Nepřímé vstřikování paliva zážehových motorů

U nepřímého vstřikování se palivo vstřikuje do oblasti sacího traktu a mísí se se vzduchem ještě před vstupem do válců motoru. Nepřímé vstřikování se rozděluje na jednobodové (centrální) vstřikování, označované zkratkou SPI, a vícebodové, označované zkratkou MPI. U jednobodového systému vstřikování se vstřikuje palivo jedním elektromagneticky ovládaným vstřikovacím ventilem do společné části sacího potrubí, konkrétně do prostoru před škrticí klapku. U vícebodového systému vstřikování odpovídá počet vstřikovacích ventilů počtu válců motoru. Elektromagneticky ovládané vstřikovací ventily jsou umístěné v sacím potrubí v blízkosti hlavy válců a palivo se vstřikuje do oblasti před sací ventily. Ovládání vstřikovacích ventilů u vícebodových systémů může být simultánní, skupinové nebo sekvenční.

 

Jednobodové vstřikování paliva Bosch Mono-Motronic

• Řídicí jednotka motoru ovládá systém jednobodového vstřikování paliva a systém elektronického nebo plně elektronického zapalování. Základními informacemi pro určení doby vstřiku a okamžiku zážehu jsou úhel škrticí klapky a otáčky motoru. Ke korekci bohatosti směsi slouží ještě teplota motoru, teplota nasávaného vzduchu a po zahřátí motoru aktuální složení výfukových plynů, snímaných lambda sondou. Výfukový systém je vybaven třícestným řízeným katalyzátorem ke zlepšení emisí. Odvětrání palivové nádrže je řešeno do nádobky s aktivním uhlím. Vstřikování paliva Bosch Mono-Motronic již provádí vlastní diagnostiku a jedná se o adaptivní systém, to znamená, že je schopen se v určitém rozsahu přizpůsobit měnícím se provozním podmínkám a technickému stavu motoru. Systém Mono-Motronic může být vybaven i regulací klepání, která optimalizuje hodnotu předstihu podle aktuální kvality natankovaného paliva.

 

Obr. 1: Vstřikování paliva Mono-Motronic

 

• Doprava paliva: V palivové nádrži je elektrické palivové čerpadlo, které dopravuje palivo přes palivový filtr do centrální vstřikovací jednotky. Zde prochází nejprve vstřikovacím ventilem, dále regulátorem tlaku paliva a poté se vrací zpětným vedením do palivové nádrže. Regulátor tlaku paliva udržuje konstantní tlak paliva na hodnotě cca 1 bar při všech provozních režimech motoru.

 

Obr. 2: Palivový systém Mono-Motronic

 

• Odvětrání palivové nádrže: Jedná se o uzavřený systém zamezující úniku benzinových výparů do atmosféry. Benzinové výpary z nádrže jsou odvětrány do nádobky s aktivním uhlím, odkud jsou přisávány do sacího potrubí a následně spáleny motorem. Regenerace uhlíkového filtru je aktivní až na zahřátém motoru s funkční lambda regulací. Je ovládána řídicí jednotkou motoru přes elektromagnetický regenerační ventil.

 

Obr. 3: Odvětrání palivové nádrže

 

• Snímače zajišťující vstupní informace pro řídicí jednotku motoru

  • snímač otáček a polohy klikové hřídele

  • snímač polohy škrticí klapky

  • snímač teploty chladicí kapaliny

  • snímač teploty nasávaného vzduchu

  • snímač klepání motoru

  • lambda sonda před katalyzátorem

  • spínač volnoběhu

  • napětí akumulátoru

• Akční členy ovládané řídicí jednotkou motoru

  • vstřikovací ventil

  • ventil odvětrání

  • nastavovač škrticí klapky

  • koncový stupeň zapalování

  • relé palivového čerpadla

 

Jednobodové vstřikování paliva Bosch Mono-Jetronic

• Vstřikování paliva Mono-Jetronic předcházelo systému Mono-Motronic. Z hlediska konstrukce se jednalo o zcela stejný systém vstřikování paliva, včetně jednotlivých komponentů. Rozdíl byl v tom, že systém Mono-Jetronic neintegroval vstřikování paliva a zapalování do společné řídicí jednotky motoru, ale naopak, oba tyto systémy byly řízeny samostatně. U systému Mono-Jetronic bylo použito zapalování tranzistorové nebo elektronické, tedy systémy s rotačním rozdělovačem vysokého napětí. Jednobodové vstřikování paliva Mono-Jetronic a později Mono-Motronic bylo v různých modifikacích používáno převážně u vozidel koncernu VW.

 

Jednobodové vstřikování paliva Multec

• Systém Multec má stejně jako systém Bosch Mono-Motronic jednu řídicí jednotku ovládající jak vstřikování paliva, tak elektronické, případně plně elektronické zapalování. K dalším shodným znakům patří konstrukce a funkce palivového systému, odvětrání palivové nádrže do uhlíkového filtru, třícestný řízený katalyzátor, vlastní diagnostika řídicího systému a schopnost adaptace. Naopak základním rozdílem je, že místo úhlu škrticí klapky je primární hodnotou pro určení doby vstřiku tlak v sacím potrubí, snímaný tzv. MAP-senzorem. Dalším rozdílem je regulace volnoběžných otáček - systém Multec používá krokový motor ovládající obtok vzduchu kolem škrticí klapky. Tlak paliva u systému Multec je nepatrně nižší než u systému Bosch Mono-Motronic, jeho hodnota činí cca 0,75 bar. Systém Multec může být rovněž vybaven regulací klepání a též recirkulací spalin z důvodu snížení emisí oxidů dusíku. Různé modifikace systému Multec se používaly převážně u vozů OPEL.

 

Vícebodové vstřikování paliva Bosch Motronic ME 7.5

• Řídicí jednotka Motronic ovládá systém vícebodového vstřikování paliva a systém plně elektronického zapalování s jednojiskrovými EFS cívkami. Jedná se o sekvenční vstřikování paliva, to znamená, že každý vstřikovací ventil je ovládán samostatně a palivo je tak efektivně dávkováno přímo do sacího zdvihu daného válce. Základním snímačem pro výpočet doby vstřiku je měřič hmotnosti nasávaného vzduchu, tzv. váha vzduchu. K dalším korekčním hodnotám patří teplota motoru, teplota nasávaného vzduchu, otáčky motoru a po zahřátí motoru aktuální složení výfukových plynů, snímaných lambda sondou. Systém Motronic ME 7.5 má elektronické ovládání plynu, to znamená, že řídicí jednotka motoru nastavuje škrticí klapku do požadované polohy pomocí servomotoru, a to na základně signálu ze snímače polohy plynového pedálu. Další výbavou systému Motronic ME 7.5 je odvětrání palivové nádrže do uhlíkového filtru, třícestný řízený katalyzátor, regulace klepání a zpětné vedení výfukových plynů. Od roku výroby 2001 je navíc povinnou výbavou tzv. OBD diagnostika neustále monitorující funkci všech komponentů, majících vliv na emise výfukových plynů. Vstřikování Motronic provádí vlastní diagnostiku řídicího systému a adaptuje se na aktuální provozní podmínky a technický stav motoru.

 

Obr. 4: Vstřikování paliva Motronic ME 7.5

 

• Doprava paliva: V palivové nádrži je elektrické palivové čerpadlo, které dopravuje palivo přes palivový filtr do tzv. palivové lišty se vstřikovacími ventily a regulátorem tlaku paliva, jež reguluje tlak paliva v závislosti na podtlaku v sacím potrubí. Při volnoběhu je tlak paliva cca 2,5 baru, při rychlé akceleraci se zvýší na cca 3 bary a při deceleraci naopak klesne na cca 2,3 baru. Korekce tlaku paliva v závislosti na zatížení motoru zajišťuje relativně konstantní rychlost proudění paliva přes otevřené vstřikovací ventily, neboť snížení podtlaku v sání způsobí zvýšení tlaku paliva v liště a naopak. Tím je zabezpečeno, že vypočítané době vstřiku odpovídá vždy stejné množství vstřikovaného paliva, bez ohledu na měnící se provozní podmínky. Novější palivové systémy mívají regulátor tlaku paliva jako součást palivového filtru. Odpadá tedy spojení se sacím potrubím a přepad paliva je vyveden přímo z filtru. Tlak paliva je v celém režimu provozu motoru konstantní, na hodnotě cca 3 bary. Měnící se rychlost proudění paliva přes otevřené vstřikovací ventily, způsobená měnícími se tlakovými poměry v sání, je zde kompenzována změnou vypočítané doby vstřiku, a to na základě informace ze snímače tlaku v sacím potrubí.

 

Obr. 5: Regulátor tlaku v palivové liště

 

Obr. 6: Regulátor tlaku v palivovém filtru

 

• Snímače zajišťující vstupní informace pro řídicí jednotku motoru

  • měřič hmotnosti nasávaného vzduchu

  • snímač otáček a polohy klikové hřídele

  • snímač polohy vačkové hřídele

  • snímač polohy škrticí klapky

  • snímač polohy plynového pedálu

  • snímač teploty chladicí kapaliny

  • snímač teploty nasávaného vzduchu

  • snímač klepání motoru

  • lambda sonda před katalyzátorem

  • lambda sonda za katalyzátorem (systémy s OBD diagnostikou)

  • spínač volnoběhu

  • spínač brzdového pedálu

  • spínač spojkového pedálu

  • napětí akumulátoru

• Akční členy ovládané řídicí jednotkou motoru

  • vstřikovací ventily

  • ventil odvětrání

  • ventil recirkulace spalin

  • servomotor škrticí klapky

  • EFS cívky s koncovými stupni

  • relé palivového čerpadla 

 

• Systém zpětného vedení výfukových plynů (recirkulace spalin)

  • Jedná se o doplňkový systém snižující emise oxidů dusíku (NOx). Systém přepouští část výfukových plynů zpět do sacího potrubí, tím dochází ke snížení spalovací teploty a omezení tvorby oxidů dusíku. Recirkulaci spalin ovládá řídicí jednotka motoru přes AGR ventil, který může být konstrukčně řešen jako pneumatický nebo elektrický. Pneumatický AGR ventil je ovládaný podtlakem od elektropneumatického měniče na základě ovládacích impulzů z řídicí jednotky motoru. Elektrický AGR ventil je řídicí jednotkou motoru ovládaný přímo.

 

         

1 - nasávaný vzduch ; 2 - snímač hmotnosti nasávaného vzduchu ; 3 - výfukové plyny ; 4 - zpětné vedení výfukových plynů ; 5 - AGR ventil ; 6 - elektropneumatický měnič ; 7 - řídicí jednotka motoru

Obr. 7: Systém recirkulace spalin

 

• Systém sekundárního vzduchu

  • Jedná se o doplňkový systém zlepšující emise výfukových plynů na studeném motoru. Systém funguje tak, že ihned po nastartování studeného motoru nastaví řídicí jednotka motoru pozdní okamžik zážehu a spustí vhánění vzduchu do oblasti sběrného výfukového potrubí. Tento zásah způsobí intenzivní dohořívání směsi v oblasti výfuku, dodatečné spálení přebytečného paliva vlivem nastavené bohaté směsi a hlavně okamžitý nárůst teploty, která zajistí rychlé aktivování lambda regulace a katalyzátoru. Hlavními komponenty systému jsou ventilátor a ventil sekundárního vzduchu. Ventil SV je otevíraný samočinně tlakem vzduchu nebo řízeně podtlakem.

 

1 - řídicí jednotka motoru ; 2 - vzduchový filtr ; 3 - ovládací relé ; 4 - ventilátor ; 5 - ventil sekundárního vzduchu (samočinný)

Obr. 8: Systém sekundárního vzduchu

 

Zdroje

• GSCHEIDLE, Rolf.  Příručka pro automechanika. 3. vyd. Praha: Sobotáles, 2007, 688 s. ISBN: 978-80-86706-17-7.
• Powerpointová prezentace BOSCH a ŠKODA pro pedagogické pracovníky.

Obrázky:

• Obr. 1: Vstřikování paliva Mono-Motronic. Powerpointová prezentace BOSCH a ŠKODA pro pedagogické pracovníky
• Obr. 2: Palivový systém Mono-Motronic. Powerpointová prezentace BOSCH a ŠKODA pro pedagogické pracovníky
• Obr. 3: Odvětrání palivové nádrže. Powerpointová prezentace BOSCH a ŠKODA pro pedagogické pracovníky
• Obr. 4: Vstřikování paliva Motronic ME 7.5. Powerpointová prezentace BOSCH a ŠKODA pro pedagogické pracovníky
• Obr. 5: Regulátor tlaku v palivové liště. Powerpointová prezentace BOSCH a ŠKODA pro pedagogické pracovníky
• Obr. 6: Regulátor tlaku v palivovém filtru. Powerpointová prezentace BOSCH a ŠKODA pro pedagogické pracovníky
• Obr. 7: Autor neznámý. Systém recirkulace spalin. [online]. [cit. 20.7.2014]. Dostupné na www:http://www.autorubik.sk/wp-content/uploads/2012/12/EGR.jpg
• Obr. 8: Systém sekundárního vzduchu. Powerpointová prezentace BOSCH a ŠKODA pro pedagogické pracovníky