ssp253 bosch motronic med 7

60
Bezpośredni wtrysk benzyny i układ sterowania Bosch Motronic MED 7 Budowa i zasada działania Zeszyt do samodzielnego kształcenia nr 253 Serwis

Upload: edward06

Post on 03-Feb-2016

183 views

Category:

Documents


8 download

DESCRIPTION

Bosch Motronic MED 7

TRANSCRIPT

Page 1: SSP253 Bosch Motronic MED 7

Bezpośredni wtrysk benzyny i układ sterowania Bosch Motronic MED 7

Budowa i zasada działania

Zeszyt do samodzielnego kształcenia nr 253

Serwis

Page 2: SSP253 Bosch Motronic MED 7

2

Głównym zadaniem, które stoi przed konstruktorami silników, jest zmniejszenie zużycia paliwa i powiązane z tym ograniczenie emisji spalin.

Katalizator trójfunkcyjny może obniżyć emisję węglowodorów, tlenków azotu i tlenku węgla aż o 99%.

Jednak podczas spalania paliwa powstaje również dwutlenek węgla (CO2), wywołujący efekt cieplarniany. Ograniczenie emisji tego gazu jest możliwe tylko przez zmniejszenie zużycia paliwa.

Układy z zewnętrznym tworzeniem mieszanki (czyli z wtryskiem paliwa do kanałów dolotowych) osiągnęły już granice możliwości w tym względzie.

Z tego powodu w modelach Lupo FSI i Golf FSI zastosowano po raz pierwszy silniki z bezpośrednim wtryskiem benzyny, realizowanym przez układ Bosch Motronic MED 7.

Silniki te mogą zużywać do 15% paliwa mniej, niż porównywalne silniki z wtryskiem paliwa do kanałów dolotowych.

253_135

W tym zeszycie omówiono elementy układu bezpośredniego wtrysku paliwa Bosch Motronic MED 7, zastosowanego w modelach Lupo FSI i Golf FSI.

NOWOŚĆ UwagaWskazówka

Zeszyt do samodzielnego kształcenia przedstawia budowę i zasadę działania nowego rozwiązania technicznego! Jego treść nie jest później aktualizowana.

Aktualne informacje na tematdiagnozy, regulacji i naprawy prosimy zaczerpnąć z właściwej literatury serwisowej!

Page 3: SSP253 Bosch Motronic MED 7

3

O czym będzie mowa

Wprowadzenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Podstawy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Sterowanie silnika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Schemat układu sterowania . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Sterownik silnika. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Układ dolotowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Układ zasilania paliwem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Układ zapłonowy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

Układ wylotowy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Schemat funkcjonalny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Samodiagnoza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

Sprawdzamy swoją wiedzę . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

Page 4: SSP253 Bosch Motronic MED 7

4

Wprowadzenie

Dlaczego bezpośredni wtrysk paliwa?

Głównym celem, do którego dąży rozwój konstrukcji silników, jest maksymalne zmniejszenie emisji szkodliwych składników spalin.

Wynika z tego wiele korzyści:

- Zmniejszają się koszty utrzymania samochodu dzięki niższym wydatkom na paliwo oraz dzięki preferencjom podatkowym dla samochodów o zmniejszonej emisji spalin.

- Środowisko naturalne jest mniej zanieczyszczane szkodliwymi substancjami.- Zasoby energetyczne świata są wolniej wyczerpywane.

- Programowe sterowanie temperaturą silnika (elektronicznie regulowany układ chłodzenia), zmienne fazy rozrządu i recyrkulację spalin spotykamy już w silnikach na co dzień.

- Wyłączanie cylindrów ma sens tylko w silnikach wielocylindrowych, ze względu na problemy z utrzymaniem spokojnego biegu silnika. W silnikach czterocylindrowych trzeba wtedy stosować wałki wyrównoważające.

- Wprowadzenie zmiennego stopnia sprężania i zmiennego sterowania zaworami wymaga wielu skomplikowanych podzespołów mechatronicznych, wydajnych elementów wykonawczych i rozbudowanych układów sterowania.

- Pomysły zasilania jednorodną mieszanką ubogą zostały wprowadzone w życie w silnikach z bezpośrednim wtryskiem benzyny.

- Volkswagen preferuje bezpośredni wtrysk benzyny jako środek, który sam w sobie pozwala zaoszczędzić do 20% paliwa.

moż

liwość

zaos

zczę

dzen

ia p

aliw

aod

– d

o [%

]

prog

ram

owe

ster

owan

ie te

mpe

ratu

siln

ika

zmie

nne

fazy

rozr

ządu

recy

rkul

acja

spa

lin

zmie

nny

stop

ień

spręża

nia

wyłąc

zani

e cy

lindr

ów

prac

a z

mie

szan

ką u

bogą

(jed

noro

dną)

zmie

nne

ster

owan

ie z

awor

ami

(mec

hani

czne

)

elek

troni

czne

st

erow

anie

zaw

oram

i

rozr

zut

0

5

10

15

20

bezp

ośre

dni w

trysk

ben

zyny

Poniższy wykres przedstawia sposoby, dzięki którym można zmniejszyć zużycie paliwa.

253_087

Page 5: SSP253 Bosch Motronic MED 7

5

Dlaczego Volkswagen dopiero teraz wprowadza bezpośredni wtrysk benzyny? Jednym z głównych problemów bezpośredniego wtrysku benzyny jest oczyszczanie spalin. W trybach pracy z mieszanką uwarstwioną i z mieszanką jednorodną ubogą powstaje duża ilość tlenków azotu, których katalizator trójfunkcyjny nie jest w stanie przetworzyć. Dopiero dzięki skonstruowaniu katalizatorów zasobnikowych NOx silniki spełniają normę EU4 również w tych trybach pracy. Katalizator zasobnikowy magazynuje tlenki azotu, a następnie w specjalnej procedurze przetwarza je na azot.

W jakich samochodach Volkswagen wprowadza silniki z bezpośrednim wtryskiem benzyny?

• w roku 2000 – silnik 1,4 l 77 kW FSI w Lupo FSI• w roku 2002 – silnik 1,6 l 81 kW FSI w Golfie FSI• w roku 2002 – silnik 1,4 l 63 kW FSI w Polo FSI• w roku 2003 – silnik 2,0 l 105 kW FSI w Passacie FSI

Celem jest wprowadzenie bezpośredniego wtrysku paliwa we wszystkich silnikach benzynowych do 2005 roku.

Kolejną trudnością jest obecność siarki w benzynie. Jej podobieństwo chemiczne do azotu sprawia, że również ona gromadzi się w katalizatorze zasobnikowym, zajmując miejsce potrzebne dla tlenków azotu. Im więcej siarki w paliwie, tym częściej trzeba przeprowadzać procedurę regeneracji katalizatora, co kosztuje dodatkową ilość benzyny.

Wykres po prawej stronie pokazuje wpływ zawartości siarki w paliwie na zdolność katalizatora zasobnikowego do gromadzenia tlenków azotu.

1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

emis

ja

mieszanka uwarstwiona

mieszanka jednorodna uboga

NOx

HC

CO

Shell Optimax – benzyna bezołowiowa LO 99 (< 10 ppm siarki)

benzyna bezołowiowa super plus LO 98 (< 50 ppm siarki)

benzyna bezołowiowa super LO 95 (< 150 ppm siarki)

współczynnik nadmiarupowietrza

(lambda λ)

0 2000 4000 6000 8000 10000przebieg [km]

Zdolność gromadzenia tlenków azotu w %

0

20

40

60

80

100

253_

083

253_

116

Page 6: SSP253 Bosch Motronic MED 7

6

przepustnica

Wprowadzenie

Zalety bezpośredniego wtrysku benzyny

Volkswagen uzyskał oszczędność paliwa do 15%. Poniżej omówiono poszczególne czynniki, które wpływają na ten wynik.

Mniejsze dławienie silnika podczas napełniania cylindrów w trybie mieszanki uwarstwionej i mieszanki jednorodnej ubogiej

W tych trybach silnik dostaje mieszankę o współczynniku lambda pomiędzy 1,55 a 3. Przepustnica jest wtedy bardziej otwarta i stawia mniejszy opór podczas napełniania cylindrów.

Mniejsze straty ciepła przez ściankę cylindra

Ponieważ w trybie mieszanki uwarstwionej spalanie odbywa się tylko w pobliżu świecy zapłonowej, przez ściankę cylindra jest odprowadzana mniejsza ilość ciepła i wzrasta sprawność termiczna silnika.

obszartworzenia mieszanki(tryb mieszanki uwarstwionej)

Zasilanie mieszanką ubogą

W trybie mieszanki uwarstwionej silnik pracuje ze współczynnikiem lambda pomiędzy 1,6 a 3. W trybie mieszanki jednorodnej ubogiej współczynnik lambda wynosi ok. 1,55.

obszarspalania

(tryb mieszanki uwarstwionej)

253_040

253_041

253_037

Page 7: SSP253 Bosch Motronic MED 7

7

zawirowanie ładunku

Większy zakres stosowania programu hamowania silnikiem

Podczas ponownego włączania dawkowania paliwa nie występuje zjawisko osiadania benzyny na ściankach komory spalania. Można to zatem zrobić przy mniejszej prędkości obrotowej silnika. Większa część wtryskiwanego paliwa zostaje natychmiast wykorzystana. Dzięki temu nawet późne ponowne włączenie dawkowania (przy niewielkiej prędkości obrotowej) nie powoduje nierównej pracy silnika.

Stopień sprężania

Bezpośredni wtrysk benzyny do cylindra i jej odparowanie powoduje obniżenie temperatury ładunku. Zmniejsza to skłonność paliwa do spalania stukowego i pozwala stosować wyższy stopień sprężania. Wyższy stopień sprężania to większe ciśnienie końcowe i wyższa sprawność termiczna.

Tryb mieszanki jednorodnej z dużym udziałem spalin

W trybie mieszanki jednorodnej ładunek ulega silnemu zawirowaniu, dzięki czemu można do niego dodać do 25% spalin. Zwiększenie udziału spalin powoduje, że zassanie takiej samej ilości świeżego powietrza wymaga większego otwarcia przepustnicy. Przepływ powietrza jest słabiej dławiony, co zmniejsza straty silnika.

wtryskiwacz

obszar tworzenia mieszanki

253_044

253_043

253_040

Page 8: SSP253 Bosch Motronic MED 7

8

Podstawy

Tryb mieszanki uwarstwionej

Aż do średnich wartości obciążenia i prędkości obrotowej silnik pracuje w trybie mieszanki uwarstwionej.

W komorze spalania jest wytwarzana niejednorodna, uwarstwiona mieszanka. Pozwala to na pracę przy średnim współczynniku lambda (dla całej komory spalania) wynoszącym od 1,6 do 3.

- W centrum komory spalania, tuż przy świecy zapłonowej, znajduje się obłok łatwo zapalnej mieszanki.

- Ten obłok jest otoczony warstwą, która w idealnym przypadku składa się tylko ze świeżego powietrza i spalin z układu recyrkulacji.

Tryby pracy

Do dwóch podstawowych trybów pracy – trybu mieszanki uwarstwionej i trybu mieszanki jednorodnej – w silniku 1,6 l 81 kW FSI doszedł trzeci tryb. Jest to tryb mieszanki jednorodnej ubogiej. Zużycie paliwa w tym trybie jest mniejsze, niż podczas pracy z mieszanką stechiometryczną (lambda = 1) i recyrkulacją spalin.Sterownik silnika dobiera odpowiedni tryb pracy w zależności od potrzebnego momentu obrotowego i mocy, kierując się również względami czystości spalin i bezpieczeństwa eksploatacji.

Tryb mieszanki jednorodnej ubogiej

W zakresie przejściowym pomiędzy zasilaniem mieszanką uwarstwioną a jednorodną silnik pracuje na mieszance jednorodnej ubogiej.

Ta mieszanka ma równy skład w całej komorze spalania (jest jednorodna), a współczynnik nadmiaru powietrza lambda wynosi ok. 1,55.

Tryb mieszanki jednorodnej

Silnik, pracujący w zakresie dużego obciążenia lub dużej prędkości obrotowej, jest zasilany mieszanką jednorodną.Jest to mieszanka stechiometryczna, o współczynniku lambda równym 1.

mieszanka jednorodna

mieszanka uwarstwiona

mieszanka jednorodna uboga

obciążenie

prędkość obrotowa253_085

Page 9: SSP253 Bosch Motronic MED 7

9

Przebieg spalania

Przebieg spalania to sposób wytwarzania mieszanki i przemiany energetyczne, zachodzące w komorze spalania.

Podczas pracy z mieszanką jednorodną i jednorodną ubogą

paliwo jest wtryskiwane do cylindra w czasie suwu dolotu i równomiernie miesza się z powietrzem.

W trybie mieszanki uwarstwionej

mieszanka jest prowadzona przez walcowy strumień powietrza wzdłuż ścianek komory spalania i kierowana w stronę świecy zapłonowej. Określa się to jako spalanie prowadzone przyściennie strumieniem powietrza. Wtryskiwacz jest umieszczony tak, by strumień paliwa trafiał we wgłębienie w tłoku (stąd pojęcie prowadzenia przyściennego), które zawraca go w kierunku świecy.

klapa kierująca

wtryskiwacz

czerwony=kąt kierunkowy strumienia 20°niebieski=kąt rozwarcia strumienia 70°

wgłębienie dlapaliwa

wgłębienie dlapowietrza

Walcowy strumień powietrza jest wytwarzany przez zamknięcie części kanału dolotowego klapą kierującą oraz dzięki kształtowi wgłębienia w denku tłoka. Zadaniem strumienia jest skierowanie wtryśniętego paliwa w pobliże świecy zapłonowej (stąd pojęcie prowadzenia strumieniem powietrza). W tym czasie paliwo miesza się z powietrzem, tworząc obłok palnej mieszanki.

253_039

Page 10: SSP253 Bosch Motronic MED 7

10

Podstawy

Tryb mieszanki uwarstwionej

Sterownik włącza tryb mieszanki uwarstwionej dopiero wtedy, gdy zostanie spełnionych kilka istotnych warunków. Są to między innymi:

- odpowiedni zakres obciążenia i prędkości obrotowej silnika,- brak w pamięci sterownika błędów, mogących wpływać na skład spalin,- temperatura silnika powyżej 50 °C,- gotowość czujnika NOx do pracy,- temperatura katalizatora tlenków azotu 250 °C do 500 °C.

Gdy te warunki są spełnione, silnik może pracować z mieszanką uwarstwioną.

Napełnianie

Podczas pracy z mieszanką uwarstwioną przepustnica jest możliwie szeroko otwarta, by nie stwarzać niepotrzebnych oporów i ograniczyć straty dławienia.

Klapa kierująca zamyka dolną część kanału dolotowego. Powietrze, płynąc przez węższy kanał, nabiera większej prędkości. To przyspieszenie oraz ukształtowanie wylotu kanału powoduje silne zawirowanie strumienia powietrza w komorze spalania.

Strumień powietrza

Wgłębienie w denku tłoka nadaje ostateczny kształt walcowemu strumieniowi powietrza.

klapa kierująca

przepustnica

górna część kanału

walcowystrumień

powietrza

wgłębienie dlapowietrza

Przepustnica nie może być całkowicie otwarta, ponieważ do prawidłowego działania niektórych układów (odprowadzenia par paliwa i recyrkulacji spalin) potrzebne jest pewne podciśnienie w kolektorze dolotowym.

253_037

253_038

Page 11: SSP253 Bosch Motronic MED 7

11

Wtrysk

Wtrysk paliwa odbywa się w ostatniej tercji suwu sprężania: zaczyna się ok. 60° przed GMP, a kończy ok. 45° przed GMP.

Moment rozpoczęcia wtrysku ma ogromny wpływ na przemieszczenie się obłoku mieszanki w pobliże świecy zapłonowej.

Paliwo jest wtryskiwane w stronę wgłębienia w denku tłoka.

Kształt wypływającego strumienia paliwa określa rozmiar wytworzonego obłoku mieszanki.

Wgłębienie w denku tłoka oraz ruch tłoka w górę kierują strumień paliwa w stronę świecy zapłonowej. Ruch paliwa jest wspomagany przez walcowy strumień powietrza, który również płynie w stronę świecy. Oba strumienie przenikają się, tworząc obłok palnej mieszanki.

wtryskiwacz

wgłębienie dlapaliwa

wgłębienie dlapowietrza

253_039

253_086

253_086

Page 12: SSP253 Bosch Motronic MED 7

12

Podstawy

Tworzenie mieszanki

Tworzenie mieszanki uwarstwionej trwa jedynie 40° do 50° obrotu wału korbowego. Odpowiedni dobór czasu ma decydujące znaczenie dla właściwości palnych mieszanki. Zbyt krótki odstęp pomiędzy wtryskiem a zapłonem sprawia, że paliwo nie jest wystarczająco wymieszane z powietrzem i mieszanka może się nie zapalić. Nadmierne wydłużanie odstępu (a więc wcześniejsze wtryskiwanie paliwa) prowadzi do powstania jednorodnej mieszanki w całej komorze spalania.

Gdy proces przebiega prawidłowo, w centrum komory spalania (wokół świecy zapłonowej) wytwarza się obłok palnej mieszanki. Jest on otoczony warstwą, która w idealnym przypadku składa się tylko ze świeżego powietrza i spalin z układu recyrkulacji.

Spalanie

Gdy obłok mieszanki znajdzie się wokół świecy zapłonowej, następuje jego zapłon. Zapala się jedynie ten obłok – pozostałe gazy tworzą izolujący płaszcz. W ten sposób mniej ciepła przenika przez ściankę cylindra i wzrasta sprawność termiczna silnika.

Ze względu na późne zakończenie wtrysku i czas, potrzebny do wytworzenia mieszanki, zapłon ma miejsce pod koniec suwu sprężania, a kąt wyprzedzenia zapłonu zmienia się w bardzo wąskim zakresie.

Moment obrotowy, wytwarzany przez silnik, zależy w tym trybie pracy jedynie od dawki paliwa. Masadoprowadzonego powietrza i kąt wyprzedzenia zapłonu odgrywają tu niewielką rolę.

obszartworzeniamieszanki

obszarspalania

Współczynnik nadmiaru powietrza λ, uśredniony dla całej komory spalania, wynosi od 1,6 do 3,

253_040

253_041

Page 13: SSP253 Bosch Motronic MED 7

13

Tryb mieszanki jednorodnej ubogiej

jest trybem przejściowym pomiędzy pracą z mieszanką uwarstwioną a pracą z mieszanką jednorodną. Cała komora spalania jest wtedy wypełniona mieszanką o jednorodnym składzie. Jest to mieszanka uboga – jej współczynnik λ wynosi ok. 1,55. Do pracy w tym trybie muszą być spełnione te same warunki, co do pracy z mieszanką uwarstwioną.

Napełnianie

Tak jak w przypadku mieszanki uwarstwionej, przepustnica jest możliwie szeroko otwarta, a klapy kierujące – zamknięte. Dzięki temu straty dławienia są mniejsze a strumień powietrza, wpadający do cylindra, ma większą prędkość.

Wtrysk

Paliwo jest wtryskiwane do cylindra podczas suwu dolotu – ok. 300° przed GMP. Sterownik silnika tak dobiera dawkę paliwa, by współczynnik λ wyniósł ok. 1,55.

Spalanie

Kąt wyprzedzenia zapłonu można zmieniać w większym zakresie, tak jak podczas pracy z mieszanką jednorodną stechiometryczną. Spalanie przebiega w całej objętości komory.

przepustnica

klapa kierująca

strumień paliwa

strumieńpowietrza

ubogamieszanka

obszarspalania

253_045

Tworzenie mieszanki

Ponieważ wtrysk następuje wcześnie, jest więcej czasu na wymieszanie paliwa z powietrzem. Cała komora spalania jest wypełniona jednorodną mieszanką.

253_037

253_106

253_138

Page 14: SSP253 Bosch Motronic MED 7

14

Podstawy

Napełnianie

Kąt otwarcia przepustnicy jest uzależniony od położenia pedału gazu.

Klapy kierujące są otwarte lub zamknięte, zależnie od warunków pracy silnika.

Wtrysk

Paliwo jest wtryskiwane do cylindra podczas suwu dolotu – ok. 300° przed GMP.

Tryb mieszanki jednorodnej

Praca silnika w tym trybie jest podobna do pracy silnika z wtryskiem do kanałów dolotowych. Podstawowa różnica polega na tym, że tutaj paliwo jest wtryskiwane bezpośrednio do cylindrów.Regulacja momentu obrotowego silnika odbywa się poprzez zmianę kąta wyprzedzenia zapłonu (regulacja krótka) i poprzez zmianę napełnienia cylindra (regulacja długa). Ilość wtryskiwanego paliwa jest dostosowywana do masy zasysanego powietrza, tak aby utrzymać współczynnik lambda = 1.

W komorze spalania paliwo odparowuje. Pobiera do tego ciepło z obecnego tam powietrza, co powoduje ochłodzenie ładunku. Dzięki temu można stosować większy stopień sprężania, niż w silnikach z wtryskiem do kanałów dolotowych.

przepustnica

klapa kierująca

górna część kanału

dolna część kanału

wtryskiwacz

253_042

253_117

- W dolnym zakresie obciążenia i prędkości obrotowej klapy kierujące są zamknięte. Powietrze, wpływające do cylindrów, ulega walcowemu zawirowaniu, co wpływa pozytywnie na jednorodność mieszanki.

- Przy zwiększeniu obciążenia lub prędkości obrotowej przekrój górnej części kanału staje się zbyt mały dla potrzebnej masy powietrza. W tej sytuacji klapa kierująca odsłania dolną część kanału.

Page 15: SSP253 Bosch Motronic MED 7

15

jednorodnamieszanka

obszarspalania

Tworzenie mieszanki

Ponieważ paliwo jest wtryskiwane podczas suwu dolotu, pozostaje stosunkowo dużo czasu na wytworzenie mieszanki. Z zassanego powietrza i wtryśniętego paliwa powstaje w cylindrze jednorodna (homogeniczna) mieszanka.

Współczynnik nadmiaru powietrza w komorze spalania λ wynosi 1.

Spalanie

W trybie mieszanki jednorodnej kąt wyprzedzenia zapłonu jest przestawiany tak, by zapewnić odpowiedni moment obrotowy silnika oraz ograniczyć zużycie paliwa i emisję spalin.

253_044

253_126

Page 16: SSP253 Bosch Motronic MED 7

16

Układ sterowania silnika

Schemat układu sterowania

czujnik ciśnienia dolotu G71

potencjometr recyrkulacji spalin G212

potencjometr klap kierujących G336

czujnik prędkości obrotowej silnika G28

czujnik ciśnienia paliwa G247

sonda lambda G39

zespół sterujący przepustnicy J338,potencjometr 1 + 2 G187, G188

czujnik temperatury silnika G62

czujnik Halla G40 (ustawienia wałka rozrządu)

czujnik temperatury wody na wyjściu z chłodnicyG83

czujnik temperatury spalin G235

włącznik świateł hamowania F,włącznik przy pedale hamulca F47

czujnik tlenków azotu (NOx) G295,sterownik czujnika tlenków azotu (NOx) J583

przepływomierz powietrza G70,czujnik temperatury dolotu (zasysanego

powietrza) G42

czujnik ciśnienia w urządzeniu wspomagającymhamulców G294

czujnik położenia pedału gazu G79,czujnik 2 położenia pedału gazu G185

czujnik spalania stukowego G61

potencjometr pokrętła regulacji temperaturyG267*

dodatkowe sygnały wejściowe

253_023

włącznik przy pedale sprzęgła F36*

Page 17: SSP253 Bosch Motronic MED 7

17

wtryskiwacze cylindrów 1 – 4N30, N31, N32, N33

sterownik Motronic J220

przekaźnik pompy paliwa J17pompa paliwa G6

zawór zbiornika z węglem aktywnym N80

cewki zapłonowe 1 – 4 N70, N127, N291,N292

przekaźnik zasilania sterownika MotronicJ271

termostat do programowego sterowaniatemperaturą silnika F265

zawór regulacyjny ciśnienia paliwa N276

zawór ustawiania klap kierujących N316

zawór przestawiania faz rozrządu N205

zawór dozowania paliwa N290

zespół sterujący przepustnicy J338nastawnik przepustnicy G186

grzałka sondy lambda Z19

zawór recyrkulacji spalin N18

grzałka czujnika tlenków azotu Z44

253_024

sterownik zautomatyzowanejręcznej skrzyni biegów J541*

sterownik poduszekbezpieczeństwa J234

sterownik ABS J104dodatkowe sygnały wyjściowe

sterownik zestawuwskaźników J285

złączediagnostyczne *zależnie od wyposażenia samochodu

253_024

Page 18: SSP253 Bosch Motronic MED 7

18

Układ sterowania silnika

Sterownik silnika

Sterownik silnika jest zamontowany w kanale podszybia i ma złącze o 121 stykach.

Zastosowano następujące wersje sterowników:

- w silniku 1,4 l 77 kW – Bosch Motronic MED 7.5.10

- w silniku 1,6 l 81 kW – Bosch Motronic MED 7.5.11

Najważniejszą różnicą pomiędzy nimi jest mikroprocesor – ten zastosowany w Bosch

Motronic MED 7.5.11 jest szybszy. Układy te różnią się od układów Bosch Motronic ME 7.5.10 dodatkowymi funkcjami, potrzebnymi do sterowania bezpośrednim wtryskiem benzyny.

Ponadto rozszerzono w nich funkcję diagnozy OBD o kontrolę następujących elementów:

- czujnika tlenków azotu (G295),- czujnika temperatury spalin (G235),- potencjometru recyrkulacji spalin (G212),- potencjometru klap kierujących (G336),- czujnika ciśnienia paliwa (G247),- zaworu przestawiania faz rozrządu (N205),- oraz o diagnozę w trybie mieszanki ubogiej.

Nazwa MED 7.5.10/11 oznacza:

M = Motronic

E = elektroniczny pedał gazu

D = bezpośredni wtrysk paliwa

7. = wersja

5.10/11 = odmiana

253_067

Page 19: SSP253 Bosch Motronic MED 7

19

Sterowanie silnika oparte na wartości momentu obrotowego

Podobnie jak w systemie Bosch Motronic ME 7.5.10, także w systemie Bosch Motronic MED 7.5.10/11 sterowanie silnika jest oparte na wartości momentu obrotowego. Oznacza to, że

wszystkie warunki pracy, określające potrzebny moment obrotowy, są łącznie rozpoznawane, oceniane i uwzględniane w procesie sterowania.

wewnętrzne:

- rozruch silnika- rozgrzewanie katalizatora- regulacja biegu jałowego- ograniczanie mocy- ograniczanie prędkości obrotowej- regulacja lambda

zewnętrzne:

- żądanie kierowcy- praca automatycznej skrzyni biegów

(przełączanie biegu)- praca układu hamulcowego

(regulacja ASR i MSR)- praca klimatyzacji (sprężarka włączona lub

wyłączona)- praca tempomatu

Wyliczona wartość zadanego momentu obrotowego silnika jest osiągana dwoma sposobami:

Drugim sposobem jest tzw. regulacja krótka, która zmienia moment obrotowy na krótki czas, niezależnie od stopnia napełnienia. Podczas pracy z mieszanką uwarstwioną moment obrotowy jest regulowany wyłącznie zmianą dawki paliwa, a podczas pracy z mieszanką jednorodna ubogą i jednorodną – tylko zmianą kąta wyprzedzenia zapłonu.

masa powietrza

rzeczywisty moment obrotowy dawka paliwa wyprzedzenie

zapłonu

1. sposóbregulacja długa

2. sposóbregulacja krótka

zadany moment obrotowy

Pierwszy sposób to sterowanie napełnieniem cylindra. Jest to tzw. regulacja długa albo długookresowa, przeznaczona zmiany momentu obrotowego na dłuższy czas. W trybie mieszanki uwarstwionej ten sposób regulacji ma niewielkie znaczenie, gdyż przepustnica jest przez cały czas możliwie szeroko otwarta, by ograniczyć straty dławienia.

253_082

Warunki pracy, określające potrzebny moment obrotowy, można podzielić na:

Page 20: SSP253 Bosch Motronic MED 7

20

Układ sterowania silnika

Sterowanie momentem obrotowym w silniku z bezpośrednim wtryskiem benzyny

Na podstawie zewnętrznych i wewnętrznych warunków pracy sterownik wyznacza zadany moment obrotowy i realizuje go.

Sterowanie w trybie mieszanki uwarstwionej

W tym trybie pracy zadany moment obrotowy jest osiągany poprzez zmianę dawki paliwa.

Regulacja napełnienia (masy zasysanego powietrza) ma niewielkie znaczenie, gdyż przepustnica jest możliwie szeroko otwarta, by ograniczyć straty dławienia.

Ze względy na późny wtrysk paliwa podobnie małe zastosowanie ma regulacja kąta wyprzedzenia zapłonu.

Sterowanie w trybie mieszanki jednorodnej ubogiej i jednorodnej

W obu trybach regulacja odbywa się za pomocą zmiany kąta wyprzedzenia zapłonu (regulacja krótka) i za pomocą zmiany współczynnika napełnienia (regulacja długa).

Współczynnik nadmiaru powietrza lambda jest w tych trybach stały (wynosi 1,55 lub 1), a więc dawka paliwa jest określana przez masę zasysanego powietrza. Z tego powodu dawka paliwa nie jest wykorzystywana do sterowania momentem obrotowym.

253_110

253_109

Page 21: SSP253 Bosch Motronic MED 7

21

Układ dolotowy

został zmieniony w stosunku do Bosch Motronic ME 7.5.10, by odpowiadał potrzebom bezpośredniego wytrysku benzyny. Najbardziej charakterystyczną cechą jest możliwość wpływania na zawirowanie powietrza w komorze spalania.

Główne zmiany to:

1 masowy przepływomierz powietrza (G70) zgorącą warstwą, połączony z czujnikiemtemperatury dolotu (G42), dodokładniejszego pomiaru obciążenia

2 czujnik ciśnienia dolotu (G71) doregulowania recyrkulacji spalin

3 dolne cześci kanałów dolotowychzamykane klapami kierującymi (N316,

G336) do sterowania zawirowaniempowietrza w cylindrze

4 elektryczny zawór recyrkulacji spalin (G212,N18) o dużym przekroju, pozwalający naznaczny udział spalin w ładunku

5 czujnik ciśnienia w urządzeniuwspomagającym hamulców (G294) doregulacji podciśnienia, niezbędnego dodziałania wspomagania

1 6

4

2

7

55

3

3

3

3

7

3

5

6 zespół sterujący przepustnicy (J338)7 układ odprowadzania par paliwa (N80)8 sterownik Motronic (J220)

8

253_079

Page 22: SSP253 Bosch Motronic MED 7

22

Układ sterowania silnika

Elektroniczny pedał gazu

Bez tego rozwiązania nie da się zastosować bezpośredniego wtrysku benzyny, gdyż trzeba sterować przepustnicą niezależnie od położenia pedału gazu. Przez cały czas pracy z mieszanką uwarstwioną i jednorodną ubogą przepustnica musi być mocno otwarta.

Zaletą jest prawie całkowite zlikwidowanie strat dławienia. Silnik zużywa wtedy mniej energii na zasysanie powietrza, co zmniejsza zużycie paliwa.

sterownik Motronic J220

zespół sterujący przepustnicyJ338nastawnik przepustnicy G186

sterownik zestawu wskaźników J285

czujnik położenia pedału gazu G79czujnik 2 położenia pedału gazu G185

zespół sterujący przepustnicy J338,potencjometr przepustnicy 1 i 2, G187 i G188

dodatkowe sygnały wejściowe

lampka kontrolnaelektronicznego pedału gazu (EPC) K132

253_035

Page 23: SSP253 Bosch Motronic MED 7

23

położe

nie

pedału

gaz

umoment obrotowy

Jak to działa

Czujniki położenia pedału gazu (G79 i G185) przekazują sterownikowi silnika informację o żądaniu kierowcy. Na podstawie tej informacji oraz informacji dodatkowych sterownik wylicza potrzebny moment obrotowy i wysterowuje elementy wykonawcze.

jednorodna

przepustnica całkowicie otwarta

przepustnica zamknięta

uwarstwiona jednorodna uboga

moment obrotowy

W trybie mieszanki uwarstwionej moment obrotowy jest regulowany przez zmianę dawki paliwa.

Przepustnica jest przy tym prawie całkowicie otwarta. Jej niewielkie przymknięcie jest potrzebne do prawidłowego działania układów odprowadzenia par paliwa i recyrkulacji spalin oraz urządzenia wspomagającego hamulców.

W trybie mieszanki jednorodnej ubogiej i jednorodnej moment obrotowy jest zmieniany za pomocą kąta wyprzedzenia zapłonu i regulacji napełnienia cylindrów.

Kąt otwarcia przepustnicy zależy od żądanego momentu obrotowego.

253_034

253_034

Page 24: SSP253 Bosch Motronic MED 7

24

Układ sterowania silnika

Klapy kierujące oraz mechanizm ich przestawiania

są umieszczone w dolnej części kolektora dolotowego. Ich zadaniem jest sterowanie zawirowaniem powietrza w komorze spalania, zależnie od trybu pracy silnika.

tryb mieszanki jednorodnej

klapy kierujące zamknięte – Lupo FSI

tryb mieszanki jednorodnej ubogiej

obciążenie

prędkość obrotowa

tryb mieszanki uwarstwionej

Na wykresie pokazano, w jakim zakresie pracy silnika klapy kierujące są zamknięte.

253_124

zawór ustawiania klapkierujących N316

zawór zwrotny

zasobnik podciśnienia górna część kolektora dolotowego

klapy kierujące

potencjometr klap kierujących G336

dolna część kolektora dolotowego

siłownikpodciśnieniowy

klapy kierujące zamknięte – Golf FSI

253_

119

Page 25: SSP253 Bosch Motronic MED 7

25

Klapy kierujące zamknięte

Podczas pracy z mieszanką uwarstwioną, mieszanką jednorodną ubogą i częściowo z mieszanką jednorodną klapa kierująca zamyka dolną część kanału dolotowego. Powietrze płynie do cylindra tylko przez górną część kanału. Ta część jest tak ukształtowana, że powietrze w komorze spalania ulega walcowemu zawirowaniu. Ponadto węższy kanał oznacza większą prędkość przepływu, co również wspomaga tworzenie mieszanki w cylindrze.

- Podczas pracy z mieszanką jednorodną i jednorodną ubogą zawirowanie powietrza ułatwia tworzenie mieszanki. Dzięki temu w ogóle możliwa jest praca w trybie mieszanki ubogiej, gdyż mieszanka ta staje się palna a jej spalanie przebiega stabilnie.

Klapy kierujące otwarte

W trybie mieszanki jednorodnej, przy dużym obciążeniu i znacznej prędkości obrotowej, klapa kierująca otwiera dolną część kanału dolotowego. Duży przekrój kanału pozwala dostarczyć silnikowi odpowiednią ilość powietrza, potrzebną do osiągnięcia dużej mocy i wysokiego momentu obrotowego.

klapa kierująca

dolna część kanału

górna część kanału

klapa kierująca

dolna część kanału

górna część kanału

Ma to dwie zalety:

- Podczas pracy z mieszanką uwarstwioną walcowe zawirowanie powietrza przenosi paliwo w pobliże świecy zapłonowej.W tym czasie paliwo miesza się z powietrzem, tworząc obłok palnej mieszanki.

253_037

253_127

Page 26: SSP253 Bosch Motronic MED 7

26

Układ sterowania silnika

Potencjometr klap kierujących G336

Rozpoznaje ustawienie klap kierujących i przekazuje tę informację do sterownika silnika. Ustawienie klap kierujących wpływa na przebieg spalania, ilość reszty spalin oraz przebieg pulsacji powietrza w kolektorze dolotowym. Z tego względu ma ono wpływ na czystość spalin i musi być nadzorowane w ramach samodiagnozy silnika.

Zadanie

253_154

Zawór ustawiania klap kierujących N316

Zadanie

253_153

Jeżeli zawór jest uszkodzony, silnik pracuje wyłącznie w trybie mieszanki jednorodnej.

Lokalizacja

Potencjometr jest osadzony na wałku klap kierujących i zamocowany do dolnej części kolektora dolotowego.

Lokalizacja

Zawór jest zamocowany do górnej części kolektora dolotowego.

potencjometrklap kierujących G336

zawór ustawiania klapkierujących N316

Skutki braku sygnału

Jeżeli brak sygnału potencjometru, silnik pracuje wyłącznie w trybie mieszanki jednorodnej.

Skutki braku sygnału

Zawór jest sterowany przez sterownik silnika. Otwiera on połączenie pomiędzy zasobnikiem podciśnienia a siłownikiem podciśnieniowym. Siłownik zamyka wtedy klapy kierujące.

Page 27: SSP253 Bosch Motronic MED 7

27

Budowa

Podstawowymi częściami przepływomierza powietrza są: obudowa z kanałem pomiarowym oraz układ elektroniczny z czujnikiem. Kanał pomiarowy jest tak ukształtowany, że przepływa nim zarówno część powietrza płynącego w stronę silnika, jak i część strumienia zwrotnego.Przepływ w kanale jest mierzony przez czujnik, którego sygnał jest następnie przetwarzany przez układ elektroniczny i przesyłany do sterownika silnika.

Przepływomierz powietrza G70z czujnikiem temperatury dolotu G42

Oba czujniki znajdują się we wspólnej obudowie, umieszczonej w układzie dolotowym przed zespołem przepustnicy. Bardzo dokładny pomiar przepływu powietrza uzyskano, stosując masowy przepływomierz powietrza z gorącą warstwą i funkcją rozpoznawania zwrotnego strumienia powietrza. Ta funkcja pozwala odróżniać przepływ powietrza w stronę cylindra od przepływu zwrotnego (odbicia), wywołanego przez zamykający się zawór dolotowy. Temperatura dolotu, czyli temperatura zasysanego powietrza, służy jako wartość korekcyjna.

Zastosowanie sygnału

Sygnały są wykorzystywane do sterowania wszystkimi wielkościami i funkcjami, zależnymi od obciążenia silnika. Jest to np. dawka paliwa, kąt wyprzedzenia zapłonu czy układ odprowadzenia par paliwa.

Skutki braku sygnału

Gdy brak sygnału przepływomierza, obciążenie jest wyliczane z sygnału czujnika ciśnienia dolotu G71.

253_060

253_076

czujnik

układ elektroniczny

obudowa

pokrywa

kanał pomiarowy

częściowy strumień powietrza

Dokładniejsze informacje na temat działania przepływomierza można znaleźć w zeszycie nr 195 "Silnik 2,3 l 5V".

Page 28: SSP253 Bosch Motronic MED 7

28

Układ sterowania silnika

Czujnik ciśnienia dolotu G71

Czujnik jest umieszczony w górnej części kolektora dolotowego. Mierzy on ciśnienie w kolektorze dolotowym (ciśnienie dolotu) i przekazuje ten sygnał sterownikowi silnika.

Zastosowanie sygnału

Na podstawie tego sygnału oraz sygnałów przepływomierza i czujnika temperatury dolotu sterownik wylicza dokładną ilość reszty spalin, doprowadzoną z układu recyrkulacji.Ponadto czujnik jest wykorzystywany do wyznaczania obciążenia silnika podczas rozruchu. Sygnał przepływomierza jest wtedy zbyt niedokładny na skutek pulsacji powietrza w kolektorze dolotowym.

Jak to działa

W czujniku znajduje się krzemowa przepona, na której umieszczono dwa tensometry. Wygięcie przepony powoduje odkształcenie tensometrów i zmianę ich oporności. Po drugiej stronie przepony panuje próżnia, stanowiąca wartość referencyjną.

Ciśnienie w kolektorze dolotowym powoduje odkształcenie przepony i odpowiednią zmianę oporności tensometrów. Wywołana tym zmiana sygnału napięciowego służy sterownikowi silnika jako informacja o ciśnieniu w kolektorze.

duże ciśnienie = wysokie napięcie małe ciśnienie = niskie napięcie

elementy półprzewodnikowe

próżnia referencyjna

przepona krzemowa

253_061

253_142253_141

Page 29: SSP253 Bosch Motronic MED 7

29

Wyznaczanie ilości reszty spalin

Za pomocą przepływomierza sterownik silnika mierzy masę zasysanego świeżego powietrza, a następnie wylicza ciśnienie w kolektorze dolotowym. Jeżeli układ recyrkulacji spalin działa, masa zasysanego ładunku wzrasta o ilość doprowadzonych spalin; powoduje to również wzrost ciśnienia w kolektorze. Czujnik ciśnienia dolotu mierzy tę wartość i przekazuje informację sterownikowi silnika.

Ciśnienie dolotu pozwala wyliczyć całkowity

Skutki braku sygnału

Gdy brak informacji o ciśnieniu dolotu, rzeczywista ilość doprowadzanych spalin jest wyliczana przez sterownik silnika. Dozowana ilość spalin zostaje zmniejszona w stosunku do wartości, która wynika z charakterystyki sterowania.

ładunek, zasysany przez silnik (świeże powietrze + doprowadzone spaliny). Odjęcie zmierzonej masy świeżego powietrza od wyliczonego całkowitego ładunku daje rzeczywistą ilość doprowadzonych spalin.

Zaletą takiego sposobu pomiaru jest jego duża dokładność, która pozwala zwiększyć ilość doprowadzonych spalin aż do granicy niestabilnego spalania mieszanki.

przepływomierz powietrza G70,czujnik temperatury dolotu G42

sterownik Motronic J220

zawór recyrkulacji spalin N18potencjometr recyrkulacji spalin G212

czujnikciśnienia dolotu G71

253_134

Page 30: SSP253 Bosch Motronic MED 7

30

Układ sterowania silnika

Czujnik ciśnienia w urządzeniu wspomagającym hamulców G294

Czujnik znajduje się na przewodzie, łączącym kolektor dolotowy z urządzeniem wspomagającym.Ponieważ jest umieszczony pomiędzy zaworem zwrotnym a urządzeniem wspomagającym, mierzy ciśnienie panujące w tym urządzeniu.

Zastosowanie sygnału

Ten sygnał służy do oceny, czy podciśnienie panujące w urządzeniu wspomagającym wystarcza do jego prawidłowego działania.

Jak to działa

Urządzenie wspomagające hamulców potrzebuje określonego podciśnienia, by prawidłowo spełniać swoją funkcję.Gdy silnik pracuje w trybie mieszanki uwarstwionej lub jednorodnej ubogiej, przepustnica jest szeroko otwarta i w kolektorze dolotowym panuje niewielkie

podciśnienie. W przypadku szybkiego kilkukrotnego użycia hamulców podciśnienie, zgromadzone w urządzeniu wspomagającym, może się okazać niewystarczające. By zapobiec takiej sytuacji, sterownik silnika przymyka nieco przepustnicę, powodując wzrost podciśnienia. Gdy podciśnienie nadal jest zbyt małe, przepustnica jest zamykana bardziej, a w sytuacji skrajnej sterownik przechodzi do trybu mieszanki jednorodnej.

Skutki braku sygnału

Jeżeli brak sygnału czujnika, silnik pracuje wyłącznie w trybie mieszanki jednorodnej.

zespół sterujący przepustnicy J338sterownik Motronic J220

złącze urządzenia wspomagającego

zawór zwrotny

złącze kolektora dolotowego

czujnik ciśnienia w urządzeniu wspomagającym G294

czujnik ciśnienia w urządzeniu

urządzenie wspomagające

złącze urządzeniawspomagając

253_059

253_081

Page 31: SSP253 Bosch Motronic MED 7

31

Układ zasilania paliwem

Układ zasilania paliwem dzieli się na obwód wysokiego ciśnienia i obwód niskiego ciśnienia. Dodatkową porcję paliwa dostarcza do cylindrów układ odprowadzenia par paliwa.

W obwodzie niskiego ciśnienia

paliwo jest tłoczone przez elektryczną pompę paliwa (umieszczoną w zbiorniku) do pompy wysokiego ciśnienia. Ciśnienie paliwa w tym obwodzie podczas pracy silnika wynosi 3 bar, a podczas rozruchu gorącego silnika może wzrosnąć maksymalnie do 5,8 bar.

Obwód składa się z:

1 zbiornika paliwa,2 elektrycznej pompy paliwa (G6),3 filtra paliwa,4 zaworu dozowania paliwa (N290),5 regulatora ciśnienia paliwa.

W obwodzie wysokiego ciśnienia

paliwo jest tłoczone przez mechaniczną pompę wysokiego ciśnienia do zasobnika paliwa, zwanego też kolektorem paliwa. Ciśnienie w zasobniku jest mierzone przez czujnik ciśnienia paliwa. Sterownik silnika zmienia to ciśnienie za pomocą zaworu regulacyjnego w zakresie 50 – 100 bar. Wtryskiwacze dostarczają paliwo bezpośrednio do cylindrów.

Obwód składa się z:

6 pompy wysokiego ciśnienia,7 przewodu wysokiego ciśnienia,8 zasobnika paliwa,9 czujnika ciśnienia paliwa (G247),10 zaworu regulacji ciśnienia paliwa (N276),11 wtryskiwaczy (N30 – N33).

12

3

4

5

68

9 10

117

odpływ swobodny

3 – 5,8 bar

50 – 100 bar

zbiornik z węglem aktywnym

zawór zbiornika z węglem aktywnym (N80) 253_092

Page 32: SSP253 Bosch Motronic MED 7

32

Układ sterowania silnika

Pompa wysokiego ciśnienia

jest przykręcona od obudowy wałków rozrządu.

Jest to trzytłoczkowa pompa promieniowa, napędzana przez wałek zaworów dolotowych. Zastosowanie trzech cylindrów, rozstawionych gwiaździście co 120°, pozwoliło uzyskać bardzo małe pulsacje ciśnienia w zasobniku paliwa.

Zadaniem pompy jest wytworzenie w zasobniku paliwa ciśnienia do 100 bar.

cylinder

mimośród z pierścieniempędnym

wał pompy

do zasobnikapaliwa

z obwodu niskiego ciśnienia

Napęd

Wałek rozrządu zaworów dolotowych napędza wał pompy wysokiego ciśnienia. Wał ma mimośrodowy czop, obracający się wewnątrz pierścienia pędnego. Obrót wału z mimośrodem wywołuje ruch pierścienia pędnego, który z kolei porusza tłoczkami pompy.

- Podczas ruchu tłoczka w kierunku wału paliwo jest zasysane z obwodu niskiego ciśnienia.

- Podczas ruchu tłoczka w kierunku przeciwnym paliwo jest tłoczone do zasobnika paliwa.

zawór wylotowy

sekcja pompyz tłoczkiem

popychacz

pierścień pędny

czop mimośrodowy

zawór dolotowy

wałek zaworów dolotowych

253_058

253_030

253_128

Page 33: SSP253 Bosch Motronic MED 7

33

Jak to działa

Paliwo wpływa z obwodu niskiego ciśnienia do pompy wysokiego ciśnienia. Przepływa przez wydrążony tłoczek i dociera do zaworu dolotowego.

Zasysanie

Tłoczenie

Gdy tłok wykonuje ruch w kierunku wału, przestrzeńnad nim powiększa się, a ciśnienie w niej spada. Jaktylko ciśnienie w cylindrze stanie się niższe

od ciśnienia w wydrążonym tłoczku, zawór dolotowyotwiera się i paliwo napływa do cylindra.

Podczas ruchu tłoczka w kierunku przeciwnym do wału ciśnienie w cylindrze wzrasta i zawór dolotowy zamyka się. Jak tylko ciśnienie w cylindrze stanie

się wyższe od ciśnienia w zasobniku paliwa, otwiera się zawór wylotowy i paliwo przepływa do zasobnika.

zamknięty zawór wylotowy

cylinder

otwarty zawór dolotowy

tłoczek (wydrążony)

do zasobnika

z obwodu niskiego ciśnienia

paliwo podwysokim ciśnieniem

paliwo podniskim ciśnieniem

otwarty zawór wylotowy

zamknięty zawór dolotowy

do zasobnika

z obwodu niskiego ciśnien

cylinder

253_096

253_026

Page 34: SSP253 Bosch Motronic MED 7

34

czujnik ciśnienia paliwa (G247)

Układ sterowania silnika

Czujnik ciśnienia paliwa (G247)

znajduje się obok dolnej części kolektora dolotowego i jest wkręcony w zasobnik paliwa. Jego zadaniem jest pomiar ciśnienia w zasobniku.

Zastosowanie sygnału

Sterownik silnika reguluje ciśnienie paliwa na podstawie charakterystyki, wykorzystując sygnał czujnika jako informację zwrotną.

Jak to działa

Ciśnienie paliwa w zasobniku działa na stalową przeponę czujnika.

- Gdy ciśnienie jest niskie, przepona ugina się nieznacznie. Oporność tensometrów jest wtedy duża, a więc sygnał napięciowy czujnika – niski.

- Gdy ciśnienie jest wysokie, przepona ugina się silniej. Oporność tensometrów jest wtedy mała, a sygnał napięciowy czujnika – wysoki.

Sygnał napięciowy jest wzmacniany przez układ elektroniczny i przesyłany do sterownika silnika. Regulacja ciśnienia w zasobniku paliwa odbywa się za pomocą zaworu regulacyjnego.

Skutki braku sygnału

Gdy brak sygnału czujnika, sterownik silnika wysterowuje zawór regulacji ciśnienia napięciem o stałej wartości.

stalowa przeponaz tensometrami

przyłącze dozasobnika paliwa

ciśnienie paliwaniskie wysokie

złącze elektryczne

układ elektroniczny

stalowa przepona z tensometrami

przyłącze dozasobnika paliwa

układ elektroniczny

253_046

253_091

253_029

Page 35: SSP253 Bosch Motronic MED 7

35

przewód odpływowyzawór regulacyjny ciśnienia paliwa (N276)

Zawór regulacyjny ciśnienia paliwa (N276)

znajduje się obok dolnej części kolektora dolotowego i jest włączony pomiędzy zasobnik paliwa a przewód odpływowy.

Zadanie

Jego zadaniem jest utrzymywanie właściwego ciśnienia paliwa, niezależnie od aktualnej wydajności pompy i dawki paliwa.

Jak to działa

Na podstawie różnicy pomiędzy mierzonym a zadanym ciśnieniem paliwa sterownik wysterowuje zawór sygnałem o zmiennym współczynniku wypełnienia. W cewka zaworu wytwarza pole magnetyczne i kulka zaworu odrywa się od gniazda. Wartość sygnału sterującego określa otwarcie zaworu, a zatem reguluje dławienie odpływu paliwa i ciśnienie w zasobniku.

Skutki braku sygnału

W stanie beznapięciowym zawór regulacyjny jest zamknięty. Zapewnia to wystarczające ciśnienie paliwa w sytuacji awaryjnej. Zawór regulacyjny pełni także funkcję mechanicznego, sprężynowego zaworu bezpieczeństwa, chroniącego układ przed nadmiernym wzrostem ciśnienia. Zawór bezpieczeństwa otwiera się przy ciśnieniu 120 bar.

sprężyna

cewka

rdzeń

złącze elektryczne

otwór odpływowy

kulka zaworu

gniazdo zaworu

wlot z zasobnika paliwaz filtrem siatkowym

przewód odpływowy

253_129

253_

033

Page 36: SSP253 Bosch Motronic MED 7

36

Układ sterowania silnika

Wtryskiwacze (N30 – N33)

są umieszczone w głowicy silnika i wtryskują paliwo pod wysokim ciśnieniem bezpośrednio do cylindrów.

Zadanie

Zadaniem wtryskiwaczy jest doskonałe rozpylenie paliwa i wtryśnięcie go w odpowiednie miejsce komory spalania. Zależnie od aktualnego stanu pracy silnika, paliwo gromadzi się wokół elektrod świecy zapłonowej (w trybie mieszanki uwarstwionej) lub wypełnia równomiernie całą komorę spalania (tryb mieszanki jednorodnej ubogiej i jednorodnej).

Odpowiednio dobrane parametry strumienia paliwa (kąt rozwarcia 70° i kąt kierunkowy 20°) pozwalają umieścić paliwo dokładnie w wyznaczonym miejscu komory spalania. Ma to szczególnie duże znaczenie podczas pracy z mieszanką uwarstwioną.

kąt rozwarcia

kąt kierunkowy

253_149

253_056

Page 37: SSP253 Bosch Motronic MED 7

37

Jak to działa

Przepływ prądu przez cewkę elektromagnesu wywołuje pole magnetyczne. Wciąga ono rdzeń elektromagnesu z iglicą, otwierając w ten sposób wtryskiwacz i rozpoczynając wtrysk paliwa.Przerwanie zasilania cewki powoduje zanik pola magnetycznego. Sprężyna dociska rdzeń z iglicą do gniazda i wtrysk kończy się.

Po wymianie wtryskiwacza trzeba skasować wyuczone wartości w sterowniku silnika. Dokładne informacje są podane w odpowiedniej instrukcji naprawy.

253_032

złączeelektryczne

wlot paliwa z filtrem siatkowym

sprężyna

cewka

iglica z rdzeniem elektromagnesu

gniazdo iglicy

kanalik rozpylacza

teflonowy pierścień

uszczelniający

prąd

wzn

ios

iglic

y

Sterowanie wtryskiwaczy

Wtryskiwacze są sterowane przez wyspecjalizowany układ elektroniczny sterownika silnika.Aby uzyskać jak najszybsze otwarcie wtryskiwacza, po krótkiej fazie namagnesowania wstępnego cewka jest zasilana napięciem ok. 90 V, co daje prąd o wartości ok. 10 A. Gdy wtryskiwacz otworzy się, wystarczy już tylko napięcie 30 V (prąd 3 – 4 A), aby utrzymać iglicę w tym położeniu.

Skutki uszkodzenia

Uszkodzony wtryskiwacz jest rozpoznawany dzięki funkcji kontroli wypadania zapłonów. Taki wtryskiwacz nie jest dalej wysterowywany.

prąd wzbudzenia wstępnego

prąd trzymania

prąd włączenia

czas trwania wtrysku

czas trwania wtrysku

253_028

Page 38: SSP253 Bosch Motronic MED 7

38

Układ sterowania silnika

Zawór dozowania paliwa (N290)

znajduje się pomiędzy przewodem zasilającym pompę wysokiego ciśnienia a regulatorem ciśnienia. Jest on zamocowany do kopuły amortyzatora.

Zadanie

Podczas normalnej pracy układu zawór jest otwarty i pozwala na przepływ paliwa do regulatora ciśnienia.

Jeżeli temperatura silnika podczas rozruchu przekracza 110 °C a temperatura dolotu jest wyższa niż 50 °C, sterownik realizuje program rozruchu gorącego silnika. Zawór dozowania paliwa jest wtedy zamykany na ok. 50 sekund i paliwo nie może swobodnie płynąć do regulatora ciśnienia.

Skutki uszkodzenia

Gdy zawór dozowania paliwa nie jest zasilany, wbudowana sprężyna zamyka go. Ciśnienie w obwodzie niskiego ciśnienia wzrasta do 5,8

Powoduje to wzrost ciśnienia w obwodzie niskiego ciśnienia do maksymalnej wartości, jaką może wytworzyć elektryczna pompa paliwa. Jest to ciśnienie 5,8 bar, przy którym otwiera się zawór bezpieczeństwa w pompie.

Zwiększenie ciśnienia zapobiega tworzeniu się korków parowych w pompie wysokiego ciśnienia i pozwala na prawidłowe tłoczenie paliwa do zasobnika.

bar, co zapobiega ewentualnym problemom z rozruchem gorącego silnika.

czujnik temperatury silnika (G62)

zawór dozowania paliwa

zawór dozowania paliwa (N290)

regulator ciśnienia paliwa (obwodu niskiego ciśnienia)

sterownik Motronic (J220)

pompa wysokiego ciśnienia

czujnik temperatury dolotu (G42)

elektrycznapompa paliwa (G6)z zaworem bezpieczeństwa

253_

049

253_113

Page 39: SSP253 Bosch Motronic MED 7

39

Układ odprowadzania par paliwa

jest niezbędny, by samochód spełniał normy emisji węglowodorów (HC). Dzięki niemu pary paliwa, powstające w zbiorniku, nie przedostają się do otoczenia, lecz są

Podczas pracy w trybie mieszanki jednorodnej i jednorodnej ubogiej

palna mieszanka równomiernie wypełnia całą komorę spalania. Spalanie przebiega w całej objętości komory, więc pary paliwa również ulegają spaleniu.

W trybie pracy z mieszanką uwarstwioną

plana mieszanka jest jedynie wokół elektrod świecy zapłonowej. Natomiast część par paliwa znalazłaby się w zewnętrznej, niepalnej warstwie ładunku. Prowadziłoby to do niecałkowitego spalania i wzrostu zawartości węglowodorów w spalinach. Z tego powodu sterownik silnika wylicza ciągle stopień zapełnienia zbiornika z węglem aktywnym i wybiera tryb mieszanki uwarstwionej dopiero wtedy, gdy zapełnienie to jest niewielkie.

Sterownik silnika wylicza, ile par paliwa może być doprowadzonych ze zbiornika z węglem aktywnym. Na tej podstawie wysterowuje zawór zbiornika (tzw. zawór regeneracyjny) oraz odpowiednio zmniejsza dawkę paliwa i zmienia ustawienie przepustnicy.

Do tego potrzebuje następujących informacji:

- obciążenia silnika z przepływomierza powietrza (G70),

- prędkości obrotowej silnika z czujnika G28, - temperatury zasysanego powietrza z

czujnika temperatury dolotu (G42),- stopnia zapełnienia zbiornika z węglem

aktywnym z sondy lambda (G39).

gromadzone w zbiorniku z węglem aktywnym i okresowo spalane w silniku.

J220 G70/G42 G28 G39

N30 -33

J338

N80

253_077

Page 40: SSP253 Bosch Motronic MED 7

40

Układ sterowania silnika

Układ zapłonowy

ma zadanie zapalić mieszankę we właściwym momencie. W tym celu sterownik musi wyznaczyć kąt wyprzedzenia zapłonu, energię iskry oraz czas trwania iskry, odpowiednie dla aktualnego stanu pracy silnika. Kąt wyprzedzenia zapłonu ma wpływ na moment obrotowy silnika, skład spalin oraz zużycie paliwa.

W trybie mieszanki jednorodneji jednorodnej ubogiej

sterowanie zapłonem odbywa się tak, jak w silnikach z wtryskiem do kanałów dolotowych. Ze względu na taki sam charakter mieszanki, w obu systemach wtrysku dobierane są podobne wartości kąta wyprzedzenia zapłonu.

W trybie mieszanki uwarstwionej

punkt zapłonu może się zmieniać tylko w bardzo ograniczonym zakresie, ze względu na specyfikę tworzenia mieszanki. Tylko taki kąt wyprzedzenia zapłonu zapewnia prawidłowy przebieg spalania.

Wielkości podstawowe:

1 obciążenie silnika z przepływomierzapowietrza (G70) i czujnika temperaturydolotu (G42),

2 prędkość obrotowa silnika z czujnika (G28).

Wielkości korekcyjne:

3 temperatura silnika z czujnika (G62),4 informacje z zespołu sterującego

przepustnicy (J338),5 sygnał czujnika spalania stukowego (G61),6 sygnał czujników położenia pedału gazu

(G79, G185),7 sygnał sondy lambda (G39).

sterownik Motronic (J220)

indywidualne cewki zapłonowe (N70, N127, N291, N292)

1 2 3 4 5 6 7

253_066

Do wyliczenia kąta wyprzedzenia zapłonu są brane pod uwagę:

Page 41: SSP253 Bosch Motronic MED 7

41

Układ wylotowy

jest dostosowany do szczególnych zadań, wynikających z bezpośredniego wtrysku benzyny. Jeszcze niedawno oczyszczanie spalin w z silnikach bezpośrednim wtryskiem benzyny było dużym problemem. Powodem była znaczna emisja tlenków azotu podczas pracy z mieszanką uwarstwioną, której typowy katalizator trójfunkcyjny nie potrafi ograniczyć

do wartości, określonej przepisami ochrony środowiska. Dlatego dzisiaj silniki wyposaża się w katalizator zasobnikowy NOx, który gromadzi tlenki azotu, powstające w tym trybie pracy silnika. Gdy katalizator zapełni się, uruchamiany jest tryb regeneracji katalizatora, podczas którego zgromadzone tlenki azotu są uwalniane i redukowane do czystego azotu.

Recyrkulacja spalin i zmiana faz rozrządu pozwalają zmniejszać emisję tlenków azotu już na etapie spalania.

chłodzenie kolektora wylotowego powietrzem (tylko Lupo FSI)

szerokopasmowa sonda lambda(G39)

kolektor wylotowyz katalizatoremtrójfunkcyjnym

czujnik tlenków azotu (G295)

katalizator zasobnikowy NOx

potrójna rura wylotowa

czujnik temperatury spalin (G235)

sterownik Motronic (J220)sterownik czujnika tlenków azotu (J583)

253_150

Page 42: SSP253 Bosch Motronic MED 7

42

Układ sterowania silnika

Chłodzenie spalin

Celem chłodzenia spalin jest utrzymywanie temperatury katalizatora zasobnikowego NOx możliwie często w zakresie 250 °C do 500 °C. Tylko w tej temperaturze może on spełniać swoją funkcję i gromadzić tlenki azotu.Poza tym katalizator trwale traci swoją pojemność, gdy jego temperatura przekracza 850 °C.

Chłodzenie kolektora wylotowego (tylko Lupo FSI)

W komorze silnika jest specjalny kanał, dzięki któremu świeże powietrze omywa kolektor wylotowy i w ten sposób chłodzi spaliny.

Potrójna rura wylotowa

znajduje się przed katalizatorem tlenków azotu. Jest to kolejny sposób obniżenia temperatury spalin, a co za tym idzie – temperatury katalizatora NOx. Zwiększenie powierzchni rury powoduje lepszą wymianę ciepła z otoczeniem i spadek temperatury spalin.

Zastosowanie obu środków pozwala zmniejszyć temperaturę spalin o 30 °C do 100 °C, zależnie od prędkości jazdy.

253_131

253_131

Page 43: SSP253 Bosch Motronic MED 7

43

Szerokopasmowa sonda lambda (G39)

Szerokopasmowa sonda lambda jest wkręcona w kolektor wylotowy przed katalizatorem.Służy ona do pomiaru stężenia resztek tlenu w spalinach.

Zastosowanie sygnału

Szerokopasmowa sonda lambda pozwala bardzo dokładnie określić skład mieszanki paliwowo-powietrznej, także w przypadku wartości odbiegających od lambda = 1.

Dzięki temu możliwa jest regulacja lambda podczas pracy z mieszanką jednorodną ubogą, gdy współczynnik nadmiaru powietrza wynosi 1,55. Podczas pracy z mieszanką uwarstwioną współczynnik lambda jest wyliczany, gdyż sygnał szerokopasmowej sondy lambda jest w tym zakresie zbyt niedokładny.

Sygnał sondy lambda informuje sterownik o rzeczywistym składzie mieszanki. Jeżeli skład ten odbiega od zadanego, sterownik zmienia dawkę paliwa. Jest to tzw. obwód regulacji lambda.

Skutki braku sygnału

Gdy do sterownika nie dociera sygnał sondy lambda, regulacja lambda zostaje wyłączona i dawka paliwa jest dobierana z charakterystyki. Funkcja adaptacji lambda jest wtedy zablokowana a układ odprowadzania par paliwa pracuje w trybie awaryjnym.

współczynnik nadmiaru powietrza λ

prąd

pom

py jo

now

ej I p

mA

3,0

2,0

1,0

0

-1,0

-2,00,7 1,0 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5 3,0

szerokopasmowa sonda lambda (G39)

lambda = 1

253_131

253_088

Page 44: SSP253 Bosch Motronic MED 7

44

Układ sterowania silnika

Wstępny katalizator trójfunkcyjny

znajduje się w kolektorze wylotowym. Dzięki umieszczeniu tak blisko silnika katalizator szybko się nagrzewa i rozpoczyna pracę. Pozwala to spełnić ostre wymagania norm czystości spalin.

Zadanie

Katalizator przetwarza szkodliwe składniki spalin, powstające podczas spalania, w związki bezpieczne dla środowiska.

Jak to działa

Tryb mieszanki jednorodnej stechiometrycznej (lambda = 1)

Węglowodory (HC) i tlenek węgla (CO) są utleniane przez tlen, pozyskany z tlenków azotu, w wyniku czego powstaje woda (H2O) i dwutlenek węgla (CO2). Jednocześnie tlenki azotu (NOx) są redukowane do czystego azotu (N2).

Tryb mieszanki uwarstwionej i jednorodnej ubogiej (lambda > 1)

Węglowodory i tlenek węgla są utleniane przez tlen, obecny w dużej ilości w spalinach, a nie przez tlen pochodzący z redukcji tlenków azotu. Z tego powodu, podczas pracy z ubogą mieszanką, katalizator trójfunkcyjny nie przetwarza tlenków azotu na azot. Tlenki azotu przepływają przez katalizator trójfunkcyjny do katalizatora zasobnikowego NOx.

katalizator trójfunkcyjny

253_131

253_152

253_151

Page 45: SSP253 Bosch Motronic MED 7

45

R [Ω]

T [°C]

Czujnik temperatury spalin (G235)

Czujnik temperatury spalin jest wkręcony w rurę wylotową za wstępnym katalizatorem trójfunkcyjnym.Mierzy on temperaturę spalin i przekazuje tę informację sterownikowi silnika.

Zastosowanie sygnału

Na podstawie sygnału czujnika G235 sterownik silnika wylicza m.in. temperaturę katalizatora zasobnikowego NOx.

Jest to potrzebne, gdyż:

- katalizator zasobnikowy NOx może gromadzić tlenki azotu tylko w temperaturze pomiędzy 250 °C a 500 °C. Z tego powodu tylko w tym zakresie temperatury katalizatora możliwa jest praca silnika w trybie mieszanki uwarstwionej i jednorodnej ubogiej.

- w katalizatorze zasobnikowym NOx gromadzi się również siarka. Aby usunąć ją z katalizatora, trzeba nagrzać go do temperatury co najmniej 650 °C.

Jak to działa

Elementem pomiarowym czujnika jest rezystor o ujemnym współczynniku temperaturowym, tzw. rezystor NTC. Wraz ze wzrostem temperatury oporność takiego rezystora spada, a napięcie sygnału rośnie. Znając charakterystykę czujnika, sterownik silnika może przyporządkować temu napięciu temperaturę.

czujnik temperatury spalin (G235)

spaliny

rezystorpomiarowy

obudowa

złącze elektryczne

Skutki braku sygnału

Gdy brak sygnału czujnika, temperatura spalin jest wyliczana przez sterownik silnika. Ponieważ te wyliczenia nie są bardzo dokładne, sterownik wcześniej przechodzi do trybu mieszanki jednorodnej.

253_131

253_

089

253_114

Charakterystyka rezystora NTC

Page 46: SSP253 Bosch Motronic MED 7

46

Układ sterowania silnika

Zadanie

W trybie pracy z mieszanką jednorodną (lambda = 1) katalizator pracuje jak typowy katalizator trójfunkcyjny.

Katalizator zasobnikowy NOx

jest zamontowany na miejscu dotychczasowego głównego katalizatora trójfunkcyjnego. Zachowuje on funkcję katalizatora trójfunkcyjnego, a ponadto może gromadzić tlenki azotu.

Jednak podczas pracy z mieszanką uwarstwioną lub jednorodną ubogą (lambda > 1) katalizator nie może przetwarzać tlenków azotu, więc gromadzi je. Gdy katalizator zapełni się, uruchamiany jest tryb jego regeneracji (str. 50, 51). W katalizatorze zbiera się również siarka, ze względu na swoje podobieństwo chemiczne do tlenków azotu.

Jak to działa

Nośnik katalizatora zasobnikowego NOx ma cztery powłoki. Do trzech standardowych (platynowej, rodowej i palladowej) doszła czwarta – z tlenku barowego. Służy ona do magazynowania tlenków azotu, powstających podczas spalania ubogiej mieszanki.

Gromadzenie

Tlenki azotu są utleniane na powłoce platynowej do dwutlenku azotu, a ten reaguje z tlenkiem barowym, tworząc azotan barowy.

Regeneracja (rozładowanie)

Do regeneracji katalizatora mogą służyć np. cząsteczki tlenku węgla, obecne w dużej ilości w spalinach podczas spalania bogatej mieszanki.Najpierw azotan barowy jest redukowany przez tlenek węgla do tlenku barowego. W tej reakcji jest uwalniany dwutlenek węgla i tlenek azotu. Na powłoce rodowej i platynowej tlenek azotu jest redukowany do azotu, a tlenek węgla utleniany do dwutlenku.

katalizator zasobnikowyNOx

253_130

Gromadzenie przy λ > 1

tlenki azotu (NOx) tlen (O2)

dwutlenek azotu (NO2)

platyna (Pt) tlenek barowy (BaO)

azotan barowy (Ba(NO3)2)

Regeneracja przy λ < 1

platyna (Pt)rod (Rh)

tlenek węgla (CO)

dwutlenek węgla (CO2)tlenki azotu (NOx)

tlenek węgla (CO)

dwutlenek węgla (CO2)azot (N2)

azotan barowy (Ba(NO3)2)

tlenek barowy (BaO)

Page 47: SSP253 Bosch Motronic MED 7

47

złącze przewodu od czujnika NOx do sterownika NOx złącze przewodu od sterownika Motronic

do sterownika NOx

Sterownik czujnika tlenków azotu (J583)

znajduje się pod podłogą, w pobliżu czujnika tlenków azotu. Umieszczenie tych elementów blisko siebie zapobiega zakłócaniu przekazywanego sygnału przez wpływy zewnętrzne.

Zadanie

Sterownik J583 przetwarza sygnał, otrzymywany od czujnika tlenków azotu, i przesyła go do sterownika silnika.

Połączenia elektryczne

Od czujnika NOx do sterownika czujnika NOx:

1-6 rezystory dopasowujące(Rezystory te służą do dopasowania sygnałuczujnika NOx i skompensowania odchyłek,powstałych podczas produkcji czujnika.)

7-8 wolne9 masa sygnału czujnika10 prąd pompy jonowej NOx (µA), komora 211 prąd pompy jonowej lambda (mA),

komora 112 grzałka (minus)13 napięcie komórki odniesienia14 grzałka (plus)

Od sterownika czujnika NOx do sterownika Motronic:

1 sygnał NOx, komora 22 współczynnik lambda, komora 13 temperatura czujnika NOx4 napięcie sondy dwustanowej5 napięcie komórki odniesienia6 wolne7 napięcie zasilania8 grzałka (minus)9 masa10 grzałka (plus)

Skutki uszkodzenia

Gdy czujnik tlenków azotu nie działa, regulacja jest zastępowana sterowaniem (bez sygnału sprzężenia zwrotnego). Silnik pracuje cały czas z mieszanką jednorodną stechiometryczną, by nie dopuścić do nadmiernej emisji tlenków azotu.

sterownik czujnika NOx (J583)

253_103

253_115

Page 48: SSP253 Bosch Motronic MED 7

48

Układ sterowania silnika

Budowa

Podstawowymi częściami czujnika są dwie komory, dwie pompy jonowe, elektrody i grzałka. Ceramiczny element pomiarowy czujnika jest wykonany z dwutlenku cyrkonu. Ma on tę właściwość, że po przyłożeniu do niego napięcia ujemne jony tlenu wędrują od elektrody ujemnej do dodatniej.

Czujnik tlenków azotu (G295)

Czujnik jest wkręcony w rurę wylotową, bezpośrednio za katalizatorem zasobnikowym NOx. Mierzy on stężenie tlenków azotu (NOx) oraz stężenie tlenu w spalinach i przekazuje te informacje sterownikowi czujnika tlenków azotu (J583).

Zastosowanie sygnału

Dzięki sygnałowi czujnika można rozpoznać i sprawdzić:

- czy katalizator działa prawidłowo. - czy punkt regulacji lambda = 1 sondy

szerokopasmowej przed katalizatorem jest prawidłowy, czy też musi być skorygowany. Dzięki swej budowie oraz funkcjom sterownika, czujnik może pełnić rolę dwustanowej sondy lambda, dostarczając informacji o stężeniu tlenu w spalinach. Ten sygnał dostarcza bardzo dokładnej informacji w zakresie lambda = 1.

- kiedy katalizator zasobnikowy zapełni się i konieczna jest jego regeneracja lub odsiarczanie.

Sygnały czujnika tlenków azotu są odbierane przez sterownik czujnika tlenków azotu.

elektrodygrzałka

pompa jonowa 1

komora 1

komora odniesienia

komora 2

pompa jonowa 2

elektrody

czujnik tlenków azotu (G295)

katalizator zasobnikowyNOx

253_130

253_098

253_099

Skutki braku sygnału

Jeżeli brak sygnału czujnika tlenków azotu, silnik pracuje wyłącznie z mieszanką jednorodną stechiometryczną.

Page 49: SSP253 Bosch Motronic MED 7

49

Sposób działania czujnika tlenków azotu

Zasada działania czujnika opiera się na pomiarze stężenia tlenu i przypomina działanie szerokopasmowej sondy lambda.

Komora 1 – pomiar współczynnika lambda

Część spalin dostaje się do komory 1. Ponieważ w spalinach jest inne stężenie tlenu, niż w komorze odniesienia, na elektrodach pojawia się napięcie. Sterownik czujnika NOx reguluje to napięcie, tak by było stałe i wynosiło 425 mV. Odpowiada to stechiometrycznemu składowi mieszanki (lambda = 1).Stałe napięcie na elektrodach jest osiągane przez pompowanie jonów tlenu do komory lub z komory. Prąd, którym trzeba w tym celu zasilić pompę jonową, jest miarą współczynnika lambda.

komora 2

pompa jonowa 2

elektrody

spaliny bez tlenu

komora odniesienia

spaliny

komora 1

pompa jonowa 1

elektrody sterownik czujnika NOx (J583)

sterownikMotronic (J220)

sterownik czujnika NOx (J583)

sterownikMotronic (J220)

Komora 2 – pomiar stężenia tlenków azotu

Pozbawione tlenu spaliny przepływają z komory 1 do komory 2. Cząsteczki NOx w spalinach są tu rozkładane za pomocą specjalnych elektrod na azot N2 i tlen O2. Sterownik utrzymuje stałe napięcie 450 mV pomiędzy wewnętrzną a zewnętrzną elektrodą, czego wynikiem jest przepływ strumienia jonów tlenu od elektrody wewnętrznej do zewnętrznej. Płynący przy tym prąd pompy jonowej jest miarą stężenia tlenu w komorze 2. Ponieważ stężenie to jest proporcjonalne do ilości tlenków azotu w spalinach, można wyliczyć również stężenie NOx.

Jeśli regenerację trzeba przeprowadzać zbyt często, katalizator jest zasiarczony (siarka zajmuje miejsca, przeznaczone dla NOx) i trzeba uruchomić tryb jego odsiarczania.

Wzrost ilości tlenków azotu za katalizatorem powyżej ustalonej wartości oznacza, że katalizator zasobnikowy zapełnił się i trzeba uruchomić tryb jego regeneracji.

253_101

253_102

Page 50: SSP253 Bosch Motronic MED 7

50

Układ sterowania silnika

Rozładowanie tlenków azotu

odbywa się wtedy, gdy ich stężenie za katalizatorem przekroczy ustalony próg. Na tej podstawie sterownik silnika stwierdza, że katalizator nie może już gromadzić tlenków, gdyż jego pojemność wyczerpała się. Uruchamiany jest tryb regeneracji.

Silnik pracuje wtedy z bogatą mieszanką jednorodną, co powoduje wzrost stężenia węglowodorów i tlenku węgla w spalinach. Związki te redukują tlenki azotu (zgromadzone w katalizatorze) do azotu, który uchodzi do atmosfery.

Tryb regeneracji

Tryb regeneracji służy do usunięcia (rozładowania) zgromadzonych w katalizatorze tlenków azotu i zamiany ich w nietoksyczny azot. Podobnie usuwana jest siarka i zamieniana w dwutlenek siarki.

Pojemność katalizatora zasobnikowego wystarcza do zgromadzenia takiej ilości tlenków azotu, jaka powstaje podczas pracy w trybie mieszanki uwarstwionej przez czas do 90 s. Potem przez ok. 2 sekundy trwa regeneracja.

60 – 90 s

2 s

tryb mieszanki uwarstwionej

tryb mieszanki jednorodnej

tryb mieszanki uwarstwionej

252_054

Page 51: SSP253 Bosch Motronic MED 7

51

Aby ograniczyć dodatkowe zużycie paliwa, wywołane procesem odsiarczania, należy tankować paliwo pozbawione siarki, np. Shell Optimax.

Rozładowanie siarki (odsiarczanie)

jest trudniejsze, gdyż siarka ma większą stabilność termiczną i podczas rozładowywania tlenków azotu pozostaje w katalizatorze. Odsiarczanie jest potrzebne wtedy, gdy pojemność katalizatora wyczerpuje się w coraz krótszym czasie.Na tej podstawie sterownik silnika stwierdza, że część miejsca przeznaczonego dla tlenków azotu jest zajęta przez siarkę.

W takiej sytuacji, po przekroczeniu pewnej minimalnej prędkości jazdy (zależnej od modelu samochodu), przez dwie minuty:

- silnik pracuje w trybie mieszanki jednorodnej,- zapłon jest opóźniany, co powoduje wzrost

temperatury katalizatora zasobnikowego do ok. 650 °C.

W tej temperaturze siarka utlenia się do dwutlenku siarki (SO2).

2 min

tryb mieszanki uwarstwionej

tryb mieszanki jednorodnej

tryb mieszanki uwarstwionej

252_055

zapłon opóźniony

Duże obciążenie i znaczna prędkość obrotowa silnika sprzyjają samoczynnemu odsiarczeniu katalizatora zasobnikowego, gdyż mieszanka jest wtedy jednorodna a katalizator szybko rozgrzewa się do niezbędnej temperatury.

Page 52: SSP253 Bosch Motronic MED 7

52

Układ sterowania silnika

252_125

silnik elektryczny

potencjometrrecyrkulacji spalin (G212)

Recyrkulacja spalin

jest niezbędna, by stosowanie katalizatora zasobnikowego NOx miało sens. Spaliny, doprowadzone do cylindra, zmniejszają temperaturę spalania i ograniczają ilość powstających tlenków azotu.

Oznacza to, że katalizator może przez dłuższy czas gromadzić tlenki, a zatem silnik może dłużej pracować z mieszanką uwarstwioną pomiędzy kolejnymi cyklami regeneracji.

Udział spalin w zasysanym ładunku wynosi maksymalnie 35%.

Recyrkulacja spalin działa

- w trybie mieszanki uwarstwionej i mieszanki jednorodnej ubogiej – przez cały czas,

- w trybie mieszanki jednorodnej – do 4000 obr/min i do średniego obciążenia, jednak nie na biegu jałowym.

Zawór recyrkulacji spalin (N18)

jest przykręcony do kolektora dolotowego. Jego budowa została zmieniona, by umożliwić zwiększenie ilości doprowadzanych spalin.

Podstawowymi elementami zaworu są: obudowa, klapa, silnik elektryczny i potencjometr (G212).

Spaliny są czerpane z głowicy przy czwartym cylindrze i płyną rurą do zaworu. Sterownik silnika, na podstawie charakterystyki regulacji, uchyla odpowiednio klapę zaworu.Uchylenie klapy określa ilość spalin, która wpływa do kolektora dolotowego i miesza się ze świeżym powietrzem.

Potencjometr recyrkulacji spalin, umieszczony w pokrywie obudowy zaworu, mierzy rzeczywiste uchylenie klapy. Dzięki temu pracę zaworu można diagnozować.

silnik elektrycznyklapa

potencjometrrecyrkulacji spalin (G212)

253_052

Page 53: SSP253 Bosch Motronic MED 7

53

sterownik Motronic (J220)

zawór przestawiania faz rozrządu (N205),

przepływomierz powietrza (G70)z czujnikiem temperatury dolotu (G42)

czujnik prędkości obrotowej silnika (G28)

czujnik temperatury silnika (G62)

czujnik Halla (G40)

sygnały wejściowe

do pomiaru rzeczywistego położenia wałka

do wyznaczenia kąta przestawienia wałka

Zmiana faz rozrządu

Wewnętrzna recyrkulacja spalin jest realizowana przez bezstopniowe przestawianie wałka zaworów dolotowych.Zależnie od obciążenia i prędkości obrotowej silnika, wałek może być przestawiany z położenia podstawowego o maksymalnie 40° obrotu wału korbowego w kierunku wcześniejszego otwarcia.

Prowadzi to do:

- optymalnego wykorzystania wewnętrznej recyrkulacji spalin, obniżenia temperatury spalania i zmniejszenia ilości powstających tlenków azotu,

- poprawy charakterystyki momentu obrotowego silnika.

253_053

Page 54: SSP253 Bosch Motronic MED 7

54

Układ sterowania silnika

Schemat funkcjonalny

F włącznik świateł hamowaniaF36 włącznik przy pedale sprzęgłaF47 włącznik przy pedale hamulca (do tempomatu)F265 termostat do programowego sterowania temperaturą

silnikaG2 czujnik temperatury silnikaG6 pompa paliwaG28 czujnik prędkości obrotowej silnikaG39 sonda lambdaG40 czujnik HallaG42 czujnik temperatury dolotuG61 czujnik spalania stukowego 1G62 czujnik temperatury silnikaG70 przepływomierz powietrzaG71 czujnik ciśnienia dolotuG79 czujnik położenia pedału gazuG83 czujnik temperatury wody na wyjściu z chłodnicy

G185 czujnik 2 położenia pedału gazuG186 nastawnik przepustnicyG187 czujnik 1 położenia przepustnicyG188 czujnik 2 położenia przepustnicyG212 potencjometr recyrkulacji spalinG235 czujnik 1 temperatury spalinG247 czujnik ciśnienia paliwaG267 potencjometr pokrętła regulacji temperatury

(nie występuje w klimatyzacji Climatronic)G294 czujnik ciśnienia w urządzeniu wspomagającym

hamulcówG295 czujnik tlenków azotuG336 potencjometr klap kierującychJ17 przekaźnik pompy paliwaJ220 sterownik MotronicJ271 przekaźnik zasilania sterownika MotronicJ338 zespół sterujący przepustnicy

252_

050

Page 55: SSP253 Bosch Motronic MED 7

55

1 sygnał TD2 przewód K/W3 sprężarka klimatyzacji4 gotowość klimatyzacji5 sygnał impulsowy klimatyzacji6 magistrala CAN układu napędowego7 magistrala CAN układu napędowego8 sygnał DFM alternatora9 sterowanie wentylatorem chłodnicy 110 sterowanie wentylatorem chłodnicy 211 przewód do zacisku 5012 przewód do włącznika drzwiowego13 przewód do sterownika poduszek

bezpieczeństwa

252_051

plusmasasygnał wejściowysygnał wyjściowydwukierunkowe przesyłanie informacji

J583 sterownik czujnika tlenków azotuN70, N127, N291, N292 cewki zapłonowe 1 – 4 ze stopniami mocyN18 zawór recyrkulacji spalinN30 - N33 wtryskiwacze 1 – 4N80 zawór 1 układu odprowadzania par paliwaN205 zawór 1 przestawiania wałka rozrząduN276 zawór regulacyjny ciśnienia paliwaN290 zawór dozowania paliwaN316 zawór klap kierującychP końcówka przewodu świecy zapłonowejQ świeca zapłonowaZ19 grzałka sondy lambdaZ44 grzałka czujnika tlenków azotu

Page 56: SSP253 Bosch Motronic MED 7

56

Układ sterowania silnika

Samodiagnoza

Czujniki i elementy wykonawcze układu są diagnozowane przez sterownik silnika. Do diagnozowania układu w warsztacie trzeba użyć odpowiedniej literatury warsztatowej oraz testera VAS 5051 lub VAS 5052.

Czujniki i elementy wykonawcze układu, oznaczone kolorami, są diagnozowane przez sterownik silnika i przez program "Poszukiwanie usterek".

Należy pamiętać, że informacje, dotyczące grupy naprawczej 01, są obecnie zawarte w programie "Poszukiwanie usterek" testera. Można tam znaleźć także funkcje "Odczyt bloków wartości pomiarowych" i "Sprawdzenie elementów wykonawczych".

253_036

253_132

253_025

Page 57: SSP253 Bosch Motronic MED 7

57

NotatkiRozwiązania testu

1.)a,b,c

2.)c

3.)a,c

4.)b

5.) b,c

6.) a,b

7.) b,c

8.) c

Page 58: SSP253 Bosch Motronic MED 7

58

Sprawdzamy swoją wiedzę1.Jakie zalety ma bezpośredni wtrysk benzyny?

W trybach pracy z mieszanką ubogą przepustnica jest bardziej otwarta i stawia mniejszy opór podczas napełniania cylindrów.

Bezpośredni wtrysk benzyny do cylindra powoduje jej odparowanie i obniżenie temperatury ładunku, co powala zwiększyć stopień sprężania.

Dzięki bezpośredniemu wtryskowi benzyny silnik może być zasilany mieszanką o współczynniku lambda wynoszącym do 3.

2.Kiedy następuje wtrysk paliwa w trybie mieszanki uwarstwionej, mieszanki jednorodnej ubogiej i mieszanki jednorodnej?

We wszystkich trzech trybach pracy podczas suwu dolotu.

W trybie mieszanki uwarstwionej – podczas suwu dolotu, a w trybach mieszanki jednorodnej ubogiej i jednorodnej – podczas suwu sprężania.

W trybie mieszanki uwarstwionej – podczas suwu sprężania, a w trybach mieszanki jednorodnej ubogiej i jednorodnej – podczas suwu dolotu.

3.Co oznaczają pojęcia mieszanka uwarstwiona, mieszanka jednorodna uboga i mieszanka jednorodna?

Mieszanka uwarstwiona oznacza, że mieszanka znajduje się w pobliżu świecy zapłonowej i jest otoczona warstwą świeżego powietrza, wymieszanego ze spalinami z układu recyrkulacji.

Jednorodna oznacza, że mieszanka jest tworzona dopiero na krótko przed zapłonem.

Jednorodna uboga oznacza, że uboga mieszanka wypełnia równomiernie całą komorę spalania.

4.Dlaczego przepustnica nie jest całkowicie otwarta podczas pracy w trybie mieszanki uwarstwionej?

Ponieważ powodowałoby to zbyt dużą emisję węglowodorów i tlenków węgla.

Ponieważ do działania układów odprowadzania par paliwa i recyrkulacji spalin konieczne jest określone podciśnienie.

Ponieważ moment obrotowy silnika jest regulowany przez zmianę napełnienia, a silnik nie potrzebuje tak dużej ilości powietrza podczas pracy z małym obciążeniem.

Page 59: SSP253 Bosch Motronic MED 7

59

5.Do czego jest wykorzystywany sygnał czujnika ciśnienia dolotu (G71)?

Jako informacja o obciążeniu, do zmiany trybu pracy.

Do rozpoznania obciążenia podczas rozruchu silnika.

Do dokładnego wyznaczania ilości spalin, doprowadzonych przez układ recyrkulacji.

6. Jakie ciśnienia panują w układzie zasilania paliwem?

W obwodzie wysokiego ciśnienia ciśnienie jest regulowane w zakresie 50 – 100 bar.

Podczas normalnej pracy silnika w obwodzie niskiego ciśnienia jest ciśnienie 3 bar.

Podczas normalnej pracy silnika w obwodzie niskiego ciśnienia panuje maksymalnie ciśnienie 7,5 bar.

7. Które wypowiedzi na temat katalizatora zasobnikowego NOx są prawidłowe?

Gromadzi on tlenki azotu przy lambda = 1, aby efektywniej przetwarzać węglowodory i tlenek węgla podczas pracy z ubogą mieszanką.

Gromadzi on tlenki azotu przy lambda>1, gdyż podczas spalania ubogiej mieszanki katalizator trójfunkcyjny nie może przetwarzać tlenków azotu na azot.

Zachowuje on funkcję katalizatora trójfunkcyjnego, a ponadto może gromadzić tlenki azotu.

8.Kiedy następuje regeneracja katalizatora (rozładowanie zgromadzonej siarki oraz tlenków azotu)?

Odbywa się to w regularnych odstępach czasu.

Specjalny proces regeneracji nie jest potrzebny, gdyż rozładowanie odbywa się samoczynnie podczas pracy silnika z dużym obciążeniem.

Odbywa się zawsze wtedy, gdy stężenie tlenków azotu w spalinach, mierzone przez czujnik NOx, przekroczy określoną wartość.

Page 60: SSP253 Bosch Motronic MED 7

Tylko do użytku wewnętrznego © VOLKSWAGEN AG, Wolfsburg

Wszelkie prawa zastrzeżone. Zmiany zastrzeżone.

140.2810.72.11 Stan techniczny 06/02

Papier wyprodukowany z celulozy

bielonej bez użycia chloru.

253