Przygotowywanie mieszanki, funkcje główne

GF07.00-P-1000A

Przygotowywanie mieszanki, funkcje główne

09.09.2020

Silnik

wszystkie (Samochód osobowy)

Zestawienie

Ten dokument zawiera informacje na temat:

 Informacje ogólne

 Warunki działania

 Funkcja

Informacje ogólne

Przygotowanie mieszanki obejmuje tłoczenie ciekłego paliwa przez obwód wysokiego ciśnienia paliwa, regulację wtrysku i tworzenie mieszanki. Płynne paliwo jest tłoczone przez obwód wysokiego ciśnienia paliwa do układu wtryskowego. Tworzenie mieszanki, tz n. zubożenie paliwa i doprowadzonego powietrza następuje w komorze spalania.

Warunki działania

 Moduł sterujący pracą silnika WŁ. (zacisk 87M)

 Silnik pracuje

Funkcja

Regulacja lambda (silnik wysokoprężny)

Silnik wysokoprężny pracuje z jednolitym wewnętrznym wytwarzaniem mieszanki i samozapłonem. Współczynnik powietrza λ podaje, na ile faktyczna mieszanka paliwa z powietrzem różni się od stechiometrycznego stosunku paliwo-powietrza w cylindrze. Wartości lambda silników wysokoprężnych przy pełnym obciążeniu wynoszą pomiędzy λ=1,15 a λ=2,0, na biegu jałowy pomiędzy λ=10 a λ=18.

Regulacja lambda (silnik benzynowy)

Silniki benzynowe z bezpośrednim wtryskiem pracują w trybie z ładowaniem warstwowym i w trybie jednorodnym. W trybie jednorodnym wartości lambda wynoszą pomiędzy λ=0,5 a λ=1,3. W trybie z ładowaniem warstwowym wartości lambda zależą od stanu jazdy i obciążenia (np. obciążenie częściowe lub pełne).

 W przypadku bezpośredniego wtrysku benzyny chodzi o tworzenie mieszanki, podczas której benzyna jest wtryskiwana pod wysokim ciśnieniem bezpośrednio do komory spalania.

Obwód wysokiego ciśnienia paliwa

Obieg wysokiego ciśnienia paliwa składa się z następujących komponentów:

 Rozdzielacz paliwa

 Przewody wysokiego ciśnienia

 Zawór ogranicznika ciśnienia (silnik wysokoprężny)

 Czujnik ciśnienia paliwa w rozdzielaczu paliwa

 Wtryskiwacze

 Zawór regulacji przepływu

 Pompa wysokiego ciśnienia

Wysokociśnieniowa pompa paliwa łączy obwód niskociśnieniowy paliwa i obwód wysokociśnieniowy paliwa. Zadaniem pompy wysokiego ciśnienia paliwa jest zagęszczenie paliwa i tłoczenie go do rozdzielaczy.

Zawór regulacji przepływu w pompie wysokiego ciśnienia paliwa reguluje przepływ paliwa w obiegu wysokiego ciśnienia paliwa.

Z rozdzielacza paliwo przedostaje się poprzez przewody wysokiego ciśnienia do wtryskiwany, które wtryskują paliwo bezpośrednio, dla poszczególnych cylindrów i rozpylone do komory spalania. Moduł sterujący silnika spalinowego oblicza w zależności od wartości charakterystycznych wtrysk dla danego stanu roboczego. Dawki wtrysku są zależne od ciśnienia paliwa panującego w rozdzielaczu oraz od długości czasu zasterowywania wtryskiwaczy.

Ciśnienie paliwa w rozdzielaczu paliwa jest regulowane poprzez zawór regulacji przepływu. Ciśnienie paliwa w rozdzielaczu jest rejestrowane przez czujnik ciśnienia paliwa i ograniczane przez zawór ogranicznika ciśnienia (silnik wysokoprężny).

Przykładowy widok 4-cylindrowego silnika benzynowego (wysokociśnieniowy obwód paliwa)

1	Zawór regulacji przepływu
2	Przewód wysokiego ciśnienia
3	Czujnik ciśnienia paliwa
4	Popychacz rolkowy
5.1	Wtryskiwacz cylindra 1
5.2	Wtryskiwacz cylindra 2
5.3	Wtryskiwacz cylindra 3
5.4	Wtryskiwacz cylindra 4
6	Rozdzielacz paliwa
7	Pompa wysokiego ciśnienia

P07.00-A001-76

Regulacja wtrysku silnika benzynowego

Silnik benzynowe z bezpośrednim wtryskiem paliwa są przeznaczone do jednolitego procesu spalania. Ciśnienie wtrysku paliwa osiąga wartość do 250 bar. Jako wtryskiwacze stosowane są piezo sterowane zawory wielootworowe, które najczęściej są umieszczone centralnie w komorze spalania. Wysokociśnieniowa pompa paliwa jest napędzana przez wałek rozrządu.

Wtrysk wielokrotny wspomaga następujące stany robocze:

 Rozruch

 Nagrzewania katalizatora trójdrożnego

 Stabilizacja spalania przy wysokich prędkościach obrotowych silnika, tzn. prędkość obrotowa silnika  < 2000/min

 Utrzymywanie w cieple katalizator trójdrożnego na biegu jałowym podczas dłuższych faz pracy na biegu jałowym

Moduł sterujący silnika spalinowego oblicza w zależności od wartości charakterystycznych długość czasu wtrysku i ciśnienie wtrysku na podstawie następujących sygnałów:

 Ciśnienie paliwa i temperatura

 Sygnał Halla wałka rozrządu zaworów ssących

 Sygnał Halla wałka rozrządu zaworów wydechowych

 Temperatura płynu chłodzącego

 Temperatura powietrza doładowywanego przed przepustnicą

 Temperatura powietrza doładowywanego za przepustnicą

 Ciśnienie za przepustnicą, obciążenie silnika

 Wymóg obciążenia silnika

 Czujnik pedału gazu, wciskanie pedału gazu (szybkie lub wolne)

 Prędkość obrotowa silnika

 Wartość lambda przed katalizatorem

Dodatkowo uwzględniane są postulaty funkcji koordynacji momentu obrotowego.

Moduł sterujący silnika spalinowego reguluje długość czasu wtrysku w następujących warunkach pracy:

 Praca z częściowym obciążeniem

 Zakres pełnego obciążenia

 Zmiana obciążenia

 Poprzez czas wtrysku (otwarcie wtryskiwacza) do wtryskiwacza doprowadzana jest dawka wtrysku.

Praca z częściowym obciążeniem

W trybie obciążenia częściowego moduł sterujący silnika spalinowego przy nagrzanym silniku oblicza czas zasterowania wtryskiwaczy paliwa w zależności od następujących czynników:

 Regulacja Lambda

 Ciśnienie paliwa

 Postulowany moment obrotowy silnika

Zakres pełnego obciążenia

W trybie pełnego obciążenia moduł sterujący silnika spalinowego przy całkowicie otwartej przepustnicy wydłuża czas zasterowania wtryskiwaczy paliwa i zwiększa ciśnienie wtryskiwania, aby zapewnić maksymalny moment obrotowy silnika.

 Dla czujnika pedału gazu określono ok. 10 do 90 % zakresu obrotu jako obciążenie częściowe i ponad ok. 90 % zakresu obrotu jako obciążenie pełne.

Zmiana obciążenia

W przypadku szybkiej zmiany położenia pedału gazu, n p. podczas przyspieszania przepustnica jest otwierana lub zamykana z dużą prędkością. Może przy tym dochodzić do chwilowego zubożenia lub wzbogacenia mieszanki paliwa z powietrzem. Moduł sterujący silnika spalinowego dostosowuje mieszankę paliwa z powietrzem przez zależne od wielkości charakterystycznych wydłużanie lub skracanie czasu zasterowania wtryskiwaczy. To zapobiega szarpaniu, spowodowanemu szybkim otwieraniem i zamykaniem się przepustnicy.

Przykładowy widok 4-cylindrowego silnika wysokoprężnego (wysokociśnieniowy obwód paliwa)

8.1	Wtryskiwacz cylindra 1
8.2	Wtryskiwacz cylindra 2
8.3	Wtryskiwacz cylindra 3
8.4	Wtryskiwacz cylindra 4
9	Przewody wysokiego ciśnienia
10	Rozdzielacz paliwa
11	Czujnik ciśnienia paliwa, wysokie ciśnienie
12	Zawór regulacji przepływu
13	Pompa wysokiego ciśnienia
14	Koło zębate

P07.00-A000-76

Regulacja wtrysku silnika wysokoprężnego

Do dokładnego sterowania spalaniem w silnikach wysokoprężnych możliwe jest do sześciu wtrysków na cykl roboczy. Maksymalne ciśnienie wtrysku może przy tym wynosić maks. 2000 bar.

Do redukcji odgłosów spalania stosowany jest wtrysk podwójny. Wtrysk uzupełniający stosowany jest do optymalizacji emisji spalin.

Podczas regeneracji filtra cząstek stałych następuje wiele impulsowych wtrysków uzupełniających.

Moduł sterujący silnika spalinowego przydziela silnikowi, w zależności od obciążenia i temperatury płynu chłodzącego, wymaganą ilość paliwa.

Sterowanie wtryskiem jest opisane w następujących punktach:

 Regulacja ciśnienia paliwa

 Wtrysk wstępny

 Wtrysk główny

 Wtrysk uzupełniający

 Korekta dawki wtrysku

Regulacja ciśnienia paliwa

Regulacja ciśnienia paliwa jest sterowana poprzez regulację ilości przez zawór regulacji przepływu przy pompie wysokiego ciśnienia.

Wtrysk wstępny

Do redukcji odgłosów spalana i emisji spalin przez wtryskiem głównym następuje wtrysk wstępny, dzięki czemu spalanie przepływa delikatniej.

Wtrysk główny

Wtrysk główny odbywa się bezpośrednio po wtrysku wstępnym i służy do wytwarzania mocy momentu obrotowego. Wtrysk główny jest regulowany przez moment wtrysku i czas trwania wtrysku.

Wtrysk uzupełniający

Wtrysk uzupełniający służy do podwyższenia temperatury spalin i wspomagania procesu przemiany składników spalania w katalizatorze oksydacyjnym i regeneracji filtra cząstek stałych. Przez zwiększenie temperatury spalin następuje spalanie sadzy w spalinach.

Korekta dawki wtrysku

Korekta ilości wtrysku ma następujące dodatkowe warunki:

 Prędkość obrotowa silnika pomiędzy 1000 obr/min. a 2600 obr/min. (tzn. faza hamowania silnikiem lub normalna jazda)

 Temperatura oleju silnikowego > 80 °C

Korekta dawki wtrysku dzieli się na dwa obszary częściowe:

 Kalibracja zerowej dawki wtrysku

 Korekta głównej dawki wtrysku

Kalibracja zerowej dawki wtrysku

Z powodu tarcia podczas otwierania i zamykania wtryskiwaczy poprzez okres użytkowania wynika zmieniona dawka wtrysku. Ta zmieniona dawka wtrysku może być skorygowana poprzez dostosowanie czasu zasterowania. W trakcie normalnego trybu pracy silnika lub fazy hamowania silnikiem w zdefiniowanych okresach, dla poszczególnych cylindrów, następuje kalibracja pilotowej dawki wtrysku. Czas zasterowania odpowiada zdefiniowanej dawce wtrysku. Różnica pomiędzy nowym a nominalnym czasem zasterowania jest wykorzystywana do korekty dawki wtrysku.

Korekta głównej dawki wtrysku

W przypadku tej funkcji główna dawka wtrysku jest korygowana za pomocą sondy lambda przed katalizatorem. Dawka wtrysku jest przy tym zmieniana tak długo, aż moduł sterujący silnika spalinowego osiągnie zapisaną wartość zadaną lambda.

Z powodu tolerancji wtryskiwaczy paliwa i miernika masy powietrza regulowane są wartości emisji. W celu utrzymania wartości emisji spalin na stałym poziomie moduł sterujący silnika spalinowego poprzez nastawnik recyrkulacji spalin w obwodzie niskiego ciśnienia i nastawnik recyrkulacji spalin w obwodzie wysokiego ciśnienia zmienia wskaźnik recyrkulacji spalin. Poprzez czujnik sondy lambda przed katalizatorem monitorowane jest stężenie resztkowe tlenu.

Odcinanie dopływu paliwa ze względów bezpieczeństwa

Aby zapewnić bezpieczeństwo pasażerom pojazdu i innym uczestnikom ruchu drogowego, w określonych warunkach następuje odcięcie paliwa.

Moduł sterujący silnika spalinowego aktywuje funkcję odcinania dopływu paliwa ze względów bezpieczeństwa w następujących warunkach:

 Bezpośredni lub pośredni sygnał zderzenia

 Błąd mechaniczny w nastawniku przepustnicy (silniki benzynowe)

Bezpośredni lub pośredni sygnał zderzenia

Gdy moduł sterujący silnika spalinowego otrzyma sygnał zderzenia pośrednio lub bezpośrednio z modułu sterującego układu SRS, wyłącza pompę paliwową i zawór regulacji przepływu. W celu całkowitego zredukowania ciśnienia w układzie paliwowym na chwilę dodatkowo zasterowywane są wtryskiwacze paliwa.

Błąd mechaniczny w nastawniku przepustnicy (silniki benzynowe)

Moduł sterujący silnika spalinowego stale porównuje pozycję zadaną i rzeczywistą nastawnika przepustnicy. Po rozpoznaniu odchylenia i tym samym błędu mechanicznego, następuje wyłączenie zasilania paliwem.

	Schematy działania
	Schemat funkcyjny odcinania dopływu paliwa ze względów bezpieczeństwa	Silnik 260, 282, 608 w typie 118, 177, 247Silnik 264 w typie 167	PE07.10-P-2503-97A
		Silnik 176, 177 w typie 167	PE07.10-P-2503-97B
		Silnik 139 w typie 118, 177	PE07.10-P-2503-97C
		Silnik 654 w typie 118, 167, 177, 247Silnik 654 w typie 213, 238, 257 od MJ 2021Silnik 656 w typie 167, 223	PE07.10-P-2503-97D
		Silnik 254, 264 w typie 213, 238, 257 od MJ 2021Silnik 256 w typie 167Silnik 256 w typie 213, 238 od MJ 2021	PE07.10-P-2503-97E
		Silnik 256 w typie 223	PE07.10-P-2503-97F
		Silnik 176 w typie 223	PE07.10-P-2503-97G
	Schemat działania regulacji wtrysku	Silnik 608 w typie 118, 177, 247	PE07.61-P-2500-97A
		Silnik 282 w typie 118, 177, 247	PE07.61-P-2500-97B
		Silnik 260 w typie 118, 177, 247Silnik 264 w typie 167	PE07.61-P-2500-97C
		Silnik 654 w typie 118, 167, 177, 247Silnik 654 w typie 213, 238, 257 od MJ 2021Silnik 656 w typie 167, 223	PE07.61-P-2500-97D
		Silnik 254, 264 w typie 213, 238, 257 od MJ 2021Silnik 256 w typie 167Silnik 256 w typie 213, 238 od MJ 2021	PE07.61-P-2500-97E
		Silnik 176, 177 w typie 167	PE07.61-P-2500-97F
		Silnik 139 w typie 118	PE07.61-P-2500-97G
		Silnik 256 w typie 223	PE07.61-P-2500-97H
		Silnik 176 w typie 223	PE07.61-P-2500-97I
		Silnik 279 w typie 223	PE07.61-P-2500-97J
	Dalsza funkcja podstawowa
	Regulacja lambda, funkcje główne	Silnik 139, 176, 177, 254, 256, 260, 264, 279, 282	GF07.10-P-1054A
	Moduł sterujący
	Moduł sterujący silnika spalinowego, funkcje główne	Silnik wszystkie (Samochód osobowy)	GF07.08-P-9890A
	Elementy
	Pompa wysokiego ciśnienia paliwa, funkcje główne	Silnik wszystkie (Samochód osobowy)	GF07.02-P-2000A
	Wtryskiwacze paliwa, funkcje główne	Silnik wszystkie (Samochód osobowy)	GF07.03-P-2000A
	Czujnik ciśnienia paliwa w rozdzielaczu paliwa, funkcje główne	Silnik 282, 608	GF07.04-P-2005A
	Zawór regulacji przepływu, funkcje główne	Silnik wszystkie (Samochód osobowy)	GF07.05-P-2000A
	Nastawnik przepustnicy, funkcje główne	Silnik wszystkie (Samochód osobowy)	GF07.61-P-2000A