System sterowania
Aby zapewnić dostarczanie paliwa do cylindrów silnika we właściwym czasie i we właściwej ilości, układ sterowania tym procesem musi być w stanie realizować szereg odrębnych funkcji. Mózgiem tego systemu jest elektroniczny moduł sterujący ECU (komputer pokładowy) oparty na 8-bitowym procesorze. Moduł składa się z procesora (jednostka przetwarzania danych), urządzeń pamięci i portów wejścia/wyjścia danych. Na podstawie podstawowych danych zapisanych w pamięci komputera oraz biorąc pod uwagę rzeczywiste sygnały płynące z różnych czujników, moduł oblicza prawidłową mieszankę paliwową, jakiej może potrzebować silnik.
Elektroniczny moduł sterujący (ECU)
Głównym, pierwszym zadaniem modułu jest sterowanie procesem podawania paliwa do silnika. Dokładne dopasowanie podawanego paliwa do potrzeb silnika ogranicza do minimum poziom szkodliwych gazów w spalinach i utrzymuje sprawność na maksymalnym poziomie. ECU może sterować wtryskiwaczami paliwa tylko poprzez ich zasilanie. Ponieważ ciśnienie paliwa we wtryskiwaczu jest utrzymywane na stałym poziomie, a wielkość wtryskiwacza pozostaje niezmieniona, dokładna ilość paliwa dostarczanego do komory spalania jest kontrolowana przez czas trwania wtrysku i jego synchronizację.
Moduł przechowuje w pamięci wartości standardowych czasów wtrysku dla różnych prędkości obrotowych silnika oraz ciśnień w kolektorze podciśnieniowym. Wartość czasu wtrysku odczytana z pamięci określana jest za pomocą sygnałów z różnych czujników. Inne funkcje systemu sterowania obejmują:
- Kontrola rozruchu silnika: Mieszanka paliwowa musi być zróżnicowana w zależności od różnych trybów pracy. Na przykład w momencie rozruchu mieszaninę należy wzbogacić. Dlatego czas wtrysku odczytany z pamięci komputera określany jest sygnałami o położeniu rozrusznika, obrotach silnika, temperaturze płynu chłodzącego, co zapewnia dopływ dodatkowego paliwa w momencie rozruchu silnika.
- Sterowanie pompą paliwową: Gdy prędkość obrotowa silnika spadnie poniżej określonej granicy, zasilanie pompy paliwowej zostaje przerwane, co zatrzymuje wtrysk paliwa z wtryskiwaczy.
- Funkcja odcinania paliwa: Podczas hamowania, w okolicach pełnego otwarcia przepustnicy oraz gdy prędkość obrotowa silnika przekroczy 900 obr/min następuje przerwanie zasilania wtryskiwaczy, co zwiększa sprawność silnika. Funkcja odcięcia paliwa jest również aktywowana, gdy prędkość obrotowa silnika przekroczy maksymalną bezpieczną wartość (czerwona linia). Dzieje się tak niezależnie od położenia przepustnicy.
- System bezpieczeństwa: Dedykowany system ciągłości działania monitoruje wszystkie czujniki i poprawność działania ECU. Zapewnia bezpieczną jazdę nawet w przypadku awarii kilku czujników jednocześnie lub awarii ECU. W przypadku awarii samego ECU, wszystkie sygnały sterujące są zastępowane stałym zestawem, aby samochód mógł bezpiecznie dotrzeć na parking. Gdy ta funkcja jest włączona, wydajność jazdy maszyny jest znacznie zmniejszona.
Czujnik kąta wału korbowego
Rozdzielacz zapłonu i jego czujniki są konstrukcyjnie zaprojektowane jako pojedynczy moduł w celu zmniejszenia rozmiaru i wagi. Składa się z dwóch wirników - BMT (TDC) i CIL (SUd - i po dwa czujniki dla każdego z nich. Wirniki są połączone z wałkiem rozrządu i obracają się razem z nim jako jedna jednostka. Czujnik CYL mierzy położenie cylindra nr 1 jako punktu początkowego sekwencji, a czujnik TDC określa kąt wyprzedzenia zapłonu każdego cylindra. Czujnik TDC mierzy również prędkość obrotową silnika, która określa początkowy czas trwania wtrysku paliwa. Następnie czas trwania wtrysku jest określany dla konkretnych warunków jazdy.
Czujnik ciśnienia w kolektorze (Czujnik mapy)
Czujnik przetwarza zmierzone ciśnienie powietrza w kolektorze na sygnał napięcia elektrycznego, który jest wysyłany do ECU. Dane te, wraz z danymi czujnika kąta zapłonu, służą do odczytania pierwotnego czasu wtrysku paliwa z pamięci ECU.
Czujnik ciśnienia atmosferycznego (czujnik RA)
Podobnie jak czujnik MAP, ten czujnik przetwarza zmierzone ciśnienie barometryczne na sygnał napięciowy, który jest wysyłany do ECU. Sygnał ten służy do regulacji początkowego czasu trwania wtrysku z obwodem kompensacji różnicy ciśnień atmosferycznych.
Czujnik temperatury chłodzenia (czujnik TW)
Ten czujnik mierzy wahania temperatury płynu chłodzącego za pomocą czujnika temperatury (term-mistor). Sygnał z tego czujnika jest wykorzystywany przez ECU do doprecyzowania pierwotnego czasu trwania wtrysku. Rezystancja termistora maleje wraz ze wzrostem temperatury płynu chłodzącego.
Czujnik temperatury powietrza dolotowego (czujnik TA)
Czujnik ten jest jednocześnie termistorem umieszczonym w kolektorze dolotowym. Działa jak czujnik temperatury cieczy, ale ma mniejszą pojemność cieplną, co zapewnia szybszą reakcję. Dane z tego czujnika są również wykorzystywane do dopracowania czasu trwania wtrysku w celu skompensowania zmian warunków jazdy.
Czujnik kąta przepustnicy
Ten czujnik jest zasadniczo zmiennym rezystorem. Działa to w następujący sposób. Wał wirnika jest połączony z osią przepustnicy. Dlatego wraz z ruchem przepustnicy zmienia się rezystancja tego połączenia, co powoduje zmianę sygnału wyjściowego napięcia wysyłanego do ECU.
Czujnik tlenu
Sonda lambda, mierząc zawartość tlenu w spalinach, utrzymuje stosunek mieszanki paliwowo-powietrznej. Podczas pracy ECU odbiera sygnały z tego czujnika i odpowiednio zmienia czas trwania wtrysku paliwa. Sonda lambda znajduje się w kolektorze wydechowym lub w rurze wydechowej przed katalizatorem.
Czujnik wykonany jest w postaci szkiełka cyrkonowego. Wewnętrzna i zewnętrzna powierzchnia szkła pokryta jest warstwą platyny, tworząc platynowe elektrody. Wewnętrzna powierzchnia szkła otwiera się do atmosfery zewnętrznej, a zewnętrzna powierzchnia jest wydmuchiwana przez przepływ gazów spalinowych.
Kiedy występuje różnica w zawartości tlenu między wewnętrzną i zewnętrzną częścią czujnika, na elektrodach platynowych indukowane jest napięcie. Zasada działania tego urządzenia polega na tym, że gdy elektroda jest podgrzewana powyżej określonej temperatury, indukowane napięcie ma tendencję do gwałtownych zmian, jeśli przekroczona zostanie proporcja stechiometryczna w mieszance paliwowo-powietrznej.
Czujnik regulacji mieszanki biegu jałowego (czujnik IMA)
Czujnik ten znajduje się w skrzynce sterowniczej i jego zadaniem jest utrzymanie prawidłowego stosunku mieszanki na biegu jałowym. Ten czujnik nie wymaga regulacji.
Włącznik rozrusznika
Podczas uruchamiania silnika mieszanka paliwowo-powietrzna musi być bogata. Podczas pracy rozrusznika, ECU odbiera pozycję włącznika rozrusznika i zwiększa ilość wtryskiwanego paliwa w zależności od temperatury silnika. Po wyłączeniu rozrusznika ilość wtryskiwanego paliwa jest stopniowo zmniejszana.