Sisteme de control pentru MAS destinate tractiunii rutiere
In domeniul tractiunii rutiere, motorul cu aprindere prin scinteie ocupa ponderea cea mai mare, chiar daca aceasta cota este in scadere (prin aparitia noilor motoare diesel). De fapt mas-urile au fost primele care au beneficiat de contributia sistemelor electronice de control, focalizate mai intii pe sistemul de injectie, in scopul mentinerii functionarii in fereastra lambda[1]. Treptat sistemele au inclus si controlul aprinderii, toate motoarele mas-urile actuale avind o gestiune comuna pentru cele doua functii (alimentare-injectie si aprindere).
Majoritatea referintelor din acest capitol vor fi facute pentru mas cu injectie indirecta (in poarta supapei) deoarece reprezinta ponderea majoritare pe piata. Totusi, vor fi abordate si citeva elemente de controlul mas-urilor cu injectie directa.
1. Obiective si mijloace de realizare
Lista reperelor din figura anterioara (elementele care tine strict de controlul injectiei sint evidentiate)
|
Nr. |
Denumire reper |
Obs. |
|
|
Rezervor |
|
|
|
Pompa combustibil |
In unele variante pompa este montata direct in interiorul rezervorului |
|
|
Filtru combustibil |
|
|
|
Rampa combustibil |
|
|
|
Regulator de presiune |
|
|
|
Calculator |
Coordoneaza toate functiile de control pentru injectie |
|
|
Bujie |
|
|
|
Injector |
|
|
|
Injector pornire la rece |
Lipseste pentru sistemele recente, rolul sau fiind preluat de catre injectoarele “normale” care deservesc cilindrii |
|
|
Surub reglaj mers in gol |
|
|
|
Traductor pozitie clapeta obturatoare |
|
|
|
Clapeta obturatoare |
|
|
|
Debitmetru cu clapeta |
Este inlocuit pe sistemele actuale cu debitmetru cu fir cald sau cu film (mult mai prompt in ceea ce priveste raspunsul) |
|
|
Aspiratie aer |
|
|
|
Releu |
|
|
|
Sonda l |
|
|
|
Traductor temperatura |
|
|
|
Termocontact |
|
|
|
Distribuitor aprindere |
|
|
|
Control by-pass aer aspirat |
Este utililizat in faza de incalzire, cind corelat cu functionarea injectorului 09 este marit si debitul de aer aspirat |
|
|
Surub pentru reglajul debitului de aer ce ocoleste debitmetrul |
Utilizat pentru controlul calitatii amestecului (are efect in special in zona sarcinilor mici). Este folosit pentru controlarea emisiei de CO. Lipseste pe sistemele noi, rolul sau fiind preluat de catre sistemul de control l |
|
|
Baterie |
|
|
|
Contact |
|
Lista reperelor din schema sistemului de control Bosch ME 7.1
|
|
Debitmetru |
In aceasta varianta constructiva este cu film cald |
|
|
Traductor turatie motor |
De tip inductiv |
|
|
Traductoare Hall |
Sint in numar de doua deoarece schema este aplicata pe Audi S4 cu motor 6V; exista cite un traductor pe fiecare linie de cilindri |
|
|
Sonde lambda |
Cite una pentru fiecare linie de evacuare |
|
|
Traductor pozitie clapeta |
|
|
|
Senzor temperatura aer |
|
|
|
Senzor temperatuta lichid de racire |
|
|
|
Senzori presiune admisie |
|
|
|
Senzor detonatie |
Cite unul pentru fiecare linie de cilindri |
|
|
Traductor pozitie pedala acceleratie |
|
|
|
Traductoare temperatura gaze de ardere |
Cite unul pentru fiecare linie de evacuare |
|
|
Switch pedala frina |
|
|
|
Switch pedala ambreiaj |
|
|
|
Semnale auxiliare |
|
|
|
Releul pompei de benzina |
|
|
|
Injectoare |
Injectoarele sint comandate pe grupe de cite trei (cilindrii 1,2 si 3 in prima grupa, 4, 5 si 6 in a doua) |
|
|
Bujii + bobine |
Bujiile sint comandate pe grupe de cite trei, fiecare bujie este conectata la cite o bobina. |
|
|
Solenoid pentru controlul supapei canistrei carbon |
|
|
|
Solenoid pentru controlul presiunii de supraalim. |
|
|
|
Servomotor actionare clapeta |
Sistemul include traductorul 05 si un servomotor pentru controlul pozitiei clapetei obturatoare. |
|
|
Mecanism pentru ajustarea pozitiei axului cu came pentru admisie |
Cite unul pentru fiecare linie |
|
|
Electrovalva control presiune admisie |
Evita intrarea compresorului in regim de pompaj atunci cind trecem brusc de la o sarcina mare la una mica (ridicarea brusca a piciorului de pe pedala de acceleratie). |
|
|
Controlul incalzirii sond. l |
|
|
|
Semnalizator pentru eventuala defectare a controlului electronic al clapetei |
|
|
|
Semnale auxiliare |
|
Controlul injectiei de combustibil vizeaza:
a) doza de combustibil
b) avansul la injectie
Doza de combustibil injectata depinde de presiunea din rampa de combustibil si de timpul de deschidere a injectorului. Pentru un control eficient, presiunea este mentinuta constanta cu ajutorul unui regulator, singura marime care variaza (marimea controlata) fiind timpul de deschidere.
Acesta depinde in principal de doi factori: sarcina si temperatura motorului. Evident, cu cit sarcina este mai mare cu atit se mareste si timpul de deschidere. Sub o anumita valoare a temperaturii lichidului de racire, amestecul este imbogatit prin marirea timpului de deschidere a injectorului. Astfel, este scurtata perioada intrarii in regim.
Exista mai multe variante de control al injectoarelor:
actionare simultana: Injectoarele sint comandate simultan de catre acelasi circuit de control. Injectia are loc o data pe fiecare rotatie a arborelui cotit, cu un anumit avans fata de punctul mort superior (PMS) al cilindrului 1. De fiecare data se injecteaza jumatate din doza necesara de combustibil. Este cel mai simplu mod de comanda folosit in prezent.
actionarea pe grupe: Injectoarele sint actionate pe grupe, fiecare grupa fiind comandata de un circuit separat. In fiecare grupa exista cite un cilindru “conducator” in raport cu care se stabileste avansul la injectie (de regula pe cursa de admisie a acestuia). Fiecare grup este comandat o data pe fiecare rotatie a arborelui motor. Grupele se stabilesc in functie de configuratia motorului. Exemplu: pentru un 4 cilindri se vor forma 2 grupe a cite 2 injectoare, pentru 6 cilindri 2 grupe a cite 3 injectoare.
actionarea independenta (secventiala): Injectoarele sint actionate independent in functie de cursa de admisie a fiecarui cilindru. Este sistemul care ofera performantele cele mai bune.
Obs. In cazul sistemelor cu
injectie indirecta se intilnesc toate variantele descrise anterior; pentru cele
cu injectie directa controlul secvential este singura varianta.
In ambele figuri (i) reprezinta momentul injectiei, cu linie albastra au fost reprezentate duratele de deschidere a supapelor de admisie. Cilindrii au fost aliniati in ordinea aprinderii lor. Cu A1, C1, D1, E1 au fost notate cursele de admisie, compresie, destindere si evacuare pentru cilindul 1. Se observa ca in cazul controlului secvential avem o singura injectie pe ciclu, momentul de inceput al injectiei fiind premergator procesului de aspiratie. In cazul controlului simultan la fiecare injectie trei cilindri vor avea supapa de admisie inchisa. Vaporii de benzina se vor acumula in poarta supapei, pina cind vor fi aspirati in cilindru in timpul admisiei.
Obiectivul controlului pentru un sistem clasic de injectie MAS (indirecta) este mentinerea dozajului intr-o zona foarte ingusta in jurul valorii unitare. Aceasta cerinta este impusa de randamentul functionarii unui catalizator trivalent[3], care este maxim in zona de dozaj stoichiometric.
|
|
Fereastra l = zona de control a dozajului pentru un sistem de injectie indirecta coincide cu zona de eficienta maxima a catalizatorului |
Elementele principale ale sistemului de control sint prezentate in figura alaturata.
Plecind de la definitia coeficientului de dozaj 
, T 
Pentru un anumit combustibil, doza de combustibil injectata (timpul de activare) depinde de consumul de aer si de valoarea impusa a parametrului l
Pe baza semnalului furnizat de debitmetru se stabileste o valoare de referinta pentru doza injectata. Aceasta valoarea este corectata in functie de semnalul oferit de sonda lambda. Daca semnalul l corespunde unui amestec sarac timpul de deschidere a injectoarelor este majorat astfel incit amestecul sa fie readus in zona stoichiometrica. In cazul unui amestec bogat, actiunea este inversa.
Acest sistem in care controlul in bucla inchisa intervine pe baza unui semnal de referinta se numeste “closed-loop feedforward control”.
Schema generala a unui astfel de sistem este prezentata in figura alaturata.
Dupa cum s-a mentionat anterior, obiectivul controlului este de a mentine l 1. Totusi exista situatii in care sistemul se abate de la acesta, imbogatind amestecul (acceleratii rapide, regimuri de sarcina ridicata, motor rece, etc.). Aceste situatii vor fi tratate ulterior.
Obs. Pe anumite sisteme de control “economice” debitmetrul lipseste. In acest caz valoarea de referinta a dozei injectate se stabileste prin metoda viteza-densitate (speed-density). Viteza aerului aspirat este determinata de pozitia clapetei obturatoare si turatia motorului. Cunoscind viteza si sectiunea se calculeaza debitul volumic. Valoarea obtinuta este inmultita cu densitatea determinata pe baza valorii de temperatura din colectorul de aspiratie, fiind obtinut debitul masic.
Sistemul este simplu, dar precizia controlului este mai redusa. Situatia este specifica vechilor motoare dotate cu injectie monopunct.
|
