiplikační stupeň dodatečné informace o různých provozních stavech motoru jako je studený start, fáze zahřívání, plné zatížení, atd.. Z toho se vypočítává korekční faktor k a násobí se jím základní doba vstřiku Tp stanovená DSM. Takto získaná doba se nazývá Tm. A přičítá se k základnímu času Tp, to znamená, že doba vstřiku je prodloužena a směs paliva se vzduchem je bohatší. Tm je tak mírou pro obohacení palivem, vyjádřenou faktorem, který je označován jak faktor obohacení. Tak vstřikují například ventily při velké zimě na počátku fáze zahřívání dvou až trojnásobek paliva. Napěťová kompenzace Doba, která uplyne od okamžiku přivedení řídicího impulsu do úplného opotřebení vstřikovacího ventilu silně závisí na palubním napětí. Takto vzniklé odpovídající zpoždění by mělo bez elektronické napěťové korektury za následek zkrácení doby vstřiku a tím i snížení množství paliva. Čím je nižší napájecí napětí, tím nižší množství paliva motor dostane. Z tohoto důvodu musí být snížené napětí, například po studeném startu se silně vybitým akumulátorem, vyrovnáváno prodloužením délky impulsu Tu, které je odpovídajícím způsobem dopočítáno a motor tak dostane správné množství paliva. Toto se nazývá napěťová kompenzace. K napěťové kompenzaci se používá palubní napětí jako řídicí veličina v řídicí jednotce. Elektronický kompenzační stupeň prodlužuje řídicí impulsy ventilů právě o hodnotu odpovídajícího prodloužení otevření ventilů Tu. Celková doba vstřikovacího impulsu Ti je tvořena součtem Tp Tm Tu (obrázek 64). Zesílení vstřikovacích impulsů Vstřikovací impulsy tvořené multiplikačním stupněm jsou zesilovány v následujícím koncovém stupni. Takto zesílené impulsy přímo ovládají vstřikovací ventily. Všechny vstřikovací ventily motoru se otevírají a zavírají současně. Sériově ke každému ventilu je řazen předřadný odpor jako proudový omezovač. Jeden koncový stupeň L-Jetronic zásobuje proudem tři či čtyři ventily současně. Řídicí jednotky pro šesti a osmiválcové motory mají dva koncové stupně po třech, případně čtyřech vstřikovacích ventilech. Oba koncové stupně pracují ve společném taktu. Vstřikovací takt je volen tak, že na každou otáčku vačkové hřídele je dvakrát vstříknuto palivo po polovinách dávky potřebné pro pracující válec. Kromě ovládání vstřikovacích ventilů pomocí předřazených odporů, existují řídicí jednotky s regulovaným koncovým stupněm. U těchto řídicích jednotek se používají vstřikovací ventily bez předřadných odporů. Ovládání takovýchto vstřikovacích ventilů probíhá následovně: Jakmile je při počátku impulsu jádro kotvy zdvihnuto ze sedla, je proud procházející ventilem pro zbytek vstřikovací doby zregulován na slabší, udržovací proud. Tím, že jsou ventily na počátku impulsu ovládány velmi vysokým proudy, jsou získány velmi krátké časy náběhu otevření ventilů. Použitím zpětné regulace proudu je koncový stupeň méně tepelně zatížen. Je tedy možné jedním koncovým stupně spínat až 12 vstřikovacích ventilů.

76 5.1.4 Příprava směsi I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Směs se tvoří v sacím potrubí a ve spalovacím prostoru válce. Palivo je přerušovaně dodáváno a rozprašováno vstřikovacími ventily před ventily sací. Při otevření sacího ventilu strhává proud nasávaného vzduchu obláčky palivových par a následujícím vířením v průběhu sacího taktu způsobuje tvorbu dobře zapálitelné směsi (Obr. 67). Obr. 67 Tvorba směsi přerušované vstřikování před sací ventil motoru Přizpůsobení provozním stavům Obohacení pro studený start Pro obohacení pro studený start se používají dvě metody: řízení startu pomocí řídící jednotky a vstřikovacích ventilů řízení ventilu studeného startu teplotně časovým spínačem Obr.68 řízení startu pomocí řídící jednotky Obr.69 řízení teplotně časovým spínačem

77 Fáze těsně po startu a zahřívací fáze V průběhu fáze zahřívání je motoru přiváděno více paliva, neboť část dodávaného paliva stále ještě kondenzuje na studeném sacím potrubí a stěnách válců. Kromě toho by došlo po odstavení ventilu pro studený start značnému poklesu otáček. Bezprostředně po startu ( např. při -20 O C) musí být dodáno ve srovnání s normálním režimem dva až třikrát více paliva. V této první fázi za hřívání ( fáze po startu) musí docházet k časové závislému obohacování, k po startovnímu navýšení. Potřebná doba bývá kolem 30 sekund. Obohacování se pohybuje v závislosti na teplotě v rozmezí 3 % až 60% paliva navíc. Obr. 70 Průběh obohacení pro fází zahřívání. Po ukončení po startovního navýšení potřebuje motor ještě malé obohacení, které je řízeno podle teploty motoru. Informace o teplotě motoru získává Řj od snímače teploty motoru ( NTC rezistor umístěný v pouzdře se závitem). K odpovídajícímu elektrickému odporu přizpůsobuje ŘJ vstřikované množství paliva. Při výpadku tohoto signálu se často pracuje s náhradní hodnotou uloženou v řídicí jednotce. Přitom může docházet k potížím při startu i k neklidnému chodu po zahřátí, protože tato náhradní hodnota se většinou volí v blízkosti provozní teploty. Není-li tato náhradní hodnota k dispozici ani nedochází k výpadku signálu, pak při zkratu (malý odpor, odpovídá hodnotě při zahřátém motoru) neprobíhá žádné obohacování, při přerušení (nekonečně velký odpor, tzn. velice studený motor) naopak dochází k trvalému, nadměrně velkému obohacování směsi.

78 Obr. 71 Snímač teploty motoru. Obohacení při akceleraci Při náhlém otevření škrtící klapky dojde překmitnutí měřící klapky měřiče množství vzduchu což způsobí zvýšení dodávky paliva. Obohacení při plném zatížení Informaci o stavu plného zatížení, částečného zatížení a volnoběhu je zajištěna ze spínače škrtící klapky. Spínač škrtící klapky předává informace o poloze škrtící klapky. Hřídelka škrtící klapky, na niž je klapka připevněna, ovládá spínač. Spínací kulisa se pohybuje kolem kontaktů spínače. V koncových polohách ( volnoběh plné zatížení) je vždy kontakt sepnut.

79 Řízení volnoběžných otáček Obr.72 Spínač škrtící klapky. Měřič množství vzduchu má seřizovatelný obtok (vypase). Nastavovacím šroubem volnoběhu nastavujeme základní nastavení. Pro dosažení pravidelných otáček při studeném motoru a rychlejšímu zahřátí motoru se zapojen další obtok škrtící klapky který je řízen v závislosti na teplotě šoupátkem přídavného množství vzduchu. Obr.73 Řízení volnoběžných otáček.

80 5.1.6 Doplňkové funkce Lambda regulace I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í V ŘJ je signál Lambda sondy porovnáván s požadovanou hodnotou a tak je ovládán dvoupolohový regulátor. Zásah do odměřování paliva je uskutečňován změnou otevíraní doby vstřikovacího ventilů. Přerušení dodávky paliva při deceleraci Pokud řidič při jízdě uvolní plynový pedál, hlásí spínač škrtící klapky ŘJ uzavřenou škrtící klapku. Hodnota otáček je vyšší než volnoběžné jsou potlačeny vstřikovací impulsy. Omezení otaček Uzavíraje přívod paliva ke vstřikovacím ventilům po dosažení maximálních otaček motoru. Obr. 74 Regulační okruh lambda regulace.

81 Obr. 75 Hlavní části systému Bosch L Jetronic.

82 KONTROLNÍ OTÁZKY: 1. Vstřikovací ventil u L-Jetronic: a) se otevírá při tlaku 350 KPa b) se otevírá při tlaku 100 KPa c) se otevírá impulsem z řídící jednotky /c/ I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í 2. U systému L-Jetronic je množství vstřikovaného paliva řízeno: a) velikostí otevření vstřikovacích ventilů b) dobou otevření vstřikovacích ventilů c) počtem otevřených vstřikovacích ventilů /b/ 3. Motor vybavený systémem L-Jetronic vynechává ve všech režimech. Příčinou může být: a) vadný měřič množství nasávaného vzduchu b) vadný jeden ze vstřikovacích ventilů c) vadný ventil studeného startu /a/ 4. Zapište část korekce trychtýř měřiče množství vzduchu 5) Hlavní veličiny u systému L-Jetronic jsou:(otáčky motoru a nasávané množství vzduchu) 6) Stanovování základní doby vstřiku se děje ve speciální části zapojení řídicí jednotky, v tzv.?(v dělícím řídicím multivibrátoru (DSM Divisions-Steuer-Multivibrator). 7) Pro obohacení pro studený start se používají dvě metody:(řízení startu pomocí řídící jednotky a vstřikovacích ventilů,řízení ventilu studeného startu teplotně časovým spínačem)

83 6 Vstřikování benzínu LH Jetronic Obr. 76 Přehled systému LH Jetronic. Toto vstřikování je vlastně dalším vývojovým stupněm systému L - Jetronic. Od svého předchůdce se liší především principem měření množství vzduchu.výsledek měření bere v úvahu hustotu vzduchu, která je závislá na teplotě a tlaku. Základní funkce systému zůstaly zachovány nebo byly rozšířeny. Činnost Měřiče hmoty vzduchu s vyhřívaným drátkem nebo s vyhřívaným filmem jsou (termické) snímače zatížení. Nacházejí se mezi čističem vzduchu a škrtící klapkou a vyhodnocují proud hmoty vzduchu (kg.h -1 ). Oba snímače pracují na stejném principu. V proudu nasávaného vzduchu se nachází elektricky vyhřívané těleso, které je proudícím vzduchem ochlazováno. K tělesu je přiváděn proud, který ohřívá a udržuje jeho konstantní teplotu, vyšší než je teplota nasávaného vzduchu. Tento (ohřívací) proud je měřítkem proudu hmoty vzduchu. Hustota vzduchu je při tomto měřícím principu také zohledněna, protože určitým podílem ovlivňuje velikost odebíraného tepla na ohřívaném tělese. 6.1 Snímač hmotnosti nasávaného vzduchu s vyhřívaným drátkem ( HLM) Vyhřívaným tělesem je u tohoto měřiče 0,07 mm silný platinový drátek.

84 Obr. 77 Snímač hmotnosti vzduchu s vyhřívaným drátkem(hlm). Ke kompenzaci teploty nasávaného vzduchu je v tělese měřiče integrován snímač teploty. Hlavní součástí el. zapojení jsou měřící můstek a zesilovač. Vyhřívaný drátek a snímač teploty jsou součástí můstku a pracují tam jako teplotně závislé odpory. El. ohřívací proud vytváří na přesném rezistoru RM napěťový signál úměrný proudu hmoty nasávaného vzduchu UM. Tento napěťový signál je přiváděn do řídící jednotky. Nasávaný vzduch zde proudí kolem ohřívaného tzv. topného drátu. V závislosti na hmotnosti okolo proudícího vzduchuje se musí drát ohřívat, aby se udržela jeho konstantní nadměrná teplota. Teplota topného drátu je vždy (většinou o asi 130 až 150 C) vyšší, než je teplota nasávaného vzduchu. Proto se hovoří o konstantní nadměrné teplotě. Topný proud, který je k tomu zapotřebí, slouží jako informace o zatížení motoru. Směs paliva se vzduchem lze i při volnoběhu především u systémů bez lambda regulace nastavovat i pomocí potenciometru. Protože topný drát představuje pro proudění nasávaného vzduchu jen malou překážku, působí tak příznivě i na účinnost motoru.

85 Obr. 78 Zapojení můstku měřiče HLM. Obr. 79 Hlavní části měřiče HLM. Aby nedocházelo k zkreslení naměřených hodnot díky nečistotám usazeným na vyhřívaném drátku, ohřeje se drátek po vypnutí motoru na vysokou teplotu(během 1s asi na 1000 C). Tím se odpaří nebo spálí veškeré nečistoty a vyhřívaný drátek je vyčištěn. 6.2 Snímač hmotnosti nasávaného vzduchu s vyhřívaným filmem(hfm) Tento snímač obsahuje tělísko s vyhřívaným platinovým filmem.nachází se s dalšími prvky můstkového zapojení na keramické destičce.

86 Obr. 80 Snímač hmotnosti nasávaného vzduchu s vyhřívaným filmem(hfm). Obr. 81 Čidlo měřiče HFM. Obr. 82 Zapojení můstku měřiče HFM.

87 Základem měření je odporový můstek se třemi kalibračními rezistory R1, R2 a R3 a dvěma teplotně závislými rezistory RT a RS. Zatímco rezistor RS zjišťuje přímo průtočné množství vzduchu, rezistor RT měří jeho teplotu. Můstek je napájen el. proudem tak, že na rezistoru RS udržuje takovou teplotu, aby rozdíl mezi ní a teplotou na rezistoru R1 byl stále konstantní. Pro udržení stálého teplotního rozdílu je třeba měnit velikost el. proudu tekoucího obvodem.přesnost této metody je +/- 3%. Žíhání při vysoké nadměrné teplotě (samočištění) již není kvůli vysoké nadměrné teplotě vrstvy nutné. Snímač s topnou vrstvou je navíc velmi odolný proti otřesům a neovlivňuje jej ani elektromagnetické záření. řízeného vstřikování se spínač škrticí klapky. Potřebný topný proud slouží řídicí jednotce jako informace o zatížení motoru, na kterém je hmotnost nasávaného vzduchu přímo závislá. Zejména u motorů s menším počtem válců dochází při plném zatížení k silným tlakovým pulsacím v sacím traktu. Při určitých otáčkách jsou dokonce takové, že vzduch proudí v jistých velmi krátkých časových intervalech zpět. Tím se samozřejmě dodatečně ochladí měřící rezistor RS a dochází ke zkreslení naměřených hodnot. Tento efekt je odstraněn použitím ještě jednoho vyhřívaného rezistoru RH. Zpětný proud vzduchu se jím ohřívá a tak chrání vlastní měřící přístroj před přídavným ochlazováním.

88 KONTROLNÍ OTÁZKY: 1) U snímače hmotnosti vzduchu s vyhřívaným drátkem je platinový drátek silný.( 0,07 mm) 2) Aby nedocházelo k zkreslení naměřených hodnot díky nečistotám usazeným na vyhřívaném drátku.( ohřeje se drátek po vypnutí motoru na vysokou teplotu(během 1s asi na 1000 C). 3) Snímač hmotnosti nasávaného vzduchu s vyhřívaným filmem obsahuje? (tělísko s vyhřívaným platinovým filmem) 4) Čím je ohříván zpětný proud vzduchu a zároveň chráněn případným ochlazováním(tento efekt je odstraněn použitím ještě jednoho vyhřívaného rezistoru RH).

89 7 BOSCH MONO Jetronic Mono-Jetronic je jednoduchý elektronicky řízený nízkotlaký kompaktní vstřikovací systém, používaný zejména pro malé čtyřválcové motory s výkonem do 80 kw. Vlastní vstřikování paliva probíhá centrálně, pouze jedním vstřikovacím ventilem, který je umístěn v kompaktním vstřikovacím agregátu před tělesem škrticí klapky. Při každém zapalovacím impulzu spustí řídicí jednotka proces vstřikování, jde proto o vstřikování přerušované Obr. 83 Centrální vstřikování SPI. Obr. 84 Vstřikovací jednotka.

90 Obr. 85 Přehled systému Mono- Jetronic. Obecný popis funkce Popis funkce systému Mono-Jetronic provedeme stejně jako u předchozích systémů pomocí obrázku. Vstřikování Mono-Jetronic (obr 84) poskytuje potřebné množství paliva přerušovaně prostřednictvím elektricky ovládaného vstřikovacího ventilu do sacího potrubí před škrticí klapku. Jeho ovládání provádí řídicí jednotka motoru. Pro výpočet doby vstřikování (vstřikovaného množství) zaznamenává řídicí jednotka prostřednictvím různých vstupních signálů provozní stav motoru. Elektrické palivové čerpadlo (2) čerpá palivo z nádrže přes čistič paliva (3) do komory regulátoru tlaku (4), který udržuje tlak paliva na konstantní hodnotě. Přebytečné palivo odtéká zpět do nádrže. Je-li vstřikovací ventil (5) otevřen pomocí elektrických impulsů z řídicí jednotky (7), pak se palivo svým tlakem vstřikuje do sacího potrubí před škrticí klapku. Množství vstřikovaného paliva je určováno dobou otevření vstřikovacího ventilu, tzn. trváním impulsu vycházejícího z řídicí jednotky. Pro výpočet potřebného vstřikovaného množství slouží řídicí jednotce signály o počtu otáček, o nasávaném množství vzduchu, o teplotě motoru, o teplotě nasávaného vzduchu a signály ze snímače škrticí klapky. Funkci obohacení směsi při studeném spouštění motoru přebírá řídicí jednotka a vstřikovací ventil, tzn. že již není zapotřebí ventil pro studený start a teplotní časový spínač, jako tomu bylo u předchozích systémů vstřikování

91 7.1 Palivový systém I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Regulátor tlaku paliva Vstřikovací ventil Zpětné potrubí Palivový filtr Palivové čerpadlo Obr. 86 Palivový systém Mono Jetronic. V systému Mono-Jetronic bývá často zabudováno elektrické palivové čerpadlo pracující na principu proudění, zřídka výtlačné komorové čerpadlo. elektrické palivové čerpadlo dopravuje nepřetržitě palivo z nádrže přes čistič paliva do vstřikovací jednotky. Čerpadlo může být umístěno mezi nádrží a čističem paliva ( in - line") nebo přímo v nádrži ( in - tank"). Elektromotor a čerpadlová část jsou uloženy ve společné skříni. Proudící palivo obě části ochlazuje. Proto je možné použít motorek s vyšším výkonem a odpadne náročné utěsnění mezi čerpadlem a elektromotorem. Nebezpečí výbuchu nevzniká, protože se v čerpadle nemůže vytvořit směs schopná zapálení.

92 Obr. 87 Elektrické palivové čerpadlo. Uzavírací víko výtlačné části čerpadla obsahuje elektrické kontakty a zpětný ventil. Zpětný ventil udržuje ještě určitou dobu po odstavení čerpadla systémový tlak, aby nedocházelo k vytváření bublin v palivu z důvodů jeho vysoké teploty. Čerpadlo je dvoustupňové, základní (podávací) stupeň tvoří odstředivé čerpadlo s bočním kanálem, hlavní (výtlačný) stupeň odstředivé čerpadlo obvodové (periferní). Palivo se nasává otáčením oběžného kola (2) s věncem lopatek v čerpadle bočního kanálu. Kanály ve víku na straně sání a v pouzdru čerpadla se palivo dostává do obvodového lopatkového čerpadla (4), ve kterém je dalším lopatkovým kolem předáváno dál. I. a II. stupeň palivového čerpadla Obr. 88 Dvoustupňové elektrické palivové čerpadlo.

93 Čistič paliva Po průchodu palivovým čerpadlem palivo protéká palivovým filtrem. Papírová vložka palivového filtru se střední velikostí póru 10 µm má válcový tvar a po jejím obvodě je nastříknut těsnící kroužek. Papírová vložka je na jedné straně axiálně fixována uzavíracím kloboučkem o těleso vložky a na druhé straně žebrovanou podpěrou o víko filtru. Obr. 89 Palivový čistič paliva. Vstřikovací jednotka - je umístěna přímo na sacím potrubí. Její konstrukce je dána tím, že na rozdíl od jiných vstřikovacích systémů vstřikuje palivo centrálně (jednobodově). Hlavní řídící veličina je určována ze vzájemného vztahu veličin úhel škrtící klapky a otáčky motoru". Ve spodní části vstřikovací jednotky je škrtící klapka s potenciometrem měřícím úhel jejího natočení. Na konzole se zde dále nachází nastavovač škrticí klapky pro regulaci volnoběžných otáček. Vstřikovací jednotka dolní část Obr. 90 Vstřikovací jednotka dolní část.

94 Vstřikovací jednotka horní část Obr. 91 Vstřikovací jednotka horní část. Horní část zahrnuje palivový systém skládající se ze vstřikovacího ventilu, regulátor tlaku paliva a palivových kanálů, přivádějící palivo ke vstřikovacímu ventilu a přebytečné množství regulátoru tlaku. Obr. 92 Regulátor tlaku paliva. 1. gumotextilní membrána s pohyblivě uloženou ventilovou destičkou 2. předepnutá tlačná pružina 3. pružinová komora

95 Charakteristika pružiny a plocha membrány jsou navrženy tak, aby byl regulovaný tlak udržován v úzkém rozpětí i při širokém rozsahu dopravovaného množství paliva. Při vypnutí motoru dojde také k ukončení dodávky paliva. Zpětný ventil v elektrickém palivovém čerpadle a regulátor tlaku se uzavřou. Tato funkce zabraňuje tvorbě bublinek palivových par a zajišťuje tak neustále bezproblémový start. Vstřikovací ventil Obr. 93 Charakteristika regulace. Vstřikovací ventil je umístěn v horní části vstřikovací jednotky v aerodynamickém tělese.tato poloha nad škrticí klapkou umožňuje intenzivní promíchání paliva s okolo proudícím vzduchem. Vstřikuje palivo ve tvaru kuželu před štěrbinu škrticí klapky. Umístění v systému se volí tak, aby rychlost proudění nasávaného vzduchu byla optimální a zaručilo se tak jeho dobré směšování s palivem. Obr. 94 Vstřikovací ventil. Funkce vstřikovacího ventilu. Silou magnetického pole, vybuzeného proudem protékajícím vinutím elektromagnetu (cívkou),se zvedá kotva magnetu s jehlou ventilu (resp. kuličkou ventilu) a vstřikuje palivo pod tlakem do sacího systému. V bezproudovém stavu se vstřikovací ventil uzavírá pružinou. V důsledku malého tlaku v systému (malá síla pružiny) postačuje i malá síla

96 elektromagnetického pole. Tím se zkracuje i doba přitažení ventilu. To je bezpodmínečně nutné pro rychlý sled vstřikovacích impulsů. Tvarování vstřikovacího ventilu a tím i z něj vystupujícího vstřikovacího paprsku závisí na konstrukci sacího zařízení a velikosti motoru. Obr. 95 Elektromagnetický vstřikovací ventil. α 80 Obr. 96 Úhel rozstřiku vstřikovacího ventilu.

97 7.2 Odvětrávací soustava palivové nádrže Výpary paliva vznikající v palivové nádrži se nenechávají jednoduše unikat do volného prostoru, nýbrž se hadičkou přivádějí do zásobníku naplněného aktivním uhlím. Zde se palivo filtruje. Aby se aktivní uhlí mohlo znovu regenerovat, musí být zásobník proplachován čerstvým vzduchem. Proto se při běžícím motoru dočasně otevírá pulzní ventil a podtlakem v sacím potrubí nasává přes zásobník s aktivním uhlím čerstvý vzduch. Částice paliva vázané aktivním uhlím se přitom rozpouštějí, nasávají a jsou spalovány v motoru. Pulzní ventil spojený se svorkou 30 je na straně kostry napájen přes řídicí jednotku vstřikování. Neprochází-li proud, je ventil otevřen. Při běžícím motoru je zavřen a teprve po dosažení určité teploty motoru (většinou nad 60 C) se dočasně (v taktu) otvírá. Takt otevírání je určován řídicí jednotkou v závislosti na poloze škrticí klapky a na signálu od lambda-sondy. Po zastavení motoru zůstává ventil ještě několik vteřin uzavřen, aby se zabránilo samozápalu. Ovládání pulzního ventilu pro zásobník s aktivním uhlím, často zjednodušeně nazývaný ventilem pro odvětrávání palivové nádrže, je většinou také adaptivní, tzn. že takt otvírání je řídicí jednotkou upravován při změně provozních podmínek motoru. Obr. 97 Odvětrávací soustava palivové nádrže. 7.3 Vstupní signály pro sledování provozního stavu Podstatný rozdíl proti minule popisovaným vstřikovacím systémům spočívá u systému Mono- Jetronic v tom, že se nasávané množství (hmotnost) vzduchu neměří, nýbrž vypočítává na základě úhlu otevření škrticí klapky (á) a otáček (á/n). Jde o tzv. regulaci á/n. Při daném otevření škrticí klapky a daných otáčkách může být nasáto jen určité množství vzduchu. Příslušné pole charakteristik je stanoveno experimentálně na zkušebním stojanu a naprogramováno do řídicí jednotky. Příslušné vstupní signály dostává řídicí jednotka ze svorky 1 (počet otáček n) a potenciometru škrticí klapky (úhel otevření klapky á). Signál ze svorky 1 (td-signál) dostává řídicí jednotka Mono-Jetronic z řídicí

98 jednotky zapalování (např. u Mono- -Motronic interně přímo v řídicí jednotce). Tento signál lze měřit pomocí úhlu sepnutí nebo střídy. Bez signálu o počtu otáček ke vstřikování nedochází. Snímač polohy škrticí klapky Polohu škrtící klapky rozeznává řídicí jednotka podle změn odporu na potenciometru škrticí klapky. Raménko potenciometru je nalisováno přímo na hřídeli škrticí klapky, odporové dráhy potenciometru jsou spolu s elektrickými přívody umístěny na plastovém krycím víčku, přišroubovanému ke spodnímu dílu vstřikovací jednotky. Potenciometr škrticí klapky má dvě odporové dráhy s rozdílnými charakteristikami. Jednu pro oblast nízkého zatížení (úhel otevření 0 až 24 ), kdy se při malých rozdílech v úhlu otevření získávají velké změny v nasávaném množství vzduchu, a druhou dráhu pro horní oblast zatížení úhel otevření 18 až 90 ). Volnoběh nebo plné zatížení řídicí jednotka pozná podle příslušného úhlu otevření. Obě dráhy lze zkoušet pomocí měření odporu. Při otvírání škrticí klapky se musí hodnoty odporu plynule měnit. Přitom je důležité i to, aby byl po celé ploše dráhy zajištěn dobrý kontakt a dráhy nebyly vlhké nebo zkorodované. Při výpadku potenciometru škrticí klapky řídicí jednotka přiřazuje různým otáčkám pevné doby vstřiku, a tím zaručuje omezený nouzový provoz. Teplota a motoru Obr. 98 Potenciometr škrtící klapky. Se získává měřením pomocí NTC termistoru. Teplota motoru má značný vliv na potřebné množství paliva. Snímač teploty v chladicím systému motoru měří jeho teplotu a předává elektrický signál řídicí jednotce. Obr. 99 Snímač teploty NTC. Snímač teploty nasávaného vzduchu-ntc Hustota vzduchu je závislá na jeho teplotě. Ke kompenzaci tohoto vlivu měří snímač teploty teplotu vzduchu nasávaného do motoru v místě vstupu do vstřikovací jednotky a hlásí ji řídicí jednotce.

99 Řídící jednotka. _ NTC I Lambda sonda Obr. 100 Snímač teploty nasávaného vzduchu-ntc. Lambda sonda zasahuje do proudu výfukových plynů a je uspořádána tak, že vnější strana elektrody je obtékána spalinami a vnitřní strana je v kontaktu s okolním vzduchem.. Signál i z lambdasondy je využíván je měřeno prostřednictvím pro korekci a regulaci výpočtu doby vstřikování paliva. Pokud je regulace otáček při volnoběhu nastavována pomocí ovladače škrticí klapky (místo tepelného ovladače), může řídicí jednotka pro stabilizaci otáček při volnoběhu dostávat doplňkové spínací signály (např.z klimatizačního zařízení nebo automatické převodovky). Obr. 101 Lambda sonda.

100 7.4 Funkce řídící jednotky výstupní signály Nejdůležitějším výstupním signálem je impuls pro vstřikovací ventil, získaný na základě výpočtu množství nasátého vzduchu, který se měří pomocí střídy. Vypočtená doba vstřiku se získává ze vstupních signálů a naprogramovaných funkcí, jako jsou obohacení při spouštění, obohacování při běhu za studena a v zahřátém stavu, volnoběhu, obohacování při plném zatížení, přerušení přívodu paliva při deceleraci a omezení otáček (podobně jako u jiných vstřikovacích systémů). Také regulace směsi prostřednictvím teploty nasávaného vzduchu funguje podobně jako u ostatních vstřikovacích systémů. Kromě obvyklých funkcí musí řídicí jednotka ve svých programech teplotu nasávaného vzduchu a teplotu motoru hodnotit zejména při přechodovém chování a změnách zatížení. V důsledku centrálního vstřikování před škrticí klapku se při akceleraci na stěnách sacího potrubí vytvoří tenká vrstva paliva, která se odpaří po opětovném uzavření škrticí klapky. Vytváření a odpařování této vrstvy paliva na stěnách sacího potrubí je závislé kromě teploty i na otáčkách motoru a na velikosti úhlu a rychlosti otevření škrticí klapky. Změnu zatížení řídicí jednotka rozpozná prostřednictvím změny odporu potenciometru škrticí klapky. V ten okamžik spustí příslušný program, aby vykompenzovala kondenzaci paliva na stěnách. Další speciální funkcí řídicí jednotky je kompenzace napětí nejen pro fungování vstřikovacího ventilu, ale i pro čerpací výklon palivového čerpadla. Při nižším palubním napětí a tím i nižším výkonu proudového čerpadla (v důsledku jeho nižších otáček) se vypočtená doba vstřiku ještě prodlužuje, aby se tak kompenzoval nižší tlak paliva. Regulaci elektrického palivového čerpadla (bezpečnostní spínání) provádí řídicí jednotka prostřednictvím relé. Obr. 102 Třírozměrné datové pole lambda. Po spuštění startovacího módu je vstřikovací ventil v závislosti na poloze škrticí klapky a hodnotě otáček motoru řízen dobami vstřiku uloženými v datovém poli charakteristik lambda. V době od

101 právě ukončené fáze studeného startu je kvůli kondenzaci paliva v ještě studených spalovacích prostorech a na stěnách válců nutné obohacení směsi. Během této krátké doby je zapotřebí ještě obohacení směsi, které je závislé na teplotě motoru. Nastavovač škrticí klapky Nastavovač škrticí klapky působí přes ovládací čep na páku škrticí klapky a může tak ovlivnit množství nasátého vzduchu motorem. Je osazen stejnosměrným motorkem, jenž přes šnek a šnekové kolo pohybuje ovládacím čepem, který v závislosti na směru otáčení motorku se buď vysunuje ( škrticí klapka se otevírá ) nebo se při přepólování elektromotorku úhel otevření škrticí klapky zmenšuje. V ovládacím čepu je integrován volnoběžný kontakt, který se při dosednutí ovládacího čepu na páku škrticí klapky sepne a tím signalizuje řídicí jednotce provozní stav volnoběh. Obr. 103 Nastavovač škrticí klapky kontaktem pootevření klapky. Pomocí regulace volnoběhu lze snížit otáčky při volnoběhu. Ty se zvyšují jen v případě potřeby (při studeném startu nebo při běžícím kompresoru klimatizace). Regulátor škrticí klapky dává navíc možnost lehce pootevřít klapku při jízdě bez stlačeného pedálu akcelerátoru nebo při aktivním zpomalování a snížit tak podtlak v motoru. Pomocí regulace otáček při volnoběhu se kompenzují i odchylky způsobené opotřebením a stárnutím. To, co zvládne u otáček při volnoběhu kompenzovat regulátor volnoběhu, lze pomocí lambda-regulace pro složení směsi kompenzovat nebo přizpůsobit v celém rozsahu.

102 Obr. 104 Nastavovač škrticí klapky.

103 KONTROLNÍ OTÁZKY: 1. Označení MPI u vstřikování benzínu znamená: a) jednobodové postupné vstřikování benzínu b) vícebodové vstřikování benzínu c) mechanické postupné vstřikování benzínu /b/ 2. Systémový tlak (kpa)u systému vstřikování Mono Motronic je: a) 250 b) 100 c) 470 /b/ 3. U systému Mono-Jetronic je množství vstřikovaného paliva řízeno: a) velikostí otevření vstřikovacích ventilů b) dobou otevření vstřikovacích ventilů c) počtem otevřených vstřikovacích ventilů /b/ 4. U systému vstřikování Mono-Jetronic je hlavní řídící veličinou: a) tlak v sacím potrubí b) poloha škrtící klapky a otáčky motoru c) hmota nasávaného vzduchu /b/ 5. Regulátor tlaku paliva u Mono-Jetronic slouží: a) k regulaci systémového tlaku paliva b) k vytvoření řídícího tlaku paliva c) k udržování zbytkového tlaku paliva /a/

104 8 Mono - Motronic Obr. 105 Přehled systému Mono- Motronic. Systém řízení Mono-Motronic je nízkotlaký centrální systém s integrovaným elektronickým zapalováním řízeným polem charakteristik. Tím je umožněna společná optimalizace odměřování paliva a řízení zapalování.časově přerušované, elektronicky řízené centrální vstřikování vychází osvědčeného systému Mono - Jetronic. Je rozšířeno o funkce, které slouží komfortu jízdy a umožňuje dále zlepšený běh při výpadku snímačů. Pro výpočet okamžiku zapálení a množství vstřikované směsi (stejně jako okamžiku vstřiku) se sleduje provozní stav motoru pomocí několika snímačů. Toto sledování provozního stavu je nutné jak pro systém zapalování, tak i pro systém vstřikování paliva, a proto se provádí několika společnými čidly. Kromě toho se zapalování a vstřikování také vzájemně ovlivňují. Při dalším vývoji těchto systémů je proto pouze logickým důsledkem, že jsou funkce zapalování a vstřikování spojeny v jediné řídicí jednotce. Šetří se tak dublované sledování a zjednodušuje se přenos a vyhodnocování dat. U těchto systémů jde o kombinaci elektronického, případně plně elektronického zapalování s elektronicky

105 řízeným nebo regulovaným vstřikováním. Přitom zde existuje velké množství různých variant, které však vždy vycházejí ze základních systémů zapalování, resp. Vstřikování Díky tomu je možné vzájemně optimalizovat odměřování paliva a řízení zapalování. Systém vstřikování paliva vychází z výše uvedeného systému Mono- Jetronic. Zapalování řídí elektronická řídicí jednotka a existují dva způsoby rozdělování vysokého napětí první, klasický s rozdělovačem, druhý, plně elektronický s tzv. přímým zapalováním, tj. bez rozdělovače. Řídicí jednotka přivádí primární proud do cívky, v které se vytváří vysoké napětí. Vývod z cívky je napojen přímo na svíčku válce a problematické rozdělování vysokého napětí přes rozdělovač tak odpadá. Řídicí jednotka obsahuje mikropočítač, vybavený paměťovou jednotkou, která umožňuje uložit řadu polí charakteristik a konstant. Pole charakteristik se např. používají pro řízení úhlu sepnutí a předstihu, fáze zahřívání, obohacení pro akceleraci, pro lambda regulaci a pro cirkulaci spalin. Obr. 106 Blokové schéma funkční oblasti systému.

106 Obr. 107 Řídící systém Bosch Mono Motronic ( Škoda Favorit 1,3 i ). U systému s rotačním rozdělováním vysokého napětí obsahuje rozdělovač již jen Hallův snímač pro snímání otáček. Funkci přestavování předstihu a úhlu sepnutí v závislosti na otáčkách a zatížení přebírá řídicí jednotka, která ovládá externí koncový stupeň zapalování. Přiřazení zapalovacích jisker příslušným válcům motoru zajišťuje vysokonapěťový rozdělovač zapalování. Obr. 108 Systém s rotačním rozdělováním vysokého napětí.

107 Systém s plně elektronickým zapalováním nepotřebuje mechanicky poháněný vysokonapěťový rozdělovač. Řídicí jednotka přivádí primární napětí k zapalovacím cívkám, které vytvářejí vysoké napětí a vedou je přímo na zapalovací svíčku přiřazeného válce. Rozlišujeme tady např. zapalovací cívky, které mohou byt jednojiskrové a dvoujiskrové. Obr. 109 Systém s plně elektronickým zapalováním jednojiskrový. Obr. 110 Systém s plně elektronickým zapalováním dvoujiskrový.

108 Statické zapalování bez rozdělovače -1cívka na 2 1jiskra pálí po kompresi,2jiskra ve výfuku 2 válce Obr. 111 Statické zapalování bez rozdělovače -1cívka na 2 válce.

109 KONTROLNÍ OTÁZKY: 1. U sytému MONO-Motronic je hlavní řídící veličinou: a) objemové množství vzduchu a otáčky motoru b) tlak v sacím potrubí a otáčky motoru c) poloha škrticí klapky a otáčky motoru /c/ 2. Systém Bosch Mono Motronic má elektronicky řízené: a) vstřikování b) zapalování c) vstřikování a zapalování /c/ 3. U systému s rotačním rozdělováním vysokého napětí obsahuje rozdělovač již jen: a) hallův snímač b) kondenzátor c) pohyblivé kontakty /a/ 4. U zapalovací cívky je sekundární vinutí vyvedeno: a) na svorky číslo 15 a 4 b) na svorky číslo 1 a 15 c) na svorky číslo 1 a 4 /c/ 5. Zapalovací cívka pro tranzistorové zapalování se liší od cívky bateriového zapalování: a) sníženou indukčností b) zvýšenou kapacitou c) zvýšenou indukčností /a/

110 9 Motronic Výhody systému Motronic spočívají ve společné optimalizaci zapalování a tvorby směsi, v menších nákladech na řídicí jednotky a ve společném využití snímačů. Vedle již dříve zmíněných vlastností moderních systémů vstřikování paliva a elektronického zapalování, jako jsou přizpůsobení provozním stavům nebo lambda-regulace, byly v systémech Motronic integrovány doplňkové funkce, jako omezování otáček, ovládání palivového čerpadla, vypínání klidového proudu, regulace klepání, regulace tlaku přeplňování u přeplňovaných motorů, elektronické řízení převodovky, režim stop-start, elektronický pedál akcelerátoru, recirkulace spalin, odvzdušnění palivové nádrže a další. Provozní údaje o stavu motoru dává Motronic k dispozici i pro další elektronické systémy, např. elektronické řízení převodovky nebo regulaci prokluzování hnacích kol. Na základě těchto signálů však mohou být pomocí Motronicu prováděny i zásahy do řízení motoru, např. seřizování úhlu předstihu zážehu při řazení automatické převodovky nebo při regulaci prokluzování hnacích kol. Základní systémy jsou Motronic ML, Motronic M3 a Motronic M5. Obr. 112 Přehled systému Motronic ML.

111 I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Obr. 113 Přehled systému Motronic M5. Obr. 114 Přehled systému Motronic M Motronic M3 Jedním z moderních a nejobsáhlejších systémů řízení motoru je i systém Motronic 3.3, který tvoří dva podsystémy. Zapalování je plně elektronické s trvalým rozdělováním vysokého napětí. Dílčí systém vstřikování představuje přerušované, plně sekvenční vstřikování s měřením hmotnosti vzduchu.

112 9.2 Vstupy a výstupy řídicí jednotky Konektor řídicí jednotky Motronic 3.3 obsahuje celkem 88 pólů. Pinem 56 je k řídicí jednotce připojen kladný pól akumulátoru přes svorku 15, na pin 27 je připojeno ukostření. Tím je přes pin 54 a hlavní relé zabezpečeno napájení pracovním proudem. Tímto jisticím obvodem je při přerušení na svorce 15 (např. při nehodě) okamžitě odpojena řídicí jednotka od zdroje napájení a motor se zastaví. Pin 26 je obsazen trvalým plusovým pólem pro paměť závad a veškeré uložené adaptované hodnoty. Piny 6, 28, 34, 45, 55 a 71 jsou určeny pro spojení různých čidel a koncových stupňů s kostrou. Na piny 16 a 43 jsou připojeny snímače referenčních hodnot. Při výpadku některého signálu je vyhodnocen signál od vačkové hřídele pro stanovení počtu otáček a referenční hodnotu. Chování motoru a jeho reakce se přitom sice zhorší, nastaví se však dostatečně kvalitní nouzový chod. Signál z čidla vačkové hřídele je přiváděn přes piny 17 a 44. Při výpadku signálu z čidla vačkové hřídele (není už nadále možné dodržování pořadí válců) se provede přepnutí na paralelní jednostupňový provoz. To znamená, že se vždy současně ovládají dvě zapalovací cívky a dva vstřikovací ventily pro válce, jejichž písty se nacházejí v horní úvrati. Jedna jiskra je tak pracovní, druhá slepá. Dva vstřikovací ventily vstřikují při každé otáčce klikové hřídele vždy poloviční množství paliva. Přitom se zhoršuje pravidelnost chodu motoru. Při výpadku obou signálů (z čidla vačkové hřídele, referenční hodnota) není nouzový chod možný. Přes pin 41 získává řídicí jednotka signál z měřiče hmotnosti vzduchu a hmotnosti nasávaného vzduchu. Pin 14 zabezpečuje spojení na kostru. Při výpadku tohoto signálu může Motronic vypočítat množství nasávaného vzduchu z úhlu otevření škrticí klapky (pin 73) a z počtu otáček (viz řízení α/n). Spotřeba paliva a provozní charakteristiky motoru se zhoršují, stejně jako při výpadku signálu o úhlu otevření škrticí klapky, protože např. otevření škrticí klapky při akceleraci předbíhá signál o hmotnosti vzduchu, a proto je obohacování směsi při akceleraci zahájeno dříve. Při výpadku signálu o hmotnosti vzduchu a signálu o úhlu otevření škrticí klapky je možný jen velmi omezený nouzový provoz. Řídicí jednotka pak přiřazuje doby vstřikování pevně stanovené pro daný počet otáček. Sledování teploty motoru jde přes pin 78. Pokud je tento signál mimo určené tolerance nebo když chybí, použije řídicí jednotka naprogramovanou náhradní hodnotu (přibližnou provozní teplotu). Při startu je po několik sekund používána hodnota z čidla teploty nasávaného vzduchu. Teplota nasávaného vzduchu (pin 77) je zapotřebí jen krátce během startování, protože v jeho průběhu není signál řídicími jednotkami lze v digitálním z měřiče hmotnosti vzduchu dostatečně přesný v důsledku chvění vzduchu. Výpadek signálu teploty nasávaného vzduchu se proto projeví pouze během startování. U systému Motronic 3.3 lze připojit dvě lambda-sondy (piny 13, 40, 12 a 39), které ovlivňují tvorbu směsi vždy pro jednu řadu, resp. skupinu válců. Při výpadku některé lambda-sondy se závislé válce přepnou na řízení, při kterém jsou brány v úvahu adaptované hodnoty, uložené v paměti. Pomocí kontroly zapalovacího okruhu (pin 15) poznává řídicí jednotka správnou funkci zapalování. Pokud je u některého válce signalizováno, že několik po sobě jdoucích zapálení nebylo v pořádku, pak se u něj vypne vstřikování, aby se zabránilo zničení katalyzátoru, případně i požáru. Motor pak běží na menší počet válců. Pomocí až čtyř snímačů detonačního spalování (tzv. klepání motoru) piny 70, 69, 68, 67 lze rozpoznat detonační hoření na každém jednotlivém válci a korigovat podle toho okamžik zážehu v příslušném válci. Jde o selektivní regulaci klepání motoru. Protože je signál o detonačním spalování přiřazen vždy příslušnému válci, ve kterém právě probíhá zapalování, nesmí být zaměněna vedení z různých snímačů klepání. To by mohlo vést k poškození motoru, protože by případné klepání bylo přiřazeno nesprávnému válci. Regulace klepání motoru je také zde adaptivní, protože je identifikováno případné zvýšení základní úrovně hlučnosti jako důsledek opotřebení a nikoliv jako detonační spalování. Pomocí signálu rychlosti (obdélníkový signál na pinu 42) může Motronic při předem naprogramované nejvyšší rychlosti omezovat rychlost. Kromě toho může být tohoto signálu využito k

113 tomu, aby se při plné akceleraci z nízké rychlosti vypnuly některé spotřebiče (např. kompresor klimatizace). Informace klimatizační zařízení zapnuto/ vypnuto (pin 64), resp. kompresor klimatizace zapnut/vypnut (pin 81) ovlivňují regulaci při volnoběhu a vyvolávají zvýšení počtu otáček. Třemi signálními vedeními (piny 62, 82, 83) jsou řídicí jednotkou regulace prokluzování pohonu vyvolávány zásahy do řízení motoru. Signálem alarmu (pin 66) se při krádeži přeruší vstřikování, resp. zapalování (není možné nastartovat). Zhruba od volnoběžných otáček není na tento signál brán ohled, aby se zabránilo závadám při jízdě v případě poruch. Stínění sběrnice CAN přichází na pin 84. Pomocí pinu 60 je řídicí jednotka programována ve výrobním závodě, pin 61 slouží ke kontrole programování a piny 87 a 88 tvoří rozhraní pro diagnostiku. Na pin 1 je přiváděn signál z kostry pro aktivaci relé elektrického palivového čerpadla, jakmile řídicí jednotka dostane signál počtu otáček (jisticí obvod pro případ nehody). Na pin 37 je také přiváděn signál od kostry, jmenovitě pro aktivaci relé vytápění lambda-sondy. Přes pin 48 lze odpojit kompresor klimatizace, přes pin 36 je přes kostru napájen pulzní ventil pro proplachování zásobníku s aktivním uhlím. Požadovaná hodnota otevření škrticí klapky pro regulaci prokluzování pohonu je přivedena na pin 20. Piny 2 a 29 jsou určeny pro regulaci chodu volnoběh, otvírací a zavírací cívku. Piny 3, 4, 5, 7, 31, 32, 33 a 35 slouží pro aktivaci až osmi jednotlivých vstřikovacích ventilů (plné sekvenční vstřikování). Ve fázi startu jsou krátkodobě aktivovány všechny současně pro vytvoření tenkého filmu na stěnách a pro obohacení směsi při startu. Při výpadku některého koncového stupně v řídicí jednotce může aktivaci příslušného vstřikovacího ventilu převzít některý ze sousedních. To samé platí pro až osm jednotlivých zapalovacích cívek (piny 25, 24, 23, 22, 52, 51, 50 a 49). Ve fázi startování jsou společně aktivovány dvě zapalovací cívky, v jejichž válcích se písty nacházejí v horní úvrati. Tím se dosahuje zkrácení doby startu. Ke zdvojené aktivaci dochází také při výpadku čidla vačkové hřídele. Na pin 11 je rovněž přiveden výstup pro signál úhlu otevření škrticí klapky pro jiné řídicí jednotky. Pin 47 přivádí td-signál pro měřič počtu otáček a případně pro jiné řídicí jednotky. Na pinu 46 je výstup tisignálu rovněž pro ostatní řídicí jednotky, resp. pro kombinované zařízení pro aktivaci indikátoru spotřeby paliva nebo pro palubní počítač pro výpočet spotřeby. Přes pin 59 je napájen např. potenciometr škrticí klapky. Pin 8 může aktivovat signalizaci závad, udávající kód závady. Pomocí pinů 85 a 86 je možné spojení sběrnice CAN s jinými řídicími jednotkami. Mohou tak být přenášeny informace o počtu otáček motoru, zatížení a teplotě motoru, o úhlu otevření škrticí klapky, úhlu předstihu zážehu nebo předstřiku, rychlosti automobilu, zvoleném programu jízdy atd.

114 KONTROLNÍ OTÁZKY: I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í 1. Základní systémy Motronic jsou: (Motronic ML, Motronic M3 a Motronic M5). 2. Kolik konektorů řídicí jednotky Motronic 3.3 obsahuje: ( celkem 88 pólů). 3. Kolik množství paliva vstřikují dva vstřikovací ventily při každé otáčce klikové hřídele: (vždy jen poloviční množství paliva). 4. U sekvenčního vstřikování vstřikovací ventily vstřikují: a) všechny najednou b) skupinově po dvou ventilech c) jednotlivě po sobě /c/ 5. Pomocí kterých pinů je možné spojení sběrnice CAN s jinými řídicími jednotkami: ( pinů 85 a 86).

115 10 Další systémy vstřikování benzinu Při popisu technických systémů vstřikování benzinu byl princip činnosti osvětlován pouze na systémech společnosti Bosch. Existují však další technická řešení ostatních výrobců (Siemens, GM, Marelli, Ford, Mitsubishi, Nippon Denso, Fenix, Hitachi, V. A. G., Hella, Renix, Subaru, Suzuki, Nissan, Honda), která jsou principiálně velmi podobná.

116 11 Přímý vstřik benzinu I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Technické řešení přímého vstřiku benzinu je spojeno se značkou Mitsubishi. Pod názvem GDI (Gasoline Direkt Injection) představila v roce 1996 (v České republice poprvé na podzim roku 1997) nový čtyřválcový motor o objemu 1,8 l, který disponuje výkonem 92 kw (125 k) při 5500 min- a točivým momentem 174 Nm při 3750 min-1. GDI spojuje princip vznětového a zážehového motoru. Je to zážehový motor, ovšem palivo je vstřikováno přímo do válce, kde také dochází k jeho smísení se vzduchem Popis funkce Motor GDI pracuje ve dvou základních režimech : úsporném (Ultra-Lean Combustion Mode) a výkonném (Superior Output Mode). Nasávaný vzduch proudí svisle shora do spalovacího prostoru vertikálním sacím kanálem. V úsporném režimu, který je charakteristický běžným městským provozem a jízdou po dálnici, tedy podmínkami, kdy není potřeba okamžitý vysoký výkon motoru, pracuje motor s využitím chudé směsi. Palivo je vstřikováno přímo k prohloubené části pístu až těsně před zážehem. Směs si tak udrží svoji kompaktní formu těsně před zapalovací svíčkou a hoří homogenním plamenem, přestože je ve skutečnosti velmi chudá (až 40 : 1). Jakmile je potřebný vyšší výkon motoru, řídicí jednotka změní časování vstřiku a přepne na výkonný režim, ve kterém je palivo vstřikováno už během sacího zdvihu, při pohybu pístu směrem dolů. Palivo je jemně rozprášeno a zároveň chladí spalovací prostor, čímž se zlepšuje objemová účinnost (objemová účinnost motoru vyjadřuje poměr skutečně nasátého objemového množství vzduchu k množství, které bylo teoreticky možné nasát). Kromě těchto základních dvou režimů umožňuje elektronika motoru GDI ještě tzv. režim dvoufázového vstřikování. Používá se v případě, že je třeba dosáhnout vysokého výkonu velkého točivého momentu při velmi nízkých otáčkách (při startování a rozjíždění se studeným motorem). U tohoto režimu je malé množství paliva vstříknuto v průběhu sacího zdvihu a další větší množství při zpětném pohybu pístu těsně před zážehem. Tak lze dosáhnout kompresního poměru až 12:1, aniž by docházelo k detonačnímu spalování projevujícímu se klepáním motoru v tomto zátěžovém režimu. Obr. 115 Princip tvoření zápalné směsi při dvou různých režimech chodu motoru.

117 11.2 Nová technická řešení I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Společnost Mitsubishi má na motoru GDI přibližně 200 patentově chráněných zlepšení. Základní technické odlišnosti oproti klasickému motoru jsou tyto: svislý sací kanál díky němu lze dosáhnout účinnějšího plnění válce vzduchem vysokotlaké palivové čerpadlo - toto čerpadlo dodává do vstřikovacích trysek palivo pod tlakem 5 MPa, což je hodnota více než 10krát větší než u klasického zážehového motoru; vysokotlaká rozprašovací vstřikovací tryska - tryska mění tvar kužele paliva podle okamžitého režimu provozu; píst s prohloubenou a rozšířenou častí - konstrukce pístu spolu s vertikálním sacím kanálem umožňuje směrovat proud směsi rovnoběžně s osou válce. Díky tomuto uspořádání lze spalovat chudou směs v úsporném režimu provozu. Obr. 116 Konstrukce spalovacího motoru GTI Výfukové plyny motoru GDI Díky velkému přebytku vzduchu vylučuje motor GDI vyšší množství oxidů dusíku (NOx), které by běžný katalyzátor nebyl schopen odbourat. Proto se používá přídavný katalyzátor. Technicky je možno volit mezi dvěma typy: akumulačním a selektivně redukčním katalyzátorem. Akumulační katalyzátor zachycuje z výfukových plynů oxidy dusíku po určitou dobu. po níž musí dojít k jeho promazání", tzn. provozu při hodnotě lambda = l. V úsporném režimu se však tímto zvyšuje spotřeba paliva. Proto se tento typ katalyzátoru u motoru GDI dále nepoužívá. Selektivně redukční katalyzátor sice nedosahuje tak vysoké úrovně čištění výfukových plynů, pracuje však trvale i v úsporném režimu. Pro to našel v kombinaci s klasickým katalyzátorem uplatnění v motorech GDI.

118 KONTROLNÍ OTÁZKY: I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í 1. Označení GDI u vstřikování benzínu znamená: a) jednobodové postupné vstřikování benzínu b) vícebodové vstřikování benzínu c) přímé vstřikování benzínu /c/ 2. Vysokotlaké palivové čerpadlo dodává do vstřikovacích trysek palivo pod tlakem: a) 250 KPa b) 5 MPa c) 100 KPa /b/ 3. Motor GDI pracuje ve dvou základních režimech, které to jsou:( úsporném - Ultra-Lean Combustion Modea výkonném - Superior Output Mode). 4. Kromě těchto základních dvou režimů umožňuje elektronika motoru GDI ještě tzv. režim? (dvoufázového vstřikování). 5. Díky velkému přebytku vzduchu vylučuje motor GDI vyšší množství: a) oxidů dusíku (NOx), b) oxidu uhelnatého (CO) c) vody ( H2O) /a/

119 12 Přímé vstřikování benzínu - FSI I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í U zážehových motorů s přímým vstřikováním benzinu lze ve srovnání s obvyklým vstřikováním paliva do sacího potrubí dosáhnout - v závislosti na otáčkách a zatížení- snížení spotřeby paliva o 5 až 40 % při trvalém snížení emisí C02. Vztaženo na evropský jízdní cyklus tak lze ušetřit až 20 % paliva. Aby bylo umožněno přímé vstřikování benzinu,je během provozu třeba zajistit přesně vyladěné střídání režimu s vrstvenou směsí u částečného zatížení motoru a režimu s homogenní směsí při plném zatížení. Problémy, které až doposud bránily realizaci tohoto způsobu vstřikování, např. omezení výkonu motoru v provozu s vrstvenou směsí nebo chybějící možnost katalytického zpracování emisí NOX v režimech s velmi chudou směsí, byly odstraněny technickým pokrokem při vývoji řízení motoru a katalyzátorové techniky. Přímé vstřikování benzinu tak získalo velmi dobré předpoklady pro široké využití v moderních zážehových motorech Systém Bosch Motronic MED 7 Systém řízení motoru Motronic MED7 je natolik flexibilní, že umožňuje optimální řízení moderních zážehových motorů s přímým vstřikováním benzinu. Velké množství proměnlivých řídicích veličin klade ve všech provozních podmínkách na vstřikovací systém velmi vysoké nároky. Mezi požadavky, které jsou na systém řízení motoru kladeny, patří zejména: velmi přesné odměření potřebného množství paliva; vyvinutí potřebného vstřikovacího tlaku paliva; určení správného okamžiku vstřiku; doprava paliva přímo a přesně do spalovacích prostorů motoru. Kromě toho musí řídicí systém koordinovat různé požadavky na točivý moment motoru tak, aby byly co nejrychleji provedeny potřebné řídicí zásahy v motoru. Nejdůležitější požadavek na točivý moment motoru vzniká sešlápnutím plynového pedálu řidičem. Poloha plynového pedálu je řídicí jednotkou interpretována jako požadavek na určitý točivý moment spalovacího motoru. Další požadavky na točivý moment motoru mohou mimo jiné vznikat ze systému řízení převodovky (GS), z regulace zabraňující prokluzu kol (ASR) nebo z regulace dynamiky jízdy (FDR, ESP). Koordinace točivého momentu pak bývá prováděna centrálně systémem řízení motoru.

120 Obr. 117 Přehled systému Motronic MED 7 ( M FSI). Konstrukce Na obrázku (Obr.117) je znázorněn celkový systém přímého vstřikování včetně hlavních komponentů systému Bosch Motronic MED7. Jde o vysokotlaký systém vstřikování se zásobníkem paliva. Palivo tak může být v libovolném okamžiku vstřiknuto přímo do válce pomocí elektromagnetického vysokotlakého vstřikovacího ventilu. Hmotnost nasávaného vzduchuje volně nastavitelná pomocí elektronicky ovládané škrticí klapky (EGAS). Pro přesné měření hmotnosti nasávaného vzduchu je použit měřič hmotnosti vzduchu s vyhřívaným filmem. Kontrola složení směsi je zabezpečena pomocí univerzálních lambda sond LSF a LSU, umístěných před a za katalyzátorem. Ty slouží k regulaci provozu se součinitelem přebytku vzduchu λ = 1, provozu s velmi chudou směsí a k přesnému řízení regenerace katalyzátoru. Důležité, zvláště v dynamickém režimu, je přesné nastaveni množství zpětné přiváděných spalin. K měřeni množství zpětně vedených spalin (AGR) je proto použito snímače, který kontroluje hodnotu tlaku v sacím potrubí. Tvar pístu u motoru 2,0 l FSI Prohlubeň pro proud nasávaného vzduchu napomáhá k rotaci nasátého vzduchu (tumble-efekt). U vrstveného režimu je palivo vstřikováno k zapalovací svíčce. Obláček paliva se prakticky nedotkne dna pístu. Tzv. palivem řízený spalovací proces.

121 Obr. 118 Tvar pístu u motoru 2,0 l FSI. Tvar pístu u motoru 1,6 l FSI U motoru 1,6 l FSI je palivo vstřikováno směrem k prohlubni ve dně pístu blíže vstřikovací trysky v průběhu sání. Palivo má tak dostatek času se rozptýlit. Obr. 119 Tvar pístu u motoru 1,6 l FSI.

122 12.1.1Provozní režimy I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Dolní rozsah zatížení Aby bylo dosaženo co možná nejnižší spotřeby paliva, je motor v dolním rozsahu zatížení provozován s velmi silně vrstveným plněním válce a s vysokým přebytkem vzduchu. Pomocí pozdějšího okamžiku vstřiku, krátce před okamžikem zážehu, se spalovací prostor rozdělí do dvou oblastí: zapálení schopného oblaku směsi paliva a vzduchu u zapalovací svíčky a izolované vrstvy složené ze vzduchu a zbytkového plynu. Kromě toho stoupá termodynamická účinnost, protože dochází k minimálním ztrátám tepla na stěnách spalovacího prostoru. Tím lze motor provozovat bez skrčení tak, aby se vyhnul ztrátám změnou plnění. Při provozu s vrstvenou směsí je skutečně vytvářený točivý moment téměř úměrný vstřikovanému množství paliva. Plnění vzduchem a hodnota předstihu nemají na točivý moment motoru skoro žádný vliv. Motor je tak vlivem provozu s vrstvenou směsí regulován kvalitativně, podobně jako motor vznětový - běží s naplno otevřenou škrticí klapkou a při přidání plynu se pouze zvýší množství vstřikovaného paliva. V každodenním provozu lze proto očekávat úsporu paliva asi 20 % ve srovnání se vstřikováním paliva do sacího potrubí. Aby byly sníženy emise NOX, je kromě toho usilováno o co nejvyšší množství zpětně vedených spalin. Obr. 120 Dva základní provozní režimy motoru VW FSI.

123 Horní rozsah zatížení S rostoucím zatížením motoru a tím rostoucím množstvím vstřikovaného paliva vzrůstá bohatost vrstvené směsi paliva a vzduchu. Tím dochází ke zhoršení emisí výfukových zplodin, zejména pokud jde o emise pevných částic (sazí). V tomto horním rozsahu zatížení je proto motor provozován s homogenním plněním válců. Regulace lambda převezme řízení bohatosti směsi v oblasti λ ~ l a v oblasti bohaté směsi. Palivo je vstřikováno již během sací doby tak, aby bylo dosaženo jeho dobrého promíšení se vzduchem. Motor tak je v tomto režimu regulován kvantitativně - točivý moment motoru odpovídající poloze plynového pedálu je nastaven pomocí elektronicky řízené škrtící klapky. Potřebné množství vstřikovaného paliva je tak vypočítáno z hmotnosti nasávaného vzduchu a korigováno lambda regulací. Změny v rozsahu zatížení Aby byl umožněn provoz v obou výše popsaných režimech, musí systém řízení motoru splnit dva základní požadavky: Okamžik vstřiku paliva musí být měnitelný v závislosti na zatížení, a to mezi pozdějším okamžikem vstřiku paliva během fáze komprese a dřívějším okamžikem vstřiku paliva během fáze sání. Nastavení nasávané hmotnosti vzduchu musí být odpojitelné od polohy plynového pedálu tak, aby byl ve spodním rozsahu zatíženi umožněn provoz motoru bez škrcení a v horním rozsahu zatížení provoz motoru s řízeným škrcením. Při změně mezi provozem motoru s homogenní a vrstvenou směsí je rozhodující nastavit množství paliva, hmotnost nasávaného vzduchu a předstih tak, aby byl točivý moment motoru dodávaný motorem do převodovky konstantní. Množstvím paliva řízený proces spalování dovoluje jak homogenní, tak i vrstvený režim. Optimální režim volí řídicí jednotka motoru podle zatížení motoru a podle polohy pedálu akcelerace. Během vrstveného režimu je směs paliva a vzduchu taková, aby λ = 1,60 4,00 (přebytek vzduchu). S rostoucími otáčkami motoru se čas na tvorbu směsi ve spalovacím prostoru zkracuje. V důsledku toho se nemůže tvořit směs, která by byla snadno zápalná. Aby se zajistila tvorba správné směsi, přepne řídicí jednotka motoru do homogenního režimu. Směs paliva a vzduchu se bude obohacovat tak, aby se hodnota λ postupně snižovala až na λ = 1. Pro jízdu se využívají následující čtyři hlavní provozní režimy: vrstvený chudý s λ = 1,60 4,00 a se zpětným vedením výfukových plynů homogenně chudý s λ = 1,55 bez zpětného vedení výfukových plynů homogenní s λ = 1 a se zpětným vedením výfukových plynů homogenní s λ = 1 bez zpětného vedení výfukových plynů

124 Obr. 121 Přivádění nasávaného vzduchu a provozní režimy. Přivádění nasávaného vzduchu a provozní režimy Běžné konvenční zážehové motory spalují homogenní (stejnorodou) směs palivo-vzduch. Motory FSI jsou konstruované tak, aby v rozsahu částečné zátěže mohly spalovat chudou směs. Díky cílenému vrstvenému plnění mohou pracovat s vysokým přebytkem vzduchu. Proces FSI probíhá ve dvou základních provozních režimech při plné zátěži v homogenním režimu a při částečné zátěži ve vrstveném režimu. Homogenní režim Je-li otevřena škrticí klapka sacího potrubí, proudí nasávaný vzduch do válce oběma částmi (horní i dolní) sacího kanálu, který je rozdělen dělicí deskou. Takovéto přivádění vzduchu dovoluje homogenní režim.

125 Obr. 122 Homogenní režim. Vrstvený režim Je-li škrticí klapka sacího potrubí zavřena, proudí nasávaný vzduch pouze horní částí sacího kanálu, který je rozdělen dělicí deskou. Toto přivádění vzduchu umožňuje ve vrstveném režimu vznik příčného víru. Obr. 123 Vrstvený režim. Homogenní režim V horním rozsahu zátěže a točivého momentu je škrticí klapka sacího potrubí otevřená. Nasávaný vzduch proudí do válce horní i dolní částí sacího kanálu.

126 Škrtící klapka zapalovací svíčka Nasávaný vzduch Obr. 124 Homogenní režim - nasávaní vzduchu. Palivo je vstřikováno ve fázi sání. Plnění válce je homogenní (14,7 : 1). Obr. 125 Homogenní režim vstřik paliva.

127 Tím, že ke vstřikování paliva dochází ve fázi sání, má směs vzduch a palivo dostatek času k tomu, aby se optimálně promíchala a vytvořila homogenní směs. Obr. 126 Homogenní režim vytvoření homogenní směsi. Spalování směsi probíhá v celém spalovacím prostoru. Přednosti homogenního režimu jsou dány přímým vstřikováním ve fázi sání. Vstříknuté palivo totiž pro své odpaření potřebuje teplo, které odebírá nasátému vzduchu. Díky tomuto tzv. vnitřnímu chlazení se snižuje náchylnost ke klepání motoru. Proto bylo možno zvýšit kompresní poměr, čímž se zvýšila účinnost motoru.

128 Vrstvený režim Obr. 127 Homogenní režim zapálení směsi. Vrstvenému režimu musí být přizpůsobeny nejen tvar spalovacího prostoru a vnitřní proudění ve válci, nýbrž musí být splněny i následující předpoklady: motor pracuje v odpovídajícím rozsahu zátěže a točivých momentů žádný z dílů, který má vliv na kvalitu výfukových plynů, nehlásí závadu teplota chladicí kapaliny je vyšší než 50 C. teplota zásobníkového katalyzátoru NOx je mezi 250 a 500 C. škrticí klapka sacího potrubí je zavřená Obr. 128 Přizpůsobený tvar spalovacího prostoru. Při vrstveném režimu škrticí klapka sacího potrubí zcela uzavírá jeho spodní část. Protože nasávaný vzduch proudí do válce jen horní částí sacího kanálu (menším průřezem), dochází k jeho zrychlení. Nasátý vzduch ve válci příčně rotuje příčný vír.

129 Obr. 129 Vrstvený režim - nasátý vzduch ve válci příčně rotuje příčný vír. Díky tvaru prohlubně ve dně pístu je rotace nasátého vzduchu ještě podpořena. Zároveň se úplně otevře škrticí klapka, aby ztráty způsobené škrcením byly co nejmenší. Obr. 130 Vrstvený režim - rotace nasátého vzduchu. Během komprese se těsně před tím, než zapalovací cívka vydá jiskru vstříkne pod vysokým tlakem (5 až 11 MPa) do oblasti zapalovací svíčky palivo.

130 Obr. 131 Vrstvený režim vstřik paliva. Paprsek paliva je vstříknut přímo k zapalovací svíčce, takže obláček prakticky nepřijde do styku s dnem pístu. Hovoříme o tzv. palivem řízeném spalovacím procesu. Obr. 132 Vrstvený režim obláček paliva. V okolí zapalovací svíčky se vytvoří obláček směsi paliva a vzduchu, který je velmi snadno zápalný a který bude během komprese zapálen. Po zapálení směsi zůstává mezi hořící směsí a stěnou válce vrstva vzduchu. Ta zde působí jako tepelný izolant a snižuje odvod tepla přes stěny bloku válců.

131 Dvojité vstřikování Obr. 133 Vrstvený režim izolační vrstva vzduchu. Ke stávajícím provozním režimům přibývají dva další. Jedná se o: dvojité vstřikování pro ohřev katalyzátoru dvojité vstřikování při plné zátěži Dosáhne se tím jednak rychlejšího ohřevu katalyzátoru, jednak se zvýší točivý moment ve spodním rozsahu otáček. Dvojité vstřikování pro ohřev katalyzátoru Dvojitým vstřikováním pro ohřev katalyzátoru se, jak už samo označení napovídá, dosáhne toho, že se katalyzátor rychleji ohřeje na svou provozní teplotu. Navíc se zklidní chod motoru a bude vznikat méně emisí obsahujících uhlovodíky. Souhrně lze říci, že se snižuje obsah emisí ve výfukových plynech a snižuje se spotřeba paliva. První vstřik K prvnímu vstřiku dochází během sání asi 300 klikového hřídele před horní úvratí, v které dochází k zapálení směsi. Směs vzduch-palivo se rovnoměrně rozptýlí.

132 Druhý vstřik Obr. 134 Provoz vrstvený s vyhříváním katalyzátoru 1. vstřik. Při druhém vstřiku se vstříkne už jen malé množství paliva, a to asi 60 klikového hřídele před horní úvratí, v které dochází k zapálení směsi. Tato směs vzduch-palivo shoří až pozdě, což vede ke zvýšení teploty výfukových plynů. Teplejší výfukové plyny ohřívají katalyzátor, který tak dosáhne rychleji své provozní teploty. Obr. 135 Provoz vrstvený s vyhříváním katalyzátoru 2 vstřik. Dvojité vstřikování při plné zátěži U přímého vstřikování benzinu dochází při plné zátěži a otáčkách do 3000 min 1 částečně k nechtěnému nerovnoměrnému rozdělení směsi. Dá se tomu zabránit použitím dvojitého vstřiku. Navíc se zvýší točivý moment o asi 1 3 Nm. První vstřik K prvnímu vstřiku dochází opět během sání asi 300 klikového hřídele před horní úvratí, ve které dochází k zapálení směsi. Přitom se vstříknou přibližně 2/3 celkového množství paliva.

133 Druhý vstřik Obr. 136 Provoz homogenní s ochranou proti klepání 1 vstřik. Zbylá 1/3 paliva se vstříkne zhruba na začátku komprese. Díky tomu se méně paliva usadí na stěně válce. Téměř všechno vstříknuté palivo se odpaří. Rozptýlení směsi se zlepší. Kromě toho se v oblasti zapalovací svíčky vytvoří o něco bohatší směs než ve zbytku spalovacího prostoru. Tento fakt zlepšuje průběh spalování a snižuje tendenci ke klepání motoru. Obr. 137 Provoz homogenní s ochranou proti klepání 2 vstřik Palivová soustava Doprava paliva Hlavní požadavky kladené na vstřikovací systém, tj. volná volba okamžiku vstřiku paliva a proměnný systémový tlak, lze splnit nejlépe použitím systému vstřikování se zásobníkem paliva. Ten nabízí možnost vstříknout palivo nashromážděné pod určitým tlakem v zásobníku přes elektromagneticky řízený vstřikovací ventil přímo do spalovacího prostoru.

134 Palivový systém dveřní kontakt baterie ŘJ palivového čerpadla J538 el.palivové čerpadlo G6 ŘJ motoru J220 ventil omezení tlaku paliva palivový filtr snímač nízkého tlaku paliva G410 palivová nádrž centrální ŘJ J519 palivová pumpa vysokotlaká dvojitá vačka na vačkové hřídeli sacích ventilů palivové potrubí vysoký tlak reg.ventil tlaku paliva N276 zpětné vedení paliva snímač vysokého tlaku paliva G247 přetlakový ventil 12MPa zásobní palivová lišta vstřik.ventily N30-N33 Obr. 138 Přehled palivového systému. Úloha řídicí jednotky palivového čerpadla Řídicí jednotka palivového čerpadla J538 ovládá elektrické palivové čerpadlo a udržuje tlak v části palivového systému s nízkým tlakem na hodnotě v rozmezí 0,05 0,5 MPa. Při startu teplého a studeného motoru zvyšuje tlak na 0,6 MPa. Regulovaná palivová soustava Elektrické palivové čerpadlo dodává vysokotlakému palivovému čerpadlu jen tolik paliva, kolik potřebuje. Díky tomu se snižuje spotřeba elektrické energie a klesá i spotřeba paliva.

135 Obr. 139 Blokové schéma funkční oblasti dodávky paliva. Nízkotlaká část palivového systému V nízkotlaké části palivového systému je za normálního provozu tlak paliva v rozmezí 0,05 0,5 MPa. Během startu teplého a studeného motoru se tlak paliva zvýší na 0,6 MPa. Součástí systému je: přívodní palivové vedení řídicí jednotka palivového čerpadla J538 palivová nádrž elektrické palivové čerpadlo G6 snímač tlaku paliva nízký tlak G410 Vysokotlaká část palivového systému Ve vysokotlaké části palivového systému se tlak pohybuje mezi 5 až 11 MPa. Součástí systému je: vysokotlaké palivové čerpadlo regulační ventil tlaku paliva N276 vysokotlaké palivové vedení palivová lišta pojistný ventil snímač tlaku paliva vysoký tlak G247 vstřikovací ventily 1. až 4. válce N30 N33

136 Vysokotlaké palivové čerpadlo Vysokotlaké palivové čerpadlo pro motory FSI bylo vyvinuto z klasických palivových čerpadel. Elektrické palivové čerpadlo v palivové nádrži dopravuje nepřetržitě palivo do vysokotlakého palivového čerpadla pod tlakem až 0,6 MPa. Vysokotlaké palivové čerpadlo vyvine tlak až 12 MPa. Tento tlak se vytváří pohybem pístu vysokotlakého čerpadla. Píst je poháněn dvojvačkou umístěnou na konci vačkového hřídele sacích ventilů. Regulační ventil tlaku paliva N276 je zkonstruován tak, aby zabezpečoval dopravu jen požadovaného množství paliva. Sestává z cívky, pístu ovládání ventilu a sacího ventilu ovládaného pružinou. Regulace množství dopravovaného paliva se provádí časově závislým elektrickým ovládáním regulačního ventilu v závislosti na poloze dvojvačky. Protéká-li cívkou proud, vybudí cívka magnetické pole, které píst ovládání ventilu vtáhne do cívky. Sací ventil působením pružiny zavře a vysokotlaké palivové čerpadlo může dopravovat požadované množství paliva. Při konstrukci vysokotlakého palivového čerpadla byl záměrně kladen důraz na optimalizaci z hlediska hmotnosti a pevnosti čerpadla. Těleso čerpadla se vyrábí z hliníkové slitiny tlakovým litím. Povrch tělesa je opatřen antikorozní vrstvou na bázi niklu a fosforu. Tato vrstva čerpadlo spolehlivě chrání proti působení paliva a korozi. Při manipulaci s vysokotlakým palivovým čerpadlem je proto nutno dávat pozor na to, aby se ochranná vrstva nepoškodila. Obr. 140 Jednoválcové vysokotlaké čerpadlo.

137 Obr. 141 Hlavní části jednoválcového vysokotlakého čerpadla. Popis činnosti K popisu činnosti vysokotlakého palivového čerpadla použijme zjednodušeného zobrazení čerpadla. Modré šipky představují palivo s nízkým tlakem a červené šipky palivo s vysokým tlakem. Sání Palivo se do čerpadla přivádí přípojkou nízkotlakého vedení a protéká sacím ventilem do prostoru vysokého tlaku. Dvojvačka se otáčí směrem z HÚ do DÚ. Píst se pohybuje směrem dolů. Palivo se nasává do prostoru vysokého tlaku. Obr. 142 Jednoválcové vysokotlaké čerpadlo saní.

138 Zpětné proudění paliva I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Aby bylo možno množství paliva přizpůsobovat jeho skutečné spotřebě, nebude ihned při dosažení DÚ dvojvačky cívkou procházet proud. To znamená, že nevznikne magnetické pole a píst ovládání ventilu nebude vtažen do cívky. Sací ventil zůstane otevřený. Dvojvačka se otáčí dále opět směrem k HÚ. Píst se pohybuje směrem nahoru. Protože je sací ventil otevřený, proudí palivo zpět do oblasti s nízkým tlakem. Pulzace, které tímto vznikají, jsou utlumovány prvky k tlumení pulzací. Obr. 143 Jednoválcové vysokotlaké čerpadlo - zpětné proudění paliva. Doprava paliva s vysokým tlakem Jakmile začne cívkou protékat proud, bude píst ovládání vtažen do cívky a sací ventil zavře. Palivo už nemůže proudit do oblasti s nízkým tlakem. Píst se pohybuje směrem nahoru. V prostoru vysokého tlaku se vytváří vysoký tlak. Cívkou nemusí proud protékat trvale. Rozdíl tlaků v prostoru vysokého tlaku a v oblasti nízkého tlaku drží sací ventil zavřený. Narůstání tlaku je až do dosažení HÚ dvojvéčky plynulé.

139 Obr. 144 Jednoválcové vysokotlaké čerpadlo - doprava paliva s vysokým tlakem Palivová lišta (Zásobník (rozdělovač) paliva) Úlohou palivové lišty je zajišťovat vstřikovacím ventilům stanovený tlak paliva a dále zajišťovat dostatečné množství paliva určeného k vyrovnávání pulzací. Zásobník paliva musí být velmi pružný, aby utlumil tlakové pulzace způsobené jak periodickými odběry paliva, tak i vlastní pulzací proudu paliva ve vysokotlakém čerpadle. Naproti tomu musí být zásobník paliva natolik tuhý, aby tlak paliva mohl být dostatečně rychle přizpůsoben požadavkům motoru. Hodnota tlaku paliva v zásobníku je kontrolována snímačem tlaku paliva. Zvolená pružnost zásobníku paliva vyplývá zejména ze stlačitelnosti paliva a z objemu zásobníku. Zásobník má tvar potrubí, je vyroben z hliníkové slitiny a má otvory pro připojení vstřikovacích ventilů, tlakového řídicího ventilu, vysokotlakého čerpadla a příslušných snímačů

140 Obr. 145 Hlavní části vysokotlaké a nízkotlaké části paliva - zásobník paliva Snímač tlaku paliva vysoký tlak G247 Úkolem snímače tlaku paliva v palivové soustavě je měřit tlak paliva v palivové liště. Údaj o velikosti tlaku je přenášen do řídicí jednotky motoru jako napěťový signál a slouží k regulaci paliva. Vyhodnocovací elektronika integrovaná ve snímači je napájena napětím o velikosti 5 V. Se stoupajícím tlakem paliva klesá odpor a zároveň vzrůstá hodnota napěťového signálu. Snímač tlaku paliva měří hodnotu tlaku paliva v zásobníku. Jako elementární snímač je použita nerezová membrána, na kterou jsou technikou tenké vrstvy naneseny měřicí odpory. Tlakový řídicí ventil Úkolem tlakového řídicího ventilu je v celkovém provozním rozsahu motoru nastavovat systémový tlak paliva tak, aby odpovídal předepsaným hodnotám v datovém poli charakteristik. Hodnota systémového tlaku paliva závisí na provozním stavu motoru a pohybuje se mezi 5 MPa až 12 MPa. Systémový tlak paliva je přitom nezávislý jak na vstřikovaném, tak i na vysokotlakým čerpadlem dodávaném množství paliva. Tlakovým řídicím ventilem určené a na stavu zatížení závislé nadbytečné množství paliva není vedeno zpět do palivové nádrže, ale k sací straně vysokotlakého čerpadla. Tím je zabráněno tomu, aby se palivo v zásobníku ohřívalo a aby byl odvzdušňovací systém palivové nádrže zbytečně zatížen

141 Vstřikovací ventily N30 N33 Obr. 146 Snímač tlaku paliva vysoký tlak. Vstřikovací ventil tvoří rozhraní mezi palivovou lištou a spalovacím prostorem. Úkolem vstřikovacího ventilu je palivo dávkovat a rozptýlit ho na co nejmenší částečky tak, aby bylo možno dosáhnout v určité oblasti spalovacího prostoru cíleného promíchání paliva a vzduchu. Po otevření vstřikovacího ventilu je palivo v důsledku rozdílu tlaků vstříknuto do spalovacího prostoru. Vstřikovací ventil musí splňovat vysoké požadavky s ohledem na podmínky jeho umístění, na krátké doby vstřiku, na vysoký rozsah linearity a na velký význam výpočtu tvaru vstřikovacího paprsku. Vstřikovací ventily jsou u přímého vstřikování benzinu připojeny přímo na zásobník paliva. Prostřednictvím řídicího signálu pro vstřikovací ventil je současně určen počátek vstřiku a množství vstřikovaného paliva.

142 Obr. 147 Vstřikovací ventily Horní část sacího potrubí Horní část sacího potrubí je vyrobena z plastické hmoty. Toto řešení má následující přednosti: snížení hmotnosti zlepšení proudění vzduchu díky hladkému povrchu vnitřních stěn. V horní části sacího potrubí je zásobník podtlaku, který zajišťuje, že škrticí klapky sacího potrubí budou ovládány i v případě, že v mezi kusu sacího potrubí bude menší podtlak.

143 Obr. 148 Horní část sacího potrubí Výfuková soustava Aby se zvýšil točivý moment ve spodním rozsahu otáček, je přední část výfukového potrubí na dvou místech provedena jako dvoutrubková. Součástí každé větve je předkatalyzátor a zásobníkový katalyzátor NOx. Předkatalyzátory jsou neoddělitelně spojeny se sběrným výfukovým potrubím. Dvě lambda-sondy před katalyzátorem (širokopásmové) sledují složení spalované směsi. Za každým předkatalyzátorem je umístěna skoková lambda-sonda. Tyto lambda-sondy sledují účinnost předkatalyzátorů. Poté se obě výfuková vedení spojují v jedno. V něm je umístěn snímač teploty výfukových plynů. Za snímačem teploty se vedení opět rozdvojuje. V každé jeho části je zásobníkový katalyzátor NOx. V zásobníkových katalyzátorech se během chodu motoru s chudou směsí ukládají oxidy dusíku (NOx). Snímač NOx sleduje nasycenost oxidy dusíku a v případě potřeby aktivuje proces regenerace zásobníkových katalyzátorů NOx.

144 Zpětné vedení spalin Hlavní katalyzátor Teplotní čidlo spalin Předkatalyzátor Lambdasonda LSF Zpětné vedení spalin Lambdasonda LSU Hlavní katalyzátor Teplotní čidlo spalin Předkatalyzátor Řídící jednotka MED7 Čidlo NOx Řídící jednotka NOx Lambdasonda LSU Řídící jednotka MED7 U vozidel s kódem motoru BLR (EU4): Obr. 149 Provedení výfukové soustavy. je místo zásobníkových katalyzátorů NOx použit třícestný katalyzátor není použit snímač teploty výfukových plynů místo snímače NOx je použita lambda-sonda za katalyzátorem U vozidel s kódem motoru BLY (EU2): nejsou použity předkatalyzátory a lambda-sondy před katalyzátorem je místo zásobníkových katalyzátorů NOx použit třícestný katalyzátor je místo snímače teploty výfukových plynů použita lambdasonda před katalyzátorem je místo snímače NOx použita lambda-sonda za katalyzátorem (skoková) Řídicí jednotka snímače NOx J583 Řídicí jednotka snímače NOx je umístěna na podlaze vozidla v blízkosti snímače NOx. Zpracovává signály ze snímače NOx a předává je po datovém vedení CAN-Bus dále do řídicí jednotky motoru. Rychlý přenos dat dovoluje řídicí jednotce motoru efektivně vyhodnocovat nasycení zásobníkového katalyzátoru NOx oxidy dusíku a včas zahájit jeho regeneraci. Systém čištění výfukových plynů Je-li složení směsi chudší, obsahují výfukové plyny velký podíl zbytkového kyslíku. Při příliš nízkých koncentracích CO a HC ve výfukových plynech však klesá množství přeměňovaných NOx. Aby

145 se zvýšený podíl NOx ve výfukových plynech při spalování chudé směsi snížil, používá se zásobníkový katalyzátor NOx. Zásobníkový katalyzátor Nox Z hlediska konstrukce odpovídá zásobníkový katalyzátor NOx třícestnému katalyzátoru. Mezivrstva je však navíc opatřena oxidem barnatým BaO. To dovoluje při teplotách mezi 250 a 500 C přechodně ukládat oxidy dusíku jejich přeměnou na dusičnany. Kromě žádoucí tvorby dusičnanů se ukládá v zásobníkovém katalyzátoru i síra, která je v palivu přítomná. Úložná kapacita zásobníkového katalyzátoru je však omezená. Obr. 150 Funkce řídící jednotky snímače Nox. Regenerace zásobníkového katalyzátoru Nox Regenerační fáze jsou řízeny řídicí jednotkou motoru. Jejich cílem je uvolnit oxidy dusíku a síru. Oxidy dusíku se přitom přeměňují na nejedovatý dusík N2. Síra oxiduje na oxid siřičitý. Po nasycení oxidy dusíku K regeneraci dojde jakmile je koncentrace oxidů dusíku NOx v zásobníkovém katalyzátoru Nox vyšší, než hodnota koncentrace uložená v řídicí jednotce motoru. Teplota zásobníkového katalyzátoru NOx se zvýší. Přechodně uložené dusičnany se stanou nestabilními a v redukčním prostředí se rozpadnou. Řídicí jednotka motoru přepne z vrstveného režimu do režimu homogenního. Oxidy dusíku se tedy v konečném důsledku přemění na neškodný dusík. Zásobníkový katalyzátor je vyprázdněn a celý cyklus se může opakovat.

146 Obr. 151 Regenerace zásobníkového katalyzátoru Nox - po nasycení oxidy dusíku. Po nasycení sírou Působením síry se v zásobníkovém katalyzátoru z oxidu barnatého vytváří síran barnatý. Ten je chemicky stabilnější než oxidy dusíku, a proto se při jejich přeměně nerozpadne. Z tohoto důvodu musí regenerace zásobníkového katalyzátoru po nasycení sírou probíhat odděleně. Síran barnatý v zásobníkovém katalyzátoru také zabírá místo. O to méně ho zbývá pro oxidy dusíku. Důsledkem je, že k nasycení zásobníkového katalyzátoru oxidy dusíku dochází ve stále kratších intervalech. Jakmile je hodnota intervalu nasycení kratší, než je jeho stanovená hodnota, reaguje řídicí jednotka motoru takto: přepne asi na 2 min z vrstveného režimu do homogenního režimu přestaví okamžik zapálení na později Tato opatření zvýší teplotu zásobníkového katalyzátoru NOx na teplotu větší než 650 C. Síran barnatý přitom redukuje zpět na oxid barnatý a uvolněná síra zoxiduje na oxid siřičitý SO2. U paliva s nízkým obsahem síry jsou intervaly mezi jednotlivými regeneracemi delší. Jestliže palivo obsahuje síry hodně, dochází k regeneraci často.

147 Obr. 152 Regenerace zásobníkového katalyzátoru Nox - po nasycení sírou Snímače výfukové soustavy Snímač teploty výfukových plynů G235 Snímač teploty výfukových plynů se nachází v bezprostřední blízkosti zásobníkového katalyzátoru NOx. Pomocí snímače teploty výfukových plynů se sleduje a reguluje pracovní rozsah zásobníkového katalyzátoru NOx z hlediska teploty, aby se dosáhlo optimálních přeměn. Kromě toho slouží snímač teploty výfukových plynů k teplotní diagnóze předkatalyzátorů, a tím se podílí na ochraně součástí výfukové soustavy. Snímač teploty výfukových plynů předává údaje o jejich teplotě řídicí jednotce motoru. Z nich se vypočítává teplota v zásobníkovém katalyzátoru NOx. Systém řízení motoru tuto informaci potřebuje aby: mohl přepnout do vrstveného režimu, neboť oxidy dusíku mohou být ukládány do zásobníkového katalyzátoru NOx jen v rozmezí teplot 250 až 500 C bylo možno zbavovat zásobníkový katalyzátor NOx uložené síry. To je možné jen při teplotách zásobníkového katalyzátoru NOx vyšších než 650 C a během spalování bohaté směsi. Dosahuje se toho přepnutím do homogenního režimu a zmenšením zapalovacího úhlu.

148 Obr. 153 Snímač teploty výfukových plynů. Snímač NOx G295 Snímač NOx se nachází hned za zásobníkovým katalyzátorem NOx. Princip činnosti snímače NOx je podobný principu činnosti širokopásmové lambda-sondy. V čerpací buňce O2 je udržován obsah kyslíku na konstantní velikosti blížící se stechiometrické hodnotě (14,7 kg vzduchu : 1 kg paliva). Hodnota se snímá pomocí čerpacího proudu. V zápětí dorazí proud plynů přes difuzní bariéru do měřicí buňky O2, která pomocí redukčních elektrod rozloží oxidy dusíku na kyslík (O2) a na dusík (N2). Koncentrace oxidů dusíku NOx se pak zjišťuje prostřednictvím čerpacího proudu kyslíku Zpětné vedení výfukových plynů Obr. 154 Snímač Nox. Zpětné vedení urychluje ohřev motoru na provozní teplotu. Přivádění výfukových plynů zpět do spalovacího procesu způsobuje pokles špičkových teplot hoření směsi, čímž se omezí tvorba oxidů dusíku. Motor FSI má externí zpětné vedení výfukových plynů. Výfukové plyny jsou odebírány spojovací trubkou z předkatalyzátoru a proudí ventilem pro zpětné vedení výfukových plynů (AGR). Jejich množství je vypočítáváno řídicí jednotkou. Poloha škrticí klapky výfukových plynů je nastavována stejnosměrným motorem a snímána potenciometrem. To umožňuje zpětnou vazbu na řídicí jednotku

149 motoru. Ventil zpětného vedení výfukových plynů je schopný vlastní diagnostiky. Jelikož je těleso ventilu pro zpětné vedení výfukových plynů chlazeno, je zapojeno do okruhu chladicí kapaliny. Obr. 155 Zpětné vedení výfukových plynů.

150 Ventil pro zpětné vedení výfukových plynů AGR N18 je zkonstruován jako modul a zahrnuje v sobě následující součásti: škrticí klapku výfukových plynů elektromotor s potenciometrem zpětného vedení výfukových plynů G212 Výfukové plyny jsou do spalovacího procesu přiváděny při střední zátěži až do asi 4000 min 1, a to jak v homogenním režimu, tak i ve vrstveném režimu. Ve volnoběhu se výfukové plyny do spalovacího procesu nepřivádějí Chlazení Dvouokruhový chladicí systém Chladicí systém je v motoru rozdělen do dvou okruhů. Třetina chladicí kapaliny v motoru proudí k válcům a dvě třetiny ke spalovacím prostorům v hlavě válců.

151 Obr. 156 Dvouokruhový chladicí systém. Chladicí systém přehled Chladicí systém je proveden jako dvouokruhový. Tím je umožněno oddělené proudění chladicí kapaliny o různých teplotách blokem válců a hlavou válců. Proudění chladicí kapaliny je regulováno dvěma termostaty, které jsou umístěny v tělese termoregulátoru. Jeden z nich je určen pro blok válců, druhý pro hlavu válců. K chlazení hlavy válců se používá příčné chlazení, které zajišťuje rovnoměrný účinek chlazení všech spalovacích prostorů. Dvouokruhový chladicí systém má následující přednosti: rychlejší ohřátí bloku válců, protože v něm chladicí kapalina zůstává tak dlouho, dokud nedosáhne teploty 105 C menší tření klikového hřídele, vlivem vyšší teploty v bloku válců lepší chlazení spalovacích prostorů vlivem nižších teplot v hlavě válců; dosahuje se tím i lepšího plnění s menší tendencí ke klepání motoru Obr. 157 Dvouokruhový chladicí systém přehled. Nastavení termostatů při teplotě do 87 C

152 Oba termostaty jsou zavřeny, díky tomu se motor rychleji ohřeje na provozní teplotu. Chladicí kapalina proudí následujícími díly: čerpadlem chladicí kapaliny hlavou válců tělesem termoregulátoru výměníkem tepla topení chladičem oleje ventilem pro zpětné vedení výfukových plynů vyrovnávací nádržkou Obr. 158 Nastavení termostatů při teplotě do 87 C. Nastavení termostatů při teplotě od 87 C do 105 C Termostat 1 je otevřen a termostat 2 je zavřen. Tím je nastavena teplota v hlavě válců na 87 C a v bloku válců se teplota může ještě zvyšovat. Chladicí kapalina proudí následujícími díly: čerpadlem chladicí kapaliny hlavou válců tělesem termoregulátoru výměníkem tepla topení chladičem oleje ventilem pro zpětné vedení výfukových plynů vyrovnávací nádržkou chladičem

153 Obr. 159 Nastavení termostatů při teplotě od 87 C do 105 C. Nastavení termostatů při teplotě nad 105 C Oba termostaty jsou otevřeny. Tím je teplota v hlavě válců nastavena na 87 C a v bloku válců na 105 C. Chladicí kapalina proudí následujícími díly: čerpadlem chladicí kapaliny hlavou válců tělesem termoregulátoru výměníkem tepla topení chladičem oleje ventilem pro zpětné vedení výfukových plynů vyrovnávací nádržkou chladičem blokem válců

154 Obr. 160 Nastavení termostatů při teplotě nad 105 C. Chlazení ventilu pro zpětné vedení výfukových plynů Vzhledem k tomu, že je ventil pro zpětné vedení výfukových plynů umístěn blízko místa jejich odběru, musí být chlazen. Proto je zapojen do okruhu chladicí kapaliny. Tím je chráněn před vysokými teplotami. Obr. 161 Chlazení ventilu pro zpětné vedení výfukových plynů Snímače Snímání zatížení motoru Zatížení motoru vypočítává řídicí jednotka Motronic J220 (řídicí jednotka motoru) ze signálů z následujících snímačů: Snímač 2 teploty nasávaného vzduchu G299

155 Tento snímač je umístěn v krytu motoru před jednotkou ovládání škrticí klapky. Využití signálu Snímač snímá teplotu nasávaného vzduchu a informaci o ní posílá řídicí jednotce motoru. Ta z ní vypočítává hmotnost nasávaného vzduchu. Obr. 162 Snímač teploty nasávaného vzduchu. Množství výfukových plynů přiváděných zpět do spalovacího procesu U motorů FSI je žádoucí přivádět zpět do spalovacího procesu co možná největší množství výfukových plynů. Tímto způsobem se ve výfukových plynech snižuje obsah oxidů dusíku. Aby se této skutečnosti využilo v co největší míře, je potřeba spočítat množství výfukových plynů, které lze přivést zpět, co nejpřesněji. Pro výpočet množství zpět přiváděných výfukových plynů jsou kromě vypočteného zatížení motoru zapotřebí signály z následujících snímačů: snímače tlaku nasávaného vzduchu G71 snímače teploty nasávaného vzduchu G42 snímače atmosferického tlaku integrovaného v řídicí jednotce Motronic J220 slouží pro výpočet tlaku výfukových plynů snímače 1 teploty výfukových plynů G235 Popis činnosti Jestliže se do sacího potrubí přivádějí výfukové plyny, tlak v sacím potrubí stoupne. Snímač tlaku nasávaného vzduchu tento zvýšený tlak měří a informaci o něm posílá řídicí jednotce motoru jako napěťový signál. Z tohoto signálu se zjistí celkové množství vzduchu (tzn. nasávaného vzduchu a výfukových plynů). Řídicí jednotka motoru na základě vypočteného zatížení motoru od tohoto množství

156 odečte potřebné množství nasávaného vzduchu a získá tak maximální množství výfukových plynů, které lze do spalovacího procesu zpět přivést Snímač tlaku nasávaného vzduchu G71 a snímač teploty nasávaného vzduchu G42 Tento kombinovaný snímač je připevněn na sacím potrubí na pravé straně ve směru jízdy. Bodový spoj Víko Senzorový prvek Keramický materiál Těleso s nátrubkem čidla Těsnění Teploměr NTC Obr Snímač tlaku nasávaného vzduchu a snímač teploty nasávaného vzduchu. Využití signálu Tento kombinovaný snímač měří tlak a teplotu nasávaného vzduchu přímo v sacím potrubí a naměřené hodnoty předává v podobě napěťových signálů řídicí jednotce motoru, která podle nich zjišťuje zaplnění sacího potrubí. Vliv výpadku signálu Dojde-li k výpadku signálu od tohoto snímače, vypočítává množství výfukových plynů řídicí jednotka motoru a množství výfukových plynů přiváděných zpět do spalovacího procesu se na základě údajů uložených v datovém poli sníží.

157 Obr Snímač tlaku nasávaného vzduchu a snímač teploty nasávaného vzduchu Snímač tlaku paliva nízký tlak G410 Snímač tlaku paliva je umístěn v přívodním palivovém vedení, které ústí do vysokotlakého palivového čerpadla. Snímač měří tlak paliva v nízkotlaké části palivového systému a informaci o něm posílá řídicí jednotce motoru jako napěťový signál. Využití signálu Pomocí tohoto signálu se reguluje tlak paliva v nízkotlaké části palivového systému. V normálním provozu je v rozmezí 0,05 0,5 MPa a během startu studeného a teplého motoru se zvyšuje na 0,6 MPa. Vliv výpadku signálu Při výpadku signálu z tohoto snímače je elektrické palivové čerpadlo regulováno na přednastavenou hodnotu.

158 Obr. 164 Snímač tlaku paliva nízký tlak Snímač tlaku paliva vysoký tlak G247 Snímač tlaku paliva se nachází na mezi kusu sacího potrubí a je zašroubován do palivové lišty. Měří tlak paliva ve vysokotlaké části palivového systému a informace o tlaku posílá řídicí jednotce motoru v podobě napěťových signálů. Využití signálu Řídicí jednotka došlé signály vyhodnocuje a pomocí regulačního ventilu tlaku paliva reguluje tlak v palivové liště. Vliv výpadku signálu Dojde-li k výpadku signálu snímače tlaku paliva, dostává regulační ventil tlaku paliva na vysokotlakém palivovém čerpadle od řídicí jednotky motoru náhradní signál.

159 Obr. 165 Snímač tlaku paliva vysoký tlak Regulační ventil PCV u motoru 1,6 l FSI Regulační ventil PCV je přišroubován na víku rozvodových kol. Regulační ventil PCV zajišťuje konstantní podtlak v klikové skříni a její odvětrávání. Obr. 166 Regulační ventil PCV u motoru 1,6 l FSI.

160 Snímač otáček motoru G28 I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Snímač otáček motoru je umístěn na bloku válců. Zajištěn je jedním šroubem. Snímač sleduje kolo snímače s 58 zuby a mezerou o šířce 2 zuby = vztažná značka. Kolo snímače je polohováno na klikovém hřídeli. Snímač snímá otáčky motoru a rozeznává vztažnou značku. Využití signálu Pomocí signálu snímače otáček motoru se snímají otáčky motoru a přesná poloha klikového hřídele. Z těchto informací určuje řídicí jednotka motoru okamžik vstřiku a okamžik zapálení směsi. Obr. 167 Snímač otáček motoru Snímač polohy vačkového hřídele G163 Snímač polohy vačkového hřídele pracuje na principu Hallova snímače. Umístěn je ve víku hlavy válců nad sací vačkou. Na sací vačce jsou odlité tři zuby (segmenty), které jsou snímačem polohy vačkového hřídele rozeznávány.

161 Obr. 168 Snímač polohy vačkového hřídele. V tělese Hallova snímače jsou od sebe odděleny permanentní magnet a Hall-IC s integrovanou Hallovou destičkou (polovodičový prvek) vzduchovou mezerou. Permanentní magnet je zdrojem magnetického toku (na obrázku znázorněn magnetickými siločárami). Je-li vzduchová mezera volná, procházejí siločáry magnetického pole permanentního magnetu vodicím plechem přes vzduchovou mezeru do Hall-IC a pak se vracejí přes Hallovu destičku a vzduchovou mezeru zpět do permanentního magnetu. Obr. 169 Snímač polohy vačkového hřídele - časti snímače - vzduchová mezera volná.

162 Snímač polohy vačkového hřídele pracuje na principu, který v roce 1879 objevil a popsal americký fyzik Edwin Herbert Hall = Hallův efekt. Hall zjistil, že v elektrickém vodiči (destičce) vzniká příčně ke směru protékajícího proudu napětí, jestliže kolmo na plochu vodiče působí magnetické pole. Ve vodiči dochází vlivem průchodu magnetických siločar k vychýlení volných elektronů. Takto vzniklé napětí je označováno jako Hallovo napětí. Obr. 170 Hallův efekt. - vzduchové mezeře clonka kola snímače. Je-li ve vzduchové mezeře clonka kola snímače, vracejí se magnetické siločáry přes ni zpět přímo do permanentního magnetu. Magnetické siločáry do Hall-IC vůbec nedorazí. Obr. 171 Snímač polohy vačkového hřídele - časti snímače - clonka kola snímače.

163 V tomto případě vodičem (destičkou) magnetický tok neprochází. K vychýlení volných elektronů nedochází. Kolmo k protékajícímu proudu nevzniká žádné napětí. Využití signálu Obr. 172 Hallův efekt. - vzduchová mezera volná. Pomocí signálu ze snímače polohy vačkového hřídele a signálu ze snímače otáček motoru se zjišťuje HÚ pístu 1. válce při kompresi. Tato informace je potřebná pro regulaci klepání každého válce a pro sekvenční vstřikování. Činnost Vždy, když pod snímačem polohy vačkového hřídele prochází segment, vzniká napětí. Délka napěťového signálu je úměrná velikosti procházejícího segmentu. Vzniklý signál je veden do řídicí jednotky motoru, kde je vyhodnocen.. Obr. 173 Funkce rozpoznání 1. válce.

164 Funkce rozpoznání 1. válce Jestliže dostane řídicí jednotka motoru ve stejném okamžiku signál od snímače polohy vačkového hřídele a zároveň signál od snímače otáček motoru o vztažné značce, nachází se motor ve stavu komprese v 1. válci. Řídicí jednotka motoru odpočítává zuby kola snímače po signálu o vztažné značce a může z tohoto údaje vypočítat polohu klikového hřídele. Příklad: Čtrnáctý zub po vztažné značce odpovídá HÚ pístu v 1. válci.. Funkce rozpoznání rychlého startu Obr. 174 Vypočet polohy klikového hřídele. Díky třem segmentům na vačkovém hřídeli je možno rychle rozpoznat polohu vačkového hřídele vůči klikovému hřídeli. Proto může dojít rychleji k zážehu a motor dříve naskočí

165 Snímač atmosferického tlaku F96 Obr. 175 Funkce rozpoznání rychlého startu. Snímač atmosferického tlaku je umístěn v motorovém prostoru na příčné stěně ne je umístěn v řídicí jednotce motoru. Podává řídicí jednotce motoru informace o změnách velikosti atmosferického tlaku vzduchu v závislosti na nadmořské výšce. Funkce Atmosferický tlak je snímán barometrem. Kryt barometru je spojen s raménkem jezdce potenciometru, který se při změně tlaku pohybuje po odporové dráze. Vzniklý signál je přijímán řídicí jednotkou motoru. Využití signálu Signálu se využívá k regulaci plnicího tlaku. Ve výškách nad 1000 m požadovaná hodnota plnicího tlaku s přibývající výškou plynule klesá, aby nedocházelo k přetěžování turbodmýchadla.. Obr. 176 Snímač atmosférického tlaku.

166 Obr. 177 Funkce snímač atmosférického tlaku Snímač množství nasávaného vzduchu G70 s možností identifikace zpětného proudění Aby bylo ve výfukových plynech co možná Nejméně škodlivin, a aby měl motor dobrý výkon, je potřeba mít optimální složení směsi. Složení směsi je velmi závislé na přesnosti, s jakou je množství nasávaného vzduchu měřeno. Vlivem otevírání a zavírání ventilů dochází k tomu, že určitá část nasávaného vzduchu proudí zpět. Snímač množství nasávaného vzduchu, s možností identifikace zpětného proudění, zpětný proud rozpozná a zahrne ho do signálu k řídicí jednotce motoru. Díky tomu je měření množství nasávaného vzduchu velmi přesné.

167 Konstrukce a funkce Obr. 178 Snímač množství nasávaného vzduchu. Integrované obvody a snímací prvek jsou umístěny v kompaktním plastovém krytu. Ve spodní části krytu je měřicí kanál, do kterého vyčnívá snímací prvek. Měřicím kanálem se dostává ke snímacímu prvku část proudu vzduchu, složeného z proudu nasávaného vzduchu a vzduchu, který proudí zpět. Signál snímacího prvku se zpracovává v integrovaných obvodech a předává se dále řídicí jednotce motoru.

168 Obr. 179 Funkce snímače množství nasávaného vzduchu Pedál akcelerace se snímačem Na pedálu akcelerace je připevněn snímač pohybu pedálu akcelerace. Základem snímače jsou dva potenciometry. Snímač pohybu pedálu akcelerace pracuje na principu tahového potenciometru. Potenciometry pro snímání polohy pedálu akcelerace jsou napájeny stabilizovaným stejnosměrným napětím 5 V z řídicí jednotky motoru. Signál o poloze pedálu akcelerace se předává řídicí jednotce motoru jako napěťový signál. Po odlehčení pedálu jej pružina vrátí opět do původní polohy. Pedál akcelerace a snímač pohybu pedálu akcelerace tvoří jediný modul, který je nastaven již z výroby. V případě opravy, je nutno jej vyměňovat jako celek.. Obr. 180 Pedál akcelerace se snímačem.

169 Obr. 181 Schéma zapojení snímače pedálu akcelerace. Mechanická část je v podstatě umístěna v modulu spolu s pedálovými snímači snímačem polohy pedálu akcelerace G79 a G185. Aby byla zajištěna spolehlivá funkčnost elektrického pedálu akcelerace, je použito dvou, na sobě nezávislých, snímačů polohy. Modul s pedálovými snímači pedál akcelerace Průběh charakteristik obou snímačů je rozdílný (viz diagram). Řídicí jednotka motoru sleduje funkčnost obou snímačů a zároveň kontroluje, zda jejich signály dávají smysl. Obr. 182 Průběh charakteristik obou snímačů.

170 Obr. 183 Modul s pedálovými snímači pedál akcelerace. Snímač polohy pedálu akcelerace G79 a G185 (u vozidel s automatickou převodovkou) Oba snímače polohy pedálu akcelerace jsou součástí modulu pedálu akcelerace. V modulu pedálu akcelerace jsou integrovány: pedál akcelerace, převodní mechanizmus, silový prvek pro kick-down, (u vozidel s automatickou převodovkou) destička tištěných spojů se snímači polohy pedálu akcelerace G79 a G175, doraz pedálu akcelerace. Předností nového modulu pedálu akcelerace je, kromě lepších ergonomických vlastností fakt, že odpadá základní nastavování kick-downu. Odpadají i tolerance mezi pedálem akcelerace a dorazem, který býval na karoserii, neboť zde je doraz součástí modulu pedálu akcelerace. Převodní mechanizmus převádí úhlový pohyb pedálu akcelerace na pohyb přímočarý. Třecí prvek převodního mechanizmu spolu se svazkem dvou pružin vyvolávají při sešlapování pedálu odpor, na který je řidič běžně zvyklý. Novinkou je provedení snímačů polohy pedálu akcelerace G79 a G185. Oba pracují bezkontaktně na principu indukce.

171 Obr. 184 Snímač polohy pedálu akcelerace(u vozidel s automatickou převodovkou). Konstrukce Destička tištěných spojů je čtyřvrstvá a obsahuje dva na sobě nezávisle pracující snímače. Díky vícevrstvé stavbě destičky bylo možné, aby každý ze snímačů měl vlastní budicí cívku, tři přijímací cívky a řídicí a vyhodnocovací elektronické prvky. Na destičce se tedy nacházejí dvě budicí cívky, šest přijímacích cívek a dva řídicí a vyhodnocovací prvky. Přijímací cívky každého snímače mají tvar kosočtverců a jsou proti sobě fázově posunuty. Kovová destička je připevněna na jednom z členů převodního mechanizmu a vykonává při pohybu pedálu akcelerace přímočarý vratný pohyb. Pohybuje se přitom těsně pod destičkou tištěných spojů ve stále stejné vzdálenosti od ní.

172 Obr. 185 Elektronická část pedálu akcelerace. Popis funkce Elektronická část pedálu akcelerace, která je z řídicí jednotky motoru napájena stejnosměrným napětím 5 V, vytváří vysokofrekvenční střídavé napětí, kterým jsou napájeny budicí cívky. Proud, který jimi protéká, vytváří kolem nich střídavé elektromagnetické pole. Tento proud působí také na kovovou destičku. Indukuje se v ní napětí a kolem ní se také vytváří elektromagnetické pole. Toto je v prostoru mezi budicími cívkami konstantní, a proto je na poloze pedálu akcelerace nezávislé. Obě střídavá elektromagnetická pole (od budicích cívek a od kovové destičky) působí na přijímací cívky a indukují v nich odpovídající střídavá napětí.

173 Obr. 186 Popis částí elektronická část pedálu akcelerace. Jak velké bude indukované střídavé napětí na přijímacích cívkách, závisí především na poloze kovové destičky. V závislosti na poloze pedálu akcelerace překrývá kovová destička určitou část přijímacích cívek. Velikosti amplitud střídavých napětí, která se indukují v přijímacích cívkách, jsou různé a závisí na poloze kovové destičky vůči destičce tištěných spojů. Díky tvaru (kosočtverce), fázovému posunu a rozdílnému smyslu vinutí tří přijímacích cívek je možno naprosto přesně stanovit polohu kovové destičky. Tím lze také jednoznačně určit polohu pedálu akcelerace. Díky rozdílnému smyslu vinutí přijímacích cívek je možno získat, i při překrytí obdobné části přijímacích cívek kovovou destičkou na jiném místě destičky tištěných spojů, rozdílný napěťový signál. Obr. 187 Poloha kovové destičky při volnoběhu a při plné zátěži. Výstupní signál Vyhodnocovací prvky vzájemně porovnávají rozdílná střídavá napětí tří přijímacích cívek a dávají je do určitého poměru = poměrové měření. K měření se používají jen rozdíly napětí. V dané poloze kovové destičky mají význam jen hodnoty napětí na takových dvou cívkách, na kterých jsou napětí menší, než na té třetí. Tím se dosahuje toho, že se využívá jen část sinusového signálu s největší linearitou a citlivostí. Na uvedeném příkladu (obr. 185) to jsou červeně a modře znázorněná

174 přijímací cívka. Po vyhodnocení napětí je výsledek převeden na stejnosměrný napěťový signál s lineárním (přímkovým) průběhem (obr186) a poslán do řídicí jednotky motoru k dalšímu využití. Příklad: pedál akcelerace v poloze částečná zátěž průběh napětí na přijímací cívce 1 průběh napětí na přijímací cívce 2 průběh napětí na přijímací cívce 3 Obr. 188 Pedál akcelerace v poloze částečná zátěž. Přednosti

175 Největšími přednostmi těchto snímačů jsou bezkontaktní snímání, které znamená, že na dílech nedochází k opotřebování, a poměrový způsob měření. Díky jemu je dráze destičky (a tedy i pedálu akcelerace) úměrný výstupní signál nezávislý na výrobních tolerancích součástí a nemá na něj vliv ani eventuální elektromagnetické rušení. Protože ke konstrukci snímačů nebylo použito magnetických materiálů, nemůže docházet ani k úchylce vyvolané poklesem magnetizmu. Výstupní signály obou snímačů jsou generovány tak, aby odpovídaly signálům, které vytvářely dosavadní snímače s třecími dráhami. Obr. 189 Úměrný výstupní signál akcelerátoru Jednotka ovládání škrticí klapky Škrticí klapka už není ovládána lankem. Škrticí klapkou pohybuje stejnosměrný motorek, který je aktivován řídicí jednotkou motoru v rozsahu od volnoběžných otáček až do plného zatížení motoru. Jednotka ovládání škrticí klapky je tvořena: tělesem škrticí klapky se škrticí klapkou pohonem škrticí klapky G186 snímačem úhlu pro elektrický pohon škrticí klapky G187 a G188 Škrticí klapka je ovládána pohonem škrticí klapky (stejnosměrný motorek). Ten je aktivován řídicí jednotkou motoru, čímž se zároveň reguluje potřebné množství vzduchu pro dosažení žádoucího

176 točivého momentu. Zpětná vazba = informace o skutečném úhlu otevření škrticí klapky je zajišťována dvěma snímači úhlu pro polohu škrticí klapky (potenciometry), která se předává řídicí jednotce motoru. Snímače úhlu jsou spojeny s hřídelí, na které je škrticí klapka. Pohyb škrticí klapky je jak v horní, tak i v dolní poloze mechanicky omezen dorazem. Z bezpečnostních důvodů bylo použito dvou snímačů úhlu pro polohu škrticí klapky. Jejich odporové charakteristiky jsou protichůdné V případě výpadku jednoho snímače úhlu, zajišťuje řídicí jednotka motoru pomocí nouzového programu a signálu druhého snímače funkčnost elektrického pedálu akcelerace. Dojde-li k výpadku proudu, nastaví se škrticí klapka pomocí pružiny do polohy, která umožní nouzový chod. Obr. 190 Jednotka ovládání škrticí klapky. Funkční polohy jednotky ovládání škrticí klapky Řídicí jednotka je schopna rozpoznat čtyři důležité funkční polohy.

177 Dolní mechanický doraz Škrticí klapka je zcela uzavřena. Této polohy se využívá k přizpůsobení snímačů úhlu pro polohu škrticí klapky. Dolní elektrický doraz Obr. 191 Dolní mechanický doraz. Je určen řídicí jednotkou motoru a leží těsně nad dolním mechanickým dorazem. Během provozu se škrticí klapka uzavírá maximálně k tomuto dorazu. Tím se zabraňuje tomu, aby škrticí klapka zůstala v tělese škrticí klapky viset. Horní mechanický doraz Obr. 192 Dolní elektrický doraz. Poloha škrticí klapky při plné zátěži. Z funkčního hlediska nemá velký význam. Plná zátěž je jištěna.horním elektrickým dorazem, který je dán řídicí jednotkou motoru.

178 Obr. 193 Horní mechanický doraz. Poloha pro nouzový chod Poloha škrticí klapky, je-li jednotka ovládání škrticí klapky bez proudu. Při poruše funkčnosti elektrického pedálu akcelerace je tak zajištěn dostatečný přívod vzduchu. Motor běží ve zvýšených volnoběžných otáčkách asi 1500 min-1. Obr. 194 Poloha pro nouzový chod Snímač polohy spojkového pedálu G476 Snímač polohy spojkového pedálu je přichycen na spojkovém válečku. Pomocí snímače se zjišťuje sešlápnutí pedálu spojky. dráha pedálu. Využití signálu Je-li sešlápnutý pedál spojky: ukončí se činnost tempomatu krátkodobě se sníží množství vstřikovaného paliva, aby se předešlo neklidnému režimu motoru během řazení. Konstrukce

179 Spojkový váleček je na těleso uložení připevněn bajonetovým spojem. Sešlápnutím spojkového pedálu posouvá kolík píst s trvalým magnetem ve spojkovém válečku. Obr. 195 Snímač polohy spojkového pedálu.

180 Popis činnosti I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Pedál spojky nesešlápnut Není-li pedál spojky sešlápnut, jsou kolík a píst s trvalým magnetem v klidu. Vyhodnocovací elektronika ve snímači polohy spojkového pedálu, vysílá do řídicí jednotky motoru napětí, které je o 2 V nižší, než je napájecí napětí akumulátoru. Řídicí jednotka motoru tak pozná, že pedál spojky není sešlápnutý. Pedál spojky sešlápnut Obr. 196 Pedál spojky nesešlápnut. Je-li pedál spojky sešlápnut, je kolík spolu s pístem s trvalým magnetem posouván ve směru ke snímači polohy spojkového pedálu. Trvalý magnet se nachází na přední straně pístu. Jakmile trvalý magnet projde kolem bodu sepnutí Hallova snímače, vyšle vyhodnocovací elektronika do řídicí jednotky motoru signál o velikosti 0 až 2 V. Řídicí jednotka motoru tento signál vyhodnotí jako pedál spojky sešlápnut.

181 Obr. 197 Pedál spojky sešlápnut Spínač brzdových světel F a spínač brzdového pedálu F47 Spínač brzdových světel a spínač brzdového pedálu jsou součástí jediného dílu a nacházejí se na pedálovém ústrojí. Spínač F spíná, jak už sám název napovídá, brzdová světla. Spínač F47 dává signál řídicí jednotce motoru.brzdový pedál sešlápnutý. Tím se například vylučuje možnost současně brzdit i akcelerovat. Oba spínače pracují v opačných režimech, tzn. Spínač F je sepnut jen tehdy, je-li sešlápnut brzdový pedál, zatímco spínač F47 je sepnut, jestliže je brzdový pedál v klidové poloze a naopak Využití signálu Oba spínače přenášejí do řídicí jednotky motoru signál.brzdový pedál sešlápnutý. Vyhodnocování obou signálů zajišťuje celkovému systému dvojnásobnou jistotu. Vyhodnocený signál se používá pro uzavření dodávky paliva při setrvačném chodu vozidla (deceleraci). Obr. 198 Spínač brzdových světel a spínač brzdového pedálu.

182 Snímač klepání I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í Snímače klepání jsou, z hlediska své činnosti, snímači vibrací. Jsou určeny pro snímání zvuku šířícího se pevnou hmotou. Takové vibrace se vyskytují např. v motorech jako následek nekontrolovaného spalování, které je provázeno klepáním či zvoněním. Vibrace jsou snímačem klepání přeměňovány v elektrické signály, které jsou vysílány do řídicí jednotky motoru. Změna vibrací v elektrické signály spočívá ve známém piezoelektrickém jevu. Zvuk (vibrace) šířící se blokem motoru je snímán speciální hmotou ve snímačích klepání, které jsou uchyceny na bloku motoru. Díky setrvačným vlastnostem této hmoty se vytvářejí tlakové síly ve stejné frekvenci jako vibrace. Tlakové síly působí na piezokeramický kroužek. Mezi spodní a horní plochou kroužku vzniká elektrické napětí. Vzniklé napětí je snímáno kontaktními kroužky, a dále zpracováváno v řídicí jednotce motoru Lambda sonda Obr. 199 Snímač klepání. Zjišťování hodnoty Lambda λ je v současné době pro regulaci složení výfukových plynů jednou z nejdůležitějších věcí. Je to součinitel, který popisuje podíl vzduchu ve směsi palivo-vzduch.

183 λ < 1,0 - bohatá směs λ > 1,0 - chudá směs λ = 1,0 - teoreticky optimální směs paliva a vzduchu skutečně spotřebované množství vzduchu teoreticky potřebné množství vzduchu = λ Obr. 200 Napěťové úrovně lambda-sondy. K jejímu stanovení se používají lambda-sondy. Lambda-sondy se liší způsobem činnosti i konstrukcí: dvoubodové širokopásmové Dvoubodová lambda-sonda Běžné vyhřívané lambda-sondy LHS a LSF se, vzhledem ke svým charakteristikám v oblasti λ = 1, označují jako dvoubodové nebo skokové. Lambda-sonda LSH (Lambda-Sonde Heizung) má snímací prvek kruhového průřezu. Lambda sonda LSF (Lambda- Sonde Flach) má snímací prvek plochý.

184 Obr. 201 Charakteristika dvoubodové lambda-sondy. Ke stanovení hodnoty λ se u nich využívá napětí Us, které na nich vzniká. Oba uvedené typy lambda-sond se umísťují jak za katalyzátor, tak i před katalyzátor a podávají informaci o tom, zda je spalovaná směs bohatá (λ < 1) nebo chudá (λ > 1). Základem je tzv. Nernstova buňka. Tvoří ji keramická destička, na níž jsou z obou stran naneseny vrstvy, které slouží jako elektrody. Jedna elektroda je spojena s vnějším vzduchem a druhá s výfukovými plyny. Vlivem rozdílné koncentrace kyslíku ve výfukových plynech a ve vzduchu vzniká mezi elektrodami napětí Us. Vzniklé napětí je vedeno do řídicí jednotky motoru, která z něj vypočítává hodnotu λ. Obr. 202 Dvoubodová lambda-sonda.

185 1.1.3 Širokopásmová lambda-sonda Zástupcem nové řady lambda-sond je lambda-sonda LSU (Lambda-Sonde Universal). Ke stanovení hodnoty λ se u nich využívá velikost čerpacího proudu Ip, který vypočítává řídicí jednotka motoru. Obr. 203 Charakteristika širokopásmové lambda-sondy. Křivka čerpacího proudu je rostoucí. Lambda regulace je možná v širokém rozmezí od λ=0,7 do λ= 4, proto širokopásmová. Širokopásmová lambda-sonda se používá jako lambda-sonda před katalyzátorem. Širokopásmová lambda-sonda je kombinací dvou keramických buněk: Nernstovy buňky (viz dvoubodová lambda-sonda) Čerpací buňky Obr. 204 Širokopásmová lambda-sonda.

186 Na Nernstově buňce (jako na části širokopásmové lambda-sondy) vzniká, v důsledku rozdílné koncentrace kyslíku na jejich elektrodách, napětí. Tento efekt je u čerpací buňky využíván obráceně. Tzn., že přivedením napětí na elektrody bude na nich docházet ke vzniku rozdílu obsahu kyslíku. V závislosti na polaritě bude do měřicího prostoru (nebo naopak z něj) čerpáno tolik kyslíku, aby na Nernstově buňce bylo trvale napětí 450 mv. Uvedené schématické zobrazení je určeno k snazšímu pochopení principu. Ve skutečnosti se jedná o prvky velké několik milimetrů nebo dokonce jen zlomků milimetru Obr. 205 Řez snímacím prvkem širokopásmové lambda sondy. 1 - čerpací buňka, 2 - vyhřívání lambda-sondy, 3 - kanálek s vnějším vzduchem (vnější vzduch je přiváděn kabelem lambdasondy), 4 - měřicí prostor, 5 - spodní část snímacího prvku lambda-sondy, 6 - Nernstova buňka s elektrodami, 7 - ochranná vrstva, Us - napětí na lambda-sondě, Ip - čerpací proud, Uref - referenční napětí. Bohatá směs Jestliže je směs (palivo-vzduch) bohatá, znamená to, že je koncentrace kyslíku ve výfukových plynech, a tím i na elektrodě na straně výfukových plynù, nižší. Napětí na elektrodách Nernstovy buňky se zvýšilo. Informace o změně napětí jde do řídicí jednotky motoru.

187 Obr. 206 Dvoubodová lambda-sonda bohatá směs. Aby napětí na jejích elektrodách bylo zase 450 mv (λ = 1), musí se koncentrace kyslíku na elektrodě na straně výfukových plynù zvýšit. Čerpací buňka začne čerpat kyslík do měřícího prostoru. Velikost proudu, potřebného k čerpání, je ekvivalentem obsahu (potřeby) koncentrace kyslíku ve výfukových plynech, a tím i mírou součinitele λ. Čerpací proud je v řídicí jednotce vyhodnocován a na jeho základě dojde k takovým opatřením, která povedou k ochuzení směsi. Chudá směs Jestliže je směs chudá, pracuje systém stejně, ale s tím rozdílem, že čerpání se provádí opačným směrem. Kyslík je čerpán z měřicího prostoru směrem ven. Obr. 207 Dvoubodová lambda-sonda chudá směs.

188 Řídicí jednotka motoru porovnává napětí na lambda-sondě před katalyzátorem s napětím na lambda-sondě za katalyzátorem a vytváří poměrnou veličinu. Jestliže se tato poměrná veličina odlišuje od povoleného rozsahu, vyhodnotí to řídicí jednotka jako závadu a uloží ji do paměti. Nastane-li tento případ, je o tom řidič informován kontrolkou emisí. Obr. 208 Porovnávání signálů lambda-sond. U = napětí; t = čas; 1 řídicí jednotka motoru; 2 lambda-sonda před katalyzátorem; 3 lambda-sonda za katalyzátorem Přehled systému FSI( MED 7) Obr. 209 Zážehovými motory 2,0 l a 1,6 l s technologií FSI (Fuel Stratified Injection.