Zasada działania układów wtryskowych silników benzynowych/układu Opel-Twinport (Opel Corsa C)

Informacje ogólne

1. Już na początku rozwoju motoryzacji, przy projektowaniu silników spalinowych, wykazano zależność sprawności spalania i tym samym zwrotu energii wewnętrznej mieszanki roboczej od proporcji paliwa i powietrza w jej składzie. Aby zapewnić maksymalną efektywność pracy silnika, konieczne jest zachowanie ściśle określonej proporcji, która musi być zachowana we wszystkich trybach pracy silnika. To z kolei prowadzi do oszczędności paliwa.

2. Zachowanie tej proporcji jest szczególnie ważne w przypadku silników benzynowych. Obecnie wszystkie silniki benzynowe czołowych producentów samochodów są wyposażone w elektronicznie sterowany układ wtryskowy.

3. Przy tej metodzie tworzenia mieszanki, powietrze niezbędne do spalania paliwa dostaje się przez filtr powietrza i przez przepustnicę do kolektora dolotowego. Ilość powietrza wchodzącego ustalana jest przez odpowiedni czujnik.

4. Paliwo jest zasysane ze zbiornika przez pompę elektryczną, przepuszczane przez filtr paliwa i podawane do przewodu dystrybucyjnego paliwa. Za pomocą wtryskiwaczy paliwo jest wtryskiwane do kolektora dolotowego, znajdującego się przed zaworami dolotowymi cylindrów, gdzie miesza się ze strumieniem powietrza.

5. Moduł sterujący silnikiem, obserwując sekwencję zapłonu, reguluje czas otwarcia kanałów wtryskiwaczy, a tym samym ilość wtryskiwanego paliwa w zależności od ilości powietrza i obciążenia silnika. Dodatkowo ECM steruje przepustnicą, regulując w razie potrzeby ilość dostarczanego powietrza.



6. Początkowo, aby określić ilość paliwa dostarczanego do cylindrów silnika, mierzono jedynie przepływ powietrza dolotowego. Stopniowo jednak identyfikowano nowe zależności wpływające na efektywność spalania paliwa, a wymagania dotyczące toksyczności spalin stawały się coraz bardziej rygorystyczne, co prowadziło do komplikacji układów sterowania silnikiem.

7. Nowoczesne układy sterowania wtryskiem paliwa to złożony zestaw czujników, jednostek sterujących, siłowników i obwodów elektronicznych (patrz przym. ilustracje). Poniżej znajduje się opis zasad działania niektórych z nich:

• Czujnik położenia pedału gazu jest wbudowany w zespół pedałów. Czujnik wysyła odpowiedni sygnał elektryczny do modułu sterującego silnikiem (ECM), ustawiając wartości wymaganego trybu jazdy pojazdu;
• Moduł sterowania przepustnicą zawiera siłownik (silnik krokowy) i potencjometru zaworowego. Silnik elektryczny reguluje położenie przepustnicy i pozwala na utrzymanie stałej prędkości obrotowej biegu jałowego niezależnie od podłączenia dodatkowych odbiorników. Potencjometr przesyła do modułu ECM informację o aktualnej wartości kąta montażu przepustnicy;
• Czujnik położenia wałka rozrządu dostarcza modułowi ECM informacji o momencie zapłonu w pierwszym cylindrze silnika, co umożliwia zsynchronizowanie momentu zapłonu i sekwencji wtrysku w pozostałych cylindrach;
• Obudowa czujnika masy powietrza zawiera cienką płytkę czujnika, przez którą przepływa prąd elektryczny. Płyta chłodzona jest przepływającym strumieniem powietrza. Jednostka sterująca reguluje prąd grzewczy w taki sposób, aby temperatura płyty pozostawała stała. Wahania prądu podczas nagrzewania pozwalają modułowi ECM określić stan obciążenia silnika i odpowiednio dostosować ilość wtryskiwanego paliwa.
• Czujnik temperatury płynu chłodzącego montowany jest w obudowie termostatu (zobacz rozdział 3). Jest to rezystor NTC - wraz ze wzrostem temperatury płynu chłodzącego jego rezystancja maleje, a odpowiedni sygnał jest wysyłany do ECM;
• Czujnik spalania stukowego zamontowany jest pod kolektorem wydechowym w bloku cylindrów. Ustawia moment zapłonu na granicy początku spalania detonacyjnego paliwa, dzięki czemu z jednej strony zapobiega procesowi spalania detonacyjnego mieszanki paliwowej, a z drugiej strony zapewnia najpełniejsze spalanie paliwa. i zmniejszając jego zużycie;
• Sonda lambda pozwala na monitorowanie składu mieszanki roboczej poprzez pomiar zawartości tlenu resztkowego w spalinach. W wyniku pomiaru na elemencie czułym sondy lambda powstaje określone napięcie, na podstawie którego moduł sterowania silnikiem (ECM) decyduje o konieczności zmiany składu mieszanki paliwowej. Modele Corsa C/Meriva są wyposażone w dwa czujniki tlenu: przedkatalityczny i pokatalityczny.

8. Poszczególne systemy mogą różnić się od siebie liczbą elementów, zależnie od konstrukcji jednostki napędowej i wymagań stawianych konkretnemu silnikowi. Samodzielna ingerencja w regulację i konfigurację tych systemów jest niedozwolona. W tym celu stosuje się specjalistyczne urządzenia diagnostyczne i regulacyjne, które z reguły można nabyć jedynie w wyspecjalizowanych stacjach obsługi.

System Twinport (silniki Z10XEP/Z12XEP/Z14XEP)

9. Modele opisane w niniejszej instrukcji mogą być wyposażone w silniki z systemem Twinport. Układ ten ma na celu poprawę efektywności paliwowej silnika i zmniejszenie toksyczności spalin, gdy silnik pracuje na niskich obrotach i biegu jałowym. System ten jest szczególnie skuteczny w przypadku silników o małej pojemności.

10. Zasada działania systemu Twinport (patrz przym. ilustracja) wygląda następująco: Powietrze dostaje się do każdego cylindra silnika przez dwa kanały powietrzne. Jeden z kanałów można zamknąć zaworem regulacyjnym, którego położenie kontrolowane jest za pomocą drążka napędowego regulatora podciśnienia. Po zamknięciu kanału przez przepustnicę powstaje wirowy przepływ mieszanki paliwowo-powietrznej, który umożliwia stosowanie ubogich mieszanek przy niskich obciążeniach silnika i na biegu jałowym, a także zwiększa procent spalin przedostających się przez układ recyrkulacji (EGR). Dzięki temu zmniejsza się całkowite zużycie paliwa i zawartość szkodliwych substancji w spalinach.