1

DIAGNOZOWANIE SILNIKÓW O ZI

Budowa układu zasilania silnika o ZI

Budowa układów wtrysku bezpo�redniego

W odró�nieniu do silników z wtryskiem po�rednim, układ zasilania silników GDI zawiera dwie pompy i dwa regulatory ci�nienia. Pierwszy zestaw pompa–regulator odnosi si� do niskoci�nieniowego układu paliwowego, który dostarcza paliwo do drugiego, wysokoci�nieniowego zestawu pompa–regulator. Układ wtryskowy uzupełnia szyna paliwowa i wtryskiwacze.

2

Schemat układu wtryskowego silników z wysokoci�nieniowym wtryskiem benzyny

Wygl�d elementów układu wtryskowego HPDI firmy Siemens

W przeciwie�stwie do wtryskiwaczy montowanych w kolektorze dolotowym, w przypadku bezpo�redniego wtrysku benzyny wtryskiwacze montowane s� w głowicy cylindra. W celu uzyskania odporno�ci na zderzenia oraz zapewnienia trwało�ci monta�u, szyny paliwowe wykonuje si� z metalu, podobnie jak zł�czki i pozostałe elementy hydrauliczne. Po zamontowaniu listwy zasilaj�cej na głowicy, poło�enie wtryskiwaczy jest niezmienne (zdeterminowane konstrukcj� silnika). Powoduje to w konsekwencji szereg trudno�ci monta�owych i testowych. Podczas projektowania układu dolotowego, układu paliwowego oraz głowicy silnika nadrz�dnym celem jest maksymalne konstrukcyjne zintegrowanie tych systemów tak, aby uzyska� mo�liwie zwart� konstrukcj� silnika. W zwi�zku z tym stosuje si� nieskomplikowane kształty elementów oraz minimalizuje liczb� zł�czek

3

Schemat układu wtryskowego silnika Mitsubishi GDI

Szyna paliwowa systemu wtrysku HPDI firmy Siemens

4

Diagnozowanie układu paliwowego

Nieprawidłowa regulacja lub zły stan techniczny ga�nika

a. Sprawdzi� i wyregulowa�: - pr�dko�� obrotow� biegu jałowego, skład mieszanki na tej pr�dko�ci, - poziom paliwa w komorze pływakowej, - działanie ci�gła i przepustnic ssania; (czy s� całkowicie otwarte przy opuszczonej d�wigience steruj�cej na tunelu), - dysze paliwowe (czy s� oryginalne i nie rozkalibrowane), - dysze powietrzne, - działanie pompki przy�pieszaj�cej b. Sprawdzi� pływak ga�nika (czy nie jest nieszczelny, p�kni�ty itp.). Pływak uszkodzony wymieni�. c. Sprawdzi� zaworek iglicowy dopływu paliwa do komory pływakowej i jego gniazdo. Zaworek zu�yty i nieszczelny wymieni�. d. Sprawdzi� mocowanie ga�nika do kolektora ss�cego. Uszkodzon� uszczelk�, podkładk� wymieni� na nowe. e. Sprawdzi� luz promieniowy przepustnic. Przy nadmiernym luzie dokona� naprawy. f. Sprawdzi� mocowanie pompy paliwa. Uszkodzon� izolacj�, podkładk� wymieni� na now�.

Nieszczelne przewody paliwowe

a. Sprawdzi� stan wszystkich przewodów układu paliwowego. Przewody pop�kane i nieszczelne wymieni� b. Sprawdzi� mocowanie przewodów układu paliwowego za pomoc� opasek zaciskowych, które powinny by� na wszystkich kró�cach ga�nika, pompy paliwa itp.

Niesprawna, uszkodzona pompa paliwa

Sprawdzi� stan techniczny elementów pompy. Sprawdzi� ci�nienie tłoczenia pompy i jej wydatek. Uszkodzone cz��ci pompy wymieni�

Zanieczyszczony wkład filtru powietrza

Sprawdzi� stan wkładu. Wkład zanieczyszczony wymieni� na nowy

5

Kontrola układu zasilania przy zastosowaniu analizy składu spalin

Skład spalin emitowanych przez silnik zale�y od czynników konstrukcyjnych,

eksploatacyjnych, stanu technicznego i nastaw regulacyjnych silnika. Spalanie

mieszanek paliwowych o ró�nym składzie daje w efekcie ró�ny skład spalin.

6

Metody badania spalin • metoda przewodno�ci cieplnej - wykorzystuje si� ró�nic� w przewodno�ci

cieplnej spalin w zale�no�ci od ich składu. Generalnie, przewodno�� cieplna

ro�nie dla coraz bogatszych mieszanek, co wi��e si� ze wzrostem koncentracji

CO. Odwodnione, ochłodzone i przefiltrowane spaliny zasysa si� do komory

pomiarowej, w której znajduje si� rozgrzany drut platynowy. W zale�no�ci od

własno�ci spalin drut zostaje bardziej lub mniej ochłodzony. W miar� wzrostu

stopnia ochłodzenia, zmniejsza si� jego rezystancja. Pomiar rezystancji

wykonywany jest przez mostek rezystancyjny ze wska�nikiem wychyłowym;

• metoda oparta na pomiarze ciepła reakcji chemicznej - mierzy si� wzrost

temperatury w komorze pomiarowej, który jest wynikiem dopalania CO i H2.

Dopalanie wyst�puje w okolicach rozgrzanego drutu platynowego, który spełnia

rol� katalizatora i jednocze�nie zmienia rezystancj� w zale�no�ci od ilo�ci ciepła

uzyskanego z dopalenia. Pomiar rezystancji wykonywany jest przy pomocy

mostka rezystancyjnego;

• metoda oparta na absorpcji promieniowania podczerwonego - absorpcja pro-

mieniowania podczerwonego przez CO powoduje przyrost temperatury spalin.

Dwie komory: z gazem wzorcowym i ze spalinami s� poddane działaniu

promiennika podczerwieni. Oddzielaj�ca te komory elastyczna przepona

odkształca si� w zale�no�ci od ró�nicy ci�nie�. Pomiar odkształcenia przepony

mo�e by� wykonany przy pomocy elektrycznego przetwornika przemieszczenia

lub napr��enia. Jest to metoda daj�ca najdokładniejsze wyniki.

O działaniu układu zasilania na podstawie analizy spalin mo�na wnioskowa�

tylko wówczas, gdy silnik znajduje si� w dobrym stanie technicznym i jest

rozgrzany.

7

Schemat stanowiska do badania spalin

Wykonanie pomiaru:

1. sprawdzi� stan układu TPC, układu zapłonowego, rozrz�du, parametry pracy

pompy paliwowej;

2. poł�czy� stanowisko pomiarowe wg instrukcji przyrz�du;

3. dokonywa� odczytów dla poszczególnych zakresów pracy ga�nika - w zakresie

działania układu biegu jałowego wskazania analizatora winny si� zawiera� w

granicach 12 - 13, w zakresie �rednich obrotów (układ główny) nast�puje

zubo�enie mieszanki, przy wysokich obrotach analizator wskazuje 14 - 14,5.

Je�eli ga�nik jest wyposa�ony w oszcz�dzacz, przy pełnym otwarciu

przepustnicy wskazanie winno wynosi� ok.13. Przy gwałtownym otwieraniu

przepustnicy działa pompka przyspieszacza, analizator wskazuje wzbogacenie

mieszanki do 6. Podobne wyniki powinno da� wł�czenie urz�dzenia

rozruchowego przy rozgrzanym silniku;

4. przeprowadzi� kontrol� filtra powietrza - w tym celu odczyta� wskazania

analizatora przy �rednich obrotach silnika, wymontowa� filtr powietrza; ró�nica

wskaza� nie powinna przekracza� 0,5 dla filtra

8

Ocena stanu technicznego układu zasilania:

Wyniki pomiarów Diagnoza

Zbyt bogata mieszanka Zbyt wysoki poziom paliwa w komorze

pływakowej; s�czenie pompki

przyspieszacza; dławienie przepływu

powietrza przez filtr; rozkalibrowanie;

nieodpowiednie dysze paliwa;

nieszczelno�ci zaworka pływakowego

w komorze pływakowej

Zbyt uboga mieszanka Nieszczelno�ci w kolektorze

dolotowym; zatkanie dyszy biegu

jałowego; zanieczyszczenie dyszy

głównej

Dławienie si� silnika przy gwałtownym

otwarciu przepustnicy lub zatrzymanie

si� silnika

Nale�y wyregulowa� układ biegu

jałowego

9

Wykrywanie usterek w układzie wtryskowym silnika o zapłonie iskrowym

�

�

Okazuje si�, ze przy pomocy jednego drucika i w miar� sprawnych oczu mo�na w prosty sposób rozpozna� rodzaj usterki w układzie wtryskowym i zapłonowym. Wszystkie benzynowe silniki Astry wyposa�one s� w elektronicznie sterowany wtrysk paliwa. Mikroprocesor w urz�dzeniu steruj�cym rozpoznaje usterki w układzie wtryskowym i zapłonowym, takie jak uszkodzony czujnik, lu�ny wtyk, zerwane poł�czenie, lub zwarcie do masy. Kod usterki jest natychmiast zapami�tany w pami�ci urz�dzenia steruj�cego. W tym samym czasie zapala si� lampka kontrolna (�ółta z rysunkiem silnika) w zestawie wska�ników. Je�eli usterka pojawiła si� tylko jednorazowo, to lampka kontrolna nie zapala si� po ponownym wł�czeniu zapłonu, jednak jej kod pozostaje w pami�ci. Usuni�cie kodu usterki z pami�ci nast�puje po 20 kolejnych prawidłowych uruchomieniach silnika, podczas których dana usterka nie wyst�piła, a tak�e, gdy akumulator pozostawał odł�czony przez dłu�ej ni� 10 sek. Odczytanie kodu usterki jest spraw� bardzo prost�. Przede wszystkim nale�y wył�czy� silnik. Nie wolno jednak odł�cza� akumulatora, poniewa� brak napi�cia przez ponad 10 sekund spowoduje wykasowanie pami�ci z kodami usterek. Nast�pnie nale�y zewrze� odpowiednie styki w zł�czu diagnostycznym (ALDL - ang. Assembly Line Diagnostic Link). W przypadku Astry i Astry Classic zł�cze to znajduje si� w kabinie, z lewej strony w skrzynce z bezpiecznikami, natomiast w Astrze II gniazdo jest zlokalizowane mi�dzy d�wigniami: zmiany biegów i hamulca r�cznego (dost�p po podwa�eniu osłony od strony d�wigni zmiany biegów) W zale�no�ci od modelu, roku produkcji i typu silnika mog� wyst�powa� ró�ne wersje tego zł�cza: 10-pinowe i 16-pinowe. Rozkład wyprowadze� wraz z oznaczeniami znajduje si� na ilustracjach poni�ej.

10

Zł�cze diagnostyczne

10-pinowe Zł�cze diagnostyczne

16-pinowe W celu rozpocz�cia procedury wywoływania kodów usterek nale�y zewrze� piny oznaczone na rysunku kolorem czerownym. W zale�no�ci od zł�cza s� to piny: A i B w gnie�dzie 10-pinowym oraz 5 i 6 w gnie�dzie 16-pinowym. Uwaga! Nie wolno zwiera� ze sob� innych styków, poniewa� grozi to uszkodzeniem jednostki steruj�cej. Nast�pnie nale�y wł�czy� zapłon (ale nie uruchamia� silnika). Kod usterki przekazywany jest przez błyski wcze�niej wspomnianej lampki kontrolnej. Kod jest dwucyfrowy, ale jest powtarzany trzykrotnie na wypadek, gdyby kto� nie zd��ył go odczyta�. Jeden krótki błysk oznacza cyfr� 1, dwa krótkie błyski w odst�pie około 0,5 sekundy - cyfre 2, trzy krótkie błyski w odst�pie około 0,5 sekund - cyfr� 3 itd. Mi�dzy cyframi wyst�puje 1 sekunda przerwy. Po obu cyfrach nast�puj� 3 sekundy przerwy i kod jest powtarzany. Potem znowu 3 sekundy i powtórka. Po nast�pnych 3 sekundach pojawia si� kolejny kod. W pierwszej kolejno�ci zawsze wy�wietlany jest kod 12 (jeden krótki błysk, sekunda przerwy, dwa krótkie błyski w odst�pie pół sekundy - kod jest oczywi�cie powtarzany trzykrotnie w odst�pach trzech sekund), informuj�cy o rozpocz�ciu procedury odczytu pami�ci usterek. Je�li jakie� usterki zostały zapami�tane to s� wy�wietlane w kolejno�ci rosn�cej. Je�li jednak nie było �adnych usterek to wy�wietlany jest ci�gle kod 12. Po zako�czeniu odczytu pami�ci usterek nale�y wył�czy� zapłon i wyj�� drut z gniazda diagnostycznego.

11

Niedomagania układu zasilania silników o zapłonie iskrowym

Do podstawowych zada� stawianych przed urz�dzeniami zasilaj�cymi nale�y

zaliczy� uzyskanie wła�ciwego składu mieszanki paliwowo–powietrznej

zapewniaj�cego wymagane własno�ci silnika oraz odpowiedniego rozkładu

przestrzenno–czasowego składu mieszanki w cylindrze (jednorodnego w

systemach homogenicznych i uwarstwionego w systemach heterogenicznych).

Zadanie układu zasilania polega na doprowadzeniu paliwa znajduj�cego si� w

zbiorniku do wn�trza poszczególnych cylindrów silnika. Zale�nie od sposobu

doprowadzania paliwa do cylindrów silnika najogólniej rozró�nia si�:

- zasilanie ga�nikowe

- zasilanie wtryskowe (coraz powszechniej stosowane w silnikach o

zapłonie iskrowym)

Niedomagania układu zasilania paliwem mog� wynika� z najrozmaitszych

niesprawno�ci zasadniczych jego zespołów składowych; czyli:

- zbiornika paliwa

- przewodów paliwowych

- pompy paliwa

- ga�nika

- układu wtryskowego

- układu steruj�cego wtryskiem

- filtrów powietrza

- układu ss�co-wydechowego

Objawy i powody niedomaga� układu zasilania ga�nikowego i wtryskowego

rozró�nia si� zasadniczo i w zwi�zku z tym s� rozpatrywane oddzielnie. Jedyne

przyczyny i objawy usterek zbiorników paliwa, przewodów i filtrów powietrza

ga�nikowych i wtryskowych układów zasilania s� do�� podobne.

12

Ga�nikowy układ zasilania powinien doprowadza� do wn�trza cylindrów silnika

mieszank� paliwa z powietrzem w skali 14,7:1, dostosowuj�c wci�� jej skład

odpowiednio od chwilowych warunków pracy silnika.

Najcz��ciej spotykane niedomagania:

- nieszczelno�� zbiornika paliwa

- zanieczyszczenie zbiornika paliwa

- zanieczyszczenie zaworków (odpowietrznika zbiornika) w pokrywie

wlewu zbiornika

- niedomagania paliwowskazu (bł�dny odczyt poziomu paliwa)

- zanieczyszczenie przewodów paliwa

- zanieczyszczenie filtrów paliwa

- nieszczelno�� przepony paliwa

- nieszczelno�� zaworków pompy paliwa

- uszkodzenie lub p�kni�cie d�wigni nap�du pompy paliwa

- osłabienie lub p�kni�cie spr��yny przepony pompy paliwa

- zbyt silne parowanie paliwa

- zanieczyszczenie filtru siatkowego

- nieszczelno�� kanału powietrza

- nieszczelno�� zaworu iglicowego

- nieszczelny pływak

- zanieczyszczenie dysz ga�nika

- niewła�ciwa regulacja urz�dzenia biegu jałowego

- nieprawidłowe ustawienie zderzaka ograniczaj�cego przymkni�cie

przepustnicy

- nieprawidłowe ustawienie iglicy głównej dyszy paliwa

- nieprawidłowa regulacja pompki przyspieszaj�cej

- zakleszczenie przepustnicy

- niewła�ciwe ustawienie podgrzewacza mieszanki

13

- niedomagania ogranicznika pr�dko�ci maksymalnej silnika

- zanieczyszczenie filtra powietrza

- nieszczelno�� komory pływakowej ga�nika

Naprawa wy�ej wymienionych uszkodze� coraz cz��ciej ogranicza si� tylko

do wymiany uszkodzonych elementów układu zasilania, gdy� naprawa

cz�sto okazuje si� zbyt kosztowna lub po prostu niemo�liwa do wykonania.

W nowoczesnych układach zasilania sterowanych programowo usterki wykrywa

si� testerem cyfrowym a nast�pnie koryguje w miar� wyst�pienia niedomaga�

zmieniaj�c np. k�t wyprzedzenia wtrysku, uruchomienie pompy paliwa przez

przaka�nik, sterowanie przepustnic�, sterowanie dawki paliwa, po przez

wprowadzenie odpowiedniego kodu do sterownika.

Z punktu widzenia ekonomii eksploatacji samochodów najkorzystniej byłoby,

gdyby silnik pracował ze zmiennym współczynnikiem nadmiaru powietrza, tym

wi�kszym im mniejsze jest zapotrzebowanie mocy. Poniewa� wraz ze zubo�eniem

mieszanki po przekroczeniu l» 1,3 wzrasta zagro�enie brakiem palno�ci stref

poło�onych w pobli�u �wiecy zapłonowej, w gr� wchodz� jedynie silniki z

uwarstwieniem mieszanki, w których sumaryczny współczynnik nadmiaru

powietrza w znaczny sposób mo�e przekracza� warto�� l =1,5. Zadawana warto��

współczynnika nadmiaru powietrza zale�y od przyj�tego wska�nika jako�ci.

Zwykle pod uwag� bierze si� poziom toksyczno�ci gazów spalinowych, zu�ycie

paliwa oraz u�yteczny moment obrotowy. Spalanie mieszanek stechiometrycznych

przy równoczesnym u�yciu katalizatora trójdro�nego jest kompromisem

pozwalaj�cym spełni� wymagania w zakresie toksyczno�ci spalin, jednak�e

kosztem zwi�kszonego zu�ycia paliwa, a wi�c zarówno i zwi�kszonej emisji

dwutlenku w�gla i ograniczenia mo�liwych osi�gów silników. Niemo�liwe jest

osi�gni�cie optymalnej warto�ci ka�dego ze wska�ników.

14

Zasadniczym zadaniem, które stawia si� przed systemem sterowania silnika

spalinowego jest automatyzacja pracy silnika. Oznacza to, �e podstawowe

funkcje steruj�ce, które �wiadomie wykonywał operator (kierowca)

przejmowane s� przez sterownik. Pełnej automatyzacji najszybciej doczekało si�

sterowanie zapłonem ze wzgl�du na szczególne wymagania czasowe dotycz�ce

pocz�tku wyładowania elektrycznego w komorze spalania.

Warunki palno�ci mieszanki wymuszaj� odpowiedni skład mieszanki paliwowo-

powietrznej. Wymagania proekologiczne spowodowały, �e funkcje zasilania

silnik w paliwo zostały całkowicie zautomatyzowane (cho� do niedawna

spotykane było r�cznie uruchamiane ci�gno wzbogacania mieszanki podczas

zimnego rozruchu). Regulacja dawki paliwa realizowana jest przez

elektroniczne urz�dzenia wtrysku benzyny.

W ostatnim okresie równie� funkcja regulacji napełniania (doboru masy

powietrza do wymaga� mocy silnika) jest całkowicie przejmowana przez system

sterowania.

Te trzy podstawowe funkcje steruj�ce: sterowanie napełnianiem, sterowanie

wtryskiem oraz sterowanie zapłonem stanowi� niezb�dny element

współczesnych układów sterowania samochodowymi silnikami o zapłonie

iskrowym.

15

Ochrona i diagnostyka Współczesne systemy sterowania silnikami spalinowymi o zapłonie iskrowym

to układy o du�ym stopniu zło�ono�ci. Z jednej strony oznacza to niebezpiecze�

stwo pogorszenia si� niezawodno�ci, spowodowanego rosn�c� liczb� elementów

składowych. Z drugiej jednak strony mo�liwe staje si� autodiagnozowanie

(diagnozowanie prowadzone przez sam sterownik) nie tylko układów

elektronicznych ale i mechanicznych silnika. Procedury diagnostyczne stanowi�

bardzo wa�ny fragment algorytmu sterowania. Wyniki diagnozy przekazywane

s� kierowcy (jako ostrze�enia) oraz urz�dzeniom zewn�trznym (kontrolnym i

warsztatowym). Rozwój algorytmów diagnostycznych wywodzi si� od

pierwszych systemów diagnostyki pokładowej nazwanych OBD I (ang. - On

Board Diagnosis). W systemie tym istniej� procedury sprawdzaj�ce poziom

sygnałów elektrycznych pochodz�cych od czujników pokładowych, warto�ci

parametrów programu sterowania oraz poziom sygnałów elektrycznych układów

wykonawczych. Przeprowadzana jest równie� autokontrola kodu programu

steruj�cego (polegaj�ca na zliczaniu sumy bajtów wchodz�cych w skład pami�ci

stałej sterownika). System alarmuje kierowc� samochodu o wyst�pieniu

pogorszenia si� stanu technicznego pewnych elementów systemu sterowania.

Kryteria okre�laj�ce próg wyst�pienia bł�du ka�dego z elementów ustala na

takim poziomie, �e przekroczenie go jest rejestrowane w systemie

autodiagnostyki jako bł�d w postaci kodu diagnostycznego. Wykrycie bł�du

sygnalizowane jest poprzez zapalenie si� lampki ostrzegawczej, znajduj�cej si�

na kokpicie kierowcy. Przykład działania algorytmu autodiagnostyki opisano w

skrócie poni�ej.

Aby unikn�� przypadkowych alarmów wprowadzono algorytm kwalifikacji

zauwa�onego bł�du jako bł�d przypadkowy, chwilowy lub stały. Ustalono sze��

stanów bł�du (od I do VI) oraz cztery poziomy licznika wyst�pienia bł�du L

(L1, L2, L3, L4). Licznik L jest zwi�kszany lub zmniejszany o 1 w odst�pach

16

czasu Dt w zale�no�ci od tego, czy wykryto bł�d. Po przekroczeniu warto�ci L2

uwa�any jest za bł�d chwilowy, po przekroczeniu warto�ci L4 za bł�d stały.

Stan bł�du przyjmuje wówczas stany odpowiednio III i IV. Lampka kontrolna

zapalana jest dopiero po zakwalifikowaniu bł�du jako stały, jest on wówczas

zapisywany w pami�ci sterownika.

Przebieg czasowy kwalifikacji bł�du jako przypadkowego, chwilowego lub stałego w oparciu o warto�� licznika wyst�pie� bł�du L Poniewa� przed rozruchem program steruj�cy nie jest w stanie wykry� bł�du,

dla bezpiecze�stwa lampka ostrzegawcza jest wł�czona, stan bł�du przyjmuje

stan I. Po udanym uruchomieniu silnika lampka ga�nie, licznik L przyjmuje 0,

stan bł�du ustalany jest jako II. Wykryciu bł�du powoduje przyj�cie stanu bł�du

III. Wzrost warto�ci licznika skutkuje podwy�szaniem klasy bł�du. W celu

eliminowania przypadkowo�ci wprowadzono dwie warto�ci po�rednie licznika

L1 i L3, które s� przypisywane w chwilach, gdy nast�puje zmiana wyniku

poszukiwania bł�du.

17

Schemat przej�cia pomi�dzy stanami wykrycia bł�du pokazuje poni�szy

rysunek.

Schemat przej�cia pomi�dzy stanami wykrycia bł�du Nast�pnym krokiem rozwoju było opracowanie nowej (drugiej) generacji

systemów autodiagnostycznych - systemu nazwanego OBD II. Celem tego

systemu jest stworzenie efektywnych, uniwersalnych metod monitorowania

elektronicznego układu sterowania silnikiem oraz elektronicznego układu

kontroli emisji spalin. Główn� uwag� zwrócono na niebezpiecze�stwo wzrostu

emisji toksycznych składników spalin. W tym celu analizuje si� poprawno��

spalania w kolejnych cyklach silnikowych (wykrywanie tzw. wypadania

zapłonów) czy te� sprawno�� działania katalizatora (wykrywanie braku

tłumienia oscylacji składu spalin opuszczaj�cych katalizator).

18

Nast�pnym krokiem rozwoju jest system trzeciej generacji OBD III, który ma

umo�liwi� automatyczne powiadamianie (drog� radiow�) odpowiednich słu�b o

wyst�pieniu usterki zagra�aj�cej �rodowisku naturalnemu.

Wykorzystuj�c obecno�� mikrokomputerowego sterownika, do systemu sterowania wprowadza si� zadania automatycznej ochrony elementów silnikowych przed zniszczeniem. Jako przykłady mo�na poda� system wykrywania spalania detonacyjnego (ochrona silnika przed negatywnymi skutkami fal detonacyjnych w komorze spalania) lub ochrony katalizatora przed zniszczeniem termicznym (czujnik temperatury spalin). Zapewnienie niezawodnej pracy silnika oznacza równie�, �e elektroniczny moduł steruj�cy powinien, oprócz swoich podstawowych funkcji steruj�cych, mie� mo�liwo�� przesyłania wyników przeprowadzonej kontroli do zewn�trznego urz�dzenia diagnostycznego. Praktycznie ka�dy produkowany obecnie system sterowania silnikiem jest wyposa�ony w specjalny interfejs słu��cy do komunikacji z wyspecjalizowanymi urz�dzeniami diagnostycznymi.

Schemat zada� algorytmu steruj�cego silnikiem z dodaniem zada� autodiagnostyki i ochrony silnika Zastosowanie procedur ochrony i autodiagnostycznych zwi�ksza zakres zada� algorytmu steruj�cego silnikiem. Do poprzedniego schematu dodajemy: sygnały zewn�trzne wymuszaj�ce udost�pnienie informacji o stanie diagnostycznym obiektu, grup� sygnałów wyj�ciowych oznaczon� DIAG (informacje diagnostyczne do lampki ostrzegawczej i warsztatowych urz�dze� zewn�trznych), grup� czujników CzO dostarczaj�cych informacji o chronionych elementach (czujnik spalania stukowego, czujnik temperatury spalin) oraz nowe zadania sterownika - procedury diagnostyczne.

19

Obsługa urz�dze� proekologicznych

Motoryzacja posiada znacz�cy udział w emisji zanieczyszcze�, powstałych

w wyniku spalania i parowania paliw w�glowodorowych. Ocenia si�, �e

ska�enie �rodowiska przez motoryzacj� w krajach wysoko uprzemysłowionych

wynosi od 60% do 80%. Do celu sterowania (minimum zu�ycia paliwa) oraz

ograniczenia niestabilno�ci momentu obrotowego doszły nowe ograniczenia

dotycz�ce poziomu toksyczno�ci spalin samochodowych. W zwi�zku z tym

stosowanych jest wiele rozwi�za� i układów maj�cych na celu obni�enie emisji

toksycznych gazów silnikowych (nazywanych w niniejszym rozdziale

urz�dzeniami proekologicznymi):

• stosowanie katalizatora trójfunkcyjnego wraz ze sterowaniem wtryskiem

paliwa w układzie p�tli zamkni�tej,

• recyrkulacja spalin,

• układ odprowadzania par paliwa,

• układ dodatkowego powietrza.

Najwa�niejszym ze �rodków zmierzaj�cych do obni�enia zawarto�ci zwi�zków

toksycznych w spalinach jest stosowanie układu obejmuj�cego katalizator

trójfunkcyjny oraz jeden lub dwa czujniki st��enia tlenu w spalinach (sondy l).

Ze wzgl�du na ograniczone zdolno�ci utleniaj�co–redukuj�ce katalizatora

istnieje konieczno�� regulacji składu mieszanki wokół warto�ci

stechiometrycznej.

W celu ograniczenia emisji tlenków azotu, spaliny s� kierowane specjalnym

przewodem z kolektora wylotowego do układu dolotowego. Powstał�

mieszanin� gazów składaj�c� si� ze �wie�ego powietrza i spalin moduł steruj�cy

miesza ze zmniejszon� ilo�ci� paliwa dawkowan� przez układ paliwowy

w układzie p�tli zamkni�tej. Zwi�kszanie masy gazu roboczego obni�a

20

temperatur� spalania i powoduje zmniejszenie wydzielania tlenków azotu nawet

o 30%.

Układ odprowadzania par paliwa ma za zadanie odprowadzenie par paliwa

nagromadzonych na lustrem paliwa w zbiorniku do cylindrów, gdzie zostaj�

spalone. Spaliny zasysane do kolektora dolotowego przechodz� przez pojemnik

z w�glem aktywnym. Redukuje si� w ten sposób emisj� w�glowodorów ze

zbiornika paliwa do atmosfery.

Układ powietrza dodatkowego (czasem nazywany układem powietrza wtórnego)

jest uruchamiany na krótki czas podczas rozgrzewania silnika. Za

po�rednictwem tego układu �wie�e powietrze jest wtłaczane bezpo�rednio do

poszczególnych kanałów wylotowych w głowicy silnika, umo�liwiaj�c

utlenianie niespalonych w�glowodorów i tlenku w�gla. Dodatkowa porcja tlenu

(a tym samym wysoka temperatura spalin) powoduje tzw. efekt dopalania.

Podczas trwania tego procesu temperatura spalin nadal wzrasta i podczas fazy

rozgrzewania silnika katalizator szybciej osi�ga temperatur� robocz�. Tym

samym zawarto�� substancji toksycznych w spalinach ulega zmniejszeniu.

Schemat zada� algorytmu steruj�cego silnikiem z dodaniem zadania obni�enia

toksyczno�ci emisji gazów silnikowych (spalin i oparów benzyny)

21

Wy�ej wymienione rozwi�zania i układy kontroli toksyczno�ci spalin stosowane

s� w ró�nych kombinacjach w zale�no�ci od pojemno�ci skokowej silnika lub

stosowanego układu sterowania prac� silnika. Zastosowanie układów maj�cych

na celu obni�enie emisji toksycznych gazów silnikowych rozszerza schemat

zada� algorytmu steruj�cego silnikiem o zadanie sterowania tymi urz�dzeniami

– grup� sygnałów wyj�ciowych oznaczon� TOX (poziom emisji toksycznych

składników spalin), grup� układów wykonawczych UWE (zawór recyrkulacji

spalin, zawór upustu par paliwa ze zbiornika z w�glem aktywowanym, pompa

powietrza dodatkowego oraz zawór powietrza dodatkowego), grup� czujników

CzE dostarczaj�cych informacji ułatwiaj�cych sterowanie urz�dzeniami

proekologicznymi (czujniki składu spalin, czujnik ci�nienia par paliwa) oraz

nowe zadania sterownika – procedury steruj�ce nazwane tu procedurami

ekologicznymi.

Skład mieszaniny palnej okre�lany jest najcz��ciej w oparciu o st��enie tlenu w

spalinach przy pomocy czujnika tlenu – sondy l . Sonda l jest miernikiem składu

mieszanki działaj�cym w sposób po�redni. Elektroda stykaj�ca si� ze spalinami

pokryta jest substancj� katalityczn�, dzi�ki temu w otoczeniu elektrody powstaje

równowaga stechiometryczna. St��enie tlenu w pobli�u elektrody odpowiada

sytuacji, jaka miałaby miejsce w przypadku całkowitego i zupełnego spalenia

paliwa. Czujnik tlenu (sonda l) ma dwie powa�ne wady: długi czas odpowiedzi

na zmian� składu mieszanki poł�czony ze skokow� charakterystyk� oraz

u�rednianie pomiaru dla wszystkich cylindrów.

22

Cyfrowe testery silników

MOT 151

Przeno�ny tester silników zasilany z akumulatora 12 V badanego samochodu. Tester wyposa�ony jest w cztery programy diagnostyczne przeznaczone do testu silnika, pomiarów multimetrowych, testu wtrysku paliwa i analizy spalin. Przy zastosowaniu dodatkowego Diesel-Adaptera mo�na mierzy� dynamiczny pocz�tek tłoczenia i regulacj� wtrysku paliwa w silnikach z zapłonem samoczynnym. Do testem mo�na dodatkowo podł�czy� drukark� protokołow� oraz analizator spalin dzi�ki czemu otrzymuje si� wielofunkcyjny tester do szybkiej kontroli przed i po naprawie.

MOT 240

Przeno�ny tester silników z oscyloskopem cyfrowym zasilany z akumulatora 12 V badanego samochodu. Tester wyposa�ony jest w zespół pomiarowy zintegrowany z ekranem ciekłokrystalicznym, elementami obsługowymi i uchwytem sond pomiarowych. Tester ten ma zastosowanie do wszystkich testów silnika, elektryki i elektroniki samochodowej. Przy u�yciu wbudowanego oscyloskopu cyfrowego mo�na w bardzo łatwy sposób obserwowa� i analizowa� zmiany napi�� w obwodzie pierwotnym i wtórnym układu zapłonowego. Poprzez doł�czenie dodatkowego analizatora spalin otrzymuje si� kompletny system diagnostyczny.

23

MOT 250

Komfortowy tester silników z oscyloskopem cyfrowym składaj�cy si� z zespołu wy�wietlacza i obsługi oraz z zespołu pomiarowego z uchwytem sond pomiarowych. Tester przeznaczony jest do monta�u w specjalnym wózku, w którym mo�na dodatkowo montowa� analizator spalin, drukark� protokołow�, szafk� narz�dziow� i dodatkowe schowki. Po zainstalowaniu dodatkowego komputera PC otrzymuje si� kompletny system informacyjny i system analizy spalin.

Systemy testowania układów z samodiagnoz�

KTS 500

Przeno�ny tester do elektronicznych systemów z samodiagnoz� na bazie komputera PC. Tester KTS 500 mo�na rozbudowa� do pełnego systemu informacyjno-diagnostycznego. Wszystkie informacje wy�wietlane s� na du�ym ekranie ciekłokrystalicznym. Po zainstalowaniu tzw. karty KTS (karty protokołów komunikacyjnych) i specjalistycznych kabli poł�czeniowych mo�liwy jest odczyt danych z elektronicznych sterowników i ich pami�ci bł�dów, wy�wietlanie zmierzonych warto�ci fizycznych, programowanie sterowników, uaktywnianie elementów wykonawczych i sterowanie ró�nymi funkcjami sterowników. Dodatkowo do wykrytych bł�dów mog� by� wy�wietlane miejsca zabudowy elementów, warto�ci kontrolne elementów, schematy elektryczne i inne szczegółowe informacje. Wbudowany do testera KTS 500 multimetr umo�liwia bezpo�rednie wykonywanie pomiarów badanych elementów. Zasilanie testera KTS 500 dost�pne jest poprzez zł�cze diagnostyczne z samochodu, wbudowanego akumulatora lub zewn�trznego zasilacza sieciowego.