strona główna Mechatronika Sterowanie wtryskiwaczami elektromagnetycznymi CR (cz. I)
2014-09-17, ostatnia aktualizacja 2014-09-17 06:01

Sterowanie wtryskiwaczami elektromagnetycznymi CR (cz. I)

Laboratorium badawczo-diagnostyczne firmy Gładysek Bosch Service

Gładysek Bosch Service

Laboratorium badawczo-diagnostyczne firmy Gładysek Bosch Service

Podniesienie napięcia – faza Booster

W wyniku kompromisu konstrukcyjnego przyjęto rozwiązanie uwzględniające realne możliwości wykonania elektromagnesu, z góry narzucając rezystancję i indukcyjność cewki wtryskiwacza. Wzajemne dopasowanie parametrów obwodu elektrycznego wtryskiwaczy uzyskuje się poprzez odpowiednie ukształtowanie charakterystyki prądu sterującego pracą zaworu elektromagnetycznego, polegające na znacznym podwyższeniu napięcia w pierwszej fazie procesu sterowania (tzw. faza Booster) do wartości 50–80 V. Wykorzystuje się do tego celu energię przepięć indukcyjnych gromadzonych w kondensatorze. Dzięki temu opóźnienie reakcji elektromagnesu wtryskiwacza uniezależnia się w dużym stopniu nie tylko od niekorzystnego wpływu indukcyjności cewki, lecz przede wszystkim od zmiennych warunków zasilania panujących w instalacji elektrycznej, jak również od wzrastającej wraz z wiekiem pojazdu szkodliwej rezystancji połączeń elektrycznych.

Napięcie w instalacji elektrycznej pojazdu najczęściej utrzymuje się na poziomie ok. 14 V, a więc dla jego kilkukrotnego zwiększenia wykorzystuje się zjawisko samoindukcji (prawo Faradaya). Zgodnie z nim, w zamkniętym obwodzie elektrycznym znajdującym się w zmiennym polu magnetycznym można spodziewać się powstania siły elektromotorycznej indukcji ε, równej szybkości zmian pola magnetycznego przechodzącego przez powierzchnię rozpiętą na tym obwodzie, zgodnie ze wzorem:

wtryskiwacze

Energię zgromadzoną w cewkach wtryskiwaczy uzyskuje się w następstwie przepięć indukcyjnych, powstałych w obwodzie elektrycznym wskutek nagłego ograniczenia lub rozłączenia przepływu prądu płynącego przez elektrozawór, co jest nieodłącznym elementem procesu sterowania. Wartość energii zgromadzonej w cewce wtryskiwacza jest wprost proporcjonalna do indukcyjności cewki L i kwadratu płynącego przez nią prądu I wg wzoru:

wtryskiwacze

Kondensatory w sterownikach systemu wtryskowego CR są ładowane w wyniku wielokrotnych, zaprogramowanych przepięć elektrycznych, przypadających na jeden cykl pracy wtryskiwacza elektromagnetycznego.

Charakterystyki prądowe sterowania cewki elektromagnesu przedstawia wykres [3].

wtryskiwacze

Widoczne są na nim dwie przykładowe krzywe prądowe wyznaczone dla dwóch różnych napięć zasilania (1–50 V i 2–14 V) przy stałych parametrach elektrycznych cewki wtryskiwacza, tj. rezystancji R = 1,0 Ω oraz indukcyjności L = 100 µH. Linia pozioma oznaczona cyfrą 3 wyznacza wartość prądu przyciągania kotwicy elektromagnesu. Przy chwilowym napięciu zasilania 50 V (faza Booster) pojawia się ona już po 26 µs, a przy zasilaniu pokładowym ok. 14 V – dopiero po 190 µs. Z uwagi na duże wahania napięcia w instalacji pojazdu – od rozruchu do stanu normalnej pracy silnika, bez dodatkowych zabiegów dostosowujących krzywą prądową reakcje wtryskiwacza na sygnał sterujący następowałyby z różnymi opóźnieniami, co jest jednoznaczne z niedopuszczalnym zróżnicowaniem wielkości dawek paliwa.

Wpływ rezystancji obwodu elektrycznego wtryskiwacza

Innym niepokojącym zjawiskiem w obwodach elektrycznych systemów CR jest ich nadmierna rezystancja. Na kolejnym wykresie porównane zostały charakterystyki prądu zasilającego cewkę elektrozaworu wtryskiwacza przy rezystancji 1 Ω i 5 Ω. W tym drugim wypadku wartość prądu stała się niewystarczająca do przyciągania zwory elektromagnesu. (patrz wykres 4).

wtryskiwacze

Takim ograniczeniom nie zapobiega zastosowanie fazy Booster i w efekcie ich wystąpienia wtryskiwacz przestaje działać. Nadmierna wartość rezystancji jest pewnego rodzaju patologią układu zasilania elektrycznego. Najczęstszą jej przyczyną okazuje się niestaranna naprawa wiązki przewodów albo po prostu wyeksploatowanie instalacji elektrycznej pojazdu.

Zwykle nie zdajemy sobie sprawy z tego, jaki wpływ na ograniczenie dawek wtryskiwanego paliwa mają nieprawidłowe rezystancje w elektrycznych obwodach wtryskiwaczy. Badania przeprowadzone w naszym laboratorium wykazały, że obniżenie o połowę prądu sterującego pracą wtryskiwacza spowodowało aż pięciokrotne zmniejszenie dawki pilotażowej (dotryskowej) paliwa. Dopuszczalna rezystancja obwodu elektrycznego zasilającego wtryskiwacze CR nie powinna przekraczać wartości R = 50 mΩ.

Z uwagi na różnorodność systemów wtryskowych CR, jak również na bogactwo asortymentowe wtryskiwaczy pochodzących od wielu producentów, przytoczone powyżej wartości liczbowe mają charakter wyłącznie dydaktyczny (poglądowy, orientacyjny) i nie powinny być wykorzystywane jako wzorcowe. To samo dotyczy charakterystyk prądowych, których celem jest tu jedynie zobrazowanie procesów elektrycznych zachodzących podczas sterowania wtryskiwaczami elektromagnetycznymi systemów CR.

Inne aspekty niewłaściwej pracy systemu CR

Analizując wpływ momentu wtrysku na pracę silnika, należy zwrócić uwagę na dysfunkcję systemu CR dotyczącą opóźnionej reakcji elektromagnetycznego zaworu wtryskiwacza. Niekontrolowane opóźnienie i niewłaściwa dawka wtrysku niekorzystnie wpływają na parametry trakcyjne i kulturę pracy silnika, jak również zwiększają emisję spalin. Zbyt małe dawki pilotażowe lub ich brak są wyjątkowo uciążliwe dla kierowców z powodu irytująco głośnej pracy silnika. Następstwem niewłaściwych dawek dotryskowych może być także zanik aktywnej regeneracji filtra DPF, a w konsekwencji – jego zablokowanie. Zdarzają się również problemy z rosnącym poziomem oleju silnikowego, co zazwyczaj świadczy o wielokrotnych, nieudanych próbach zainicjowania przez sterownik systemu CR regeneracji filtra cząstek stałych.

Problem niewłaściwych dawek paliwowych powstaje również w wyniku niefachowej naprawy wtryskiwaczy, zwłaszcza w zakresie regulacji skoku kulki lub ustalenia odległości płyty twornika od elektromagnesu (tzw. szczelina powietrzna). Powiększanie skoku zwory poprzez zmianę szczeliny początkowej powoduje powiększenie wartości prądu rozruchu elektromagnesu wtryskiwacza, znacznie wydłużając opóźnienie jego otwarcia. Najczęściej jest to powodem całkowitego braku małych dawek związanych z przedwtryskiem i dotryskiem paliwa. Stosowanie profesjonalnych urządzeń i narzędzi oraz fabrycznych technologii, a także wykorzystywanie oryginalnych części zamiennych daje szansę naprawy, po której zregenerowany wtryskiwacz niemal nie różni się od oryginału. Cdn.

Jerzy Gładysek, Michał Gładysek





Jerzy Gładysek
Gładysek Bosch Service



Wasi dostawcy

Podobne

Polecane