Opis ogólny
Jeśli chodzi o dokładność dostarczania mieszanki paliwowo-powietrznej, układ wtrysku paliwa przez jedną dyszę pod przepustnicą ustępuje układowi wtrysku bezpośrednio do komory spalania cylindra. Funkcję tę realizuje odpowiedni wtryskiwacz na każdym cylindrze silnika. Z tego powodu czterocylindrowy silnik o mocy 85 kW został wyposażony w układ wtrysku wielopunktowego. Mowa o układzie sterowanym elektronicznie, którego pamięć zawiera parametry uzyskane podczas testów silnika. Parametry te dotyczą kąta wyprzedzenia zapłonu, bezstukowego spalania mieszanki paliwowo-powietrznej, stabilizacji biegu jałowego oraz wymuszonego biegu jałowego.
Ten system jest tak zaawansowany pod względem automatyzacji i komputeryzacji, że inżynierowie AUDI i VW, którzy go stworzyli, nadali mu nazwę Digifant, co jest formacją słowną składającą się z części dwóch słów, które można przetłumaczyć z języka niemieckiego jako "software elephant" (zobacz ilustrację 6.0).
Jednostka sterująca elektroniczna Digifant otrzymuje informacje z następujących źródeł za pośrednictwem wtyczki wielopinowej:
- a) dane o rozpoczęciu i zakończeniu rozruchu silnika pobierane są z zacisku 50 rozrusznika,
- b) potencjometr położenia przepustnicy informuje jednostkę sterującą o jej aktualnym położeniu,
- c) czujnik Halla na rozdzielaczu zapłonu informuje o prędkości obrotowej silnika,
- d) sonda lambda umieszczona na katalizatorze dostarcza informacji o zawartości tlenu w spalinach,
- d) potencjometr przepływomierza powietrza informuje o położeniu żaluzji zaworu, które odpowiada objętości dopływającego powietrza,
- g) czujnik temperatury na przepływomierzu powietrza dostarcza danych o temperaturze powietrza dolotowego,
- c) czujnik temperatury płynu chłodzącego w rurze powrotnej podaje swoją temperaturę,
- e) Czujnik spalania stukowego umieszczony na bloku cylindrów informuje o spalaniu stukowym paliwa.
Na podstawie danych dotyczących prędkości obrotowej i obciążenia silnika, elektroniczna jednostka sterująca ustala czas otwarcia wtryskiwacza, a tym samym objętość wtryskiwanego paliwa. Aby to osiągnąć, w jego pamięci gromadzone są informacje o potrzebach silnika we wszystkich możliwych sytuacjach, uzyskane podczas testów, a także parametry dotyczące kąta wyprzedzenia zapłonu. Jednostka sterująca elektroniczna może samodzielnie korygować zadane parametry, ale jest to możliwe dopiero po otrzymaniu tzw. sygnałów klarujących (na przykład dane dotyczące temperatury powietrza dolotowego i temperatury płynu chłodzącego).
Na jednej rurze kolektora dolotowego znajdują się dwa zawory przepustnicy. Mniejsza z tych klap jest połączona linką gazową z pedałem gazu (zobacz ilustrację 6.0a).
Zawór ten kontroluje dopływ powietrza, dopóki pedał gazu nie osiągnie pozycji "pełnego otwarcia przepustnicy". Dopiero gdy pedał gazu zostanie wciśnięty wystarczająco mocno, odpowiedni pręt otworzy drugi zawór o większej średnicy.
Potencjometr kąta przepustnicy wykrywa aktualne położenie przepustnicy. Na podstawie tych danych następuje stabilizacja obrotów biegu jałowego, wymuszona prędkość biegu jałowego lub maksymalne wzbogacenie mieszanki (zobacz ilustrację 6.0b).
Przed rozdzielaczem paliwa znajduje się zawór redukcyjny, który reguluje ciśnienie paliwa dostarczanego do wtryskiwaczy. W tym celu zaworowi nadaje się pewien stopień podciśnienia w kolektorze dolotowym. Podczas pracy silnika na biegu jałowym z zamkniętą przepustnicą i wysokim podciśnieniem zawór zmniejsza ciśnienie paliwa. Wraz ze spadkiem podciśnienia w momencie wzrostu obciążenia silnika, zawór redukcyjny zwiększa ciśnienie paliwa. Pompa paliwa wytwarza dość wysokie ciśnienie robocze paliwa, ale zawór bezpieczeństwa może odpowiednio zwiększać lub zmniejszać przepływ paliwa z powrotem do zbiornika.
Przy każdym obrocie wału korbowego wtryskiwacze wtryskują paliwo do kanału dolotowego przed zaworem dolotowym odpowiedniego cylindra (zobacz ilustrację 6.0b).
Czas wtrysku ustalany jest przez jednostkę sterującą. W ten sposób odpowiedni cylinder otrzymuje jedną porcję paliwa "w rezerwie", a druga porcja trafia bezpośrednio do komory spalania w momencie otwarcia zaworu dolotowego.
Czujnik temperatury powietrza dolotowego, umieszczony na przepływomierzu powietrza, mierzy temperaturę dopływającego powietrza i przesyła ją w postaci wartości rezystancji do elektronicznej jednostki sterującej. Temperatura powietrza jest niezbędna do optymalizacji wtrysku paliwa.
Temperatura płynu chłodzącego jest niezbędna do sterowania kilkoma funkcjami wykonywanymi podczas wtrysku paliwa. Należą do nich wzbogacenie mieszanki paliwowo-powietrznej przy rozruchu zimnego silnika, wzbogacenie mieszanki po uruchomieniu silnika spowodowane odpowiednim obciążeniem silnika, wzbogacenie mieszanki podczas przyspieszania i pracy w trybie wymuszonego biegu jałowego. Informacje o temperaturze płynu chłodzącego przekazywane są do układu elektronicznego również w postaci wartości rezystancji. Na podstawie otrzymanych danych, układ sterowania elektronicznego oblicza niezbędny czas wtrysku, który po rozgrzaniu silnika do temperatury roboczej wynosi od 2 do 8 milisekund. Jednostka sterująca elektroniczna może zwiększyć tę wartość, jeśli temperatura płynu chłodzącego wynosi -25°C.
Powietrze wydobywające się z filtra powietrza naciska na zawór przepływomierza powietrza. Stopień ciśnienia zależy od objętości dostarczanego powietrza. Jednocześnie osłona tłumika drgań połączona z zamknięciem zaworu zapobiega drganiom zamknięcia zaworu. Odpowiedni potencjometr informuje elektroniczną jednostkę sterującą układu o położeniu przepustnicy, wysyłając sygnał za pomocą zmiany napięcia. Wysokie napięcie jest podawane, gdy zawór jest całkowicie otwarty i pobierana jest duża objętość powietrza, a niskie napięcie jest podawane, gdy zawór jest lekko otwarty.
Elektrozawór paliwa rozruchowego to wtryskiwacz, który po uruchomieniu silnika, zależnie od jego temperatury, wtryskuje paliwo do kolektora dolotowego na okres od 1 do 4 sekund, rozpylając je. Czas wtrysku ustawiany jest przez jednostkę sterującą systemu.
Po nagrzaniu się silnika, włączeniu hydraulicznego napędu układu wspomagania kierownicy, uruchomieniu klimatyzacji lub włączeniu biegu w pojazdach z automatyczną skrzynią biegów, aktywowany jest zawór stabilizacji obrotów biegu jałowego, który otwiera dodatkowy kanał dopływu powietrza z pominięciem przepustnicy. Wzrost objętości dopływającego powietrza powoduje równoczesny wzrost ilości dostarczanego paliwa. Kompensuje ona zwiększone tarcie elementów silnika podczas uruchamiania go na zimno lub zwiększone obciążenie silnika spowodowane pracą pompy wspomagania układu kierowniczego, sprężarki klimatyzacji lub automatycznej skrzyni biegów. Zawór stabilizacji prędkości obrotowej biegu jałowego wykorzystywany jest również w przypadku włączenia trybu wymuszonego biegu jałowego.