Tematem dzisiejszego artykułu będzie budowa i działanie tytułowych systemów, jak również charakterystyka ich poszczególnych elementów, a także warunków pracy. Wspomnimy także o wariantach technologii stosowanych przez poszczególnych wytwórców.

Opis ogólny

Na rynku znajdziemy kilka typów i generacji zintegrowanych układów sterowania silnikiem z centralnym wtryskiem. Marki samochodowe, w których początkowo wykorzystano prototypy wspomnianego układu to m.in. Fiat, Lancia, Citroen i Peugeot.

Wszystkie modele łączy to, że posiadają pojedynczy zawór wtryskowy zespolony z jednostką sterującą, która kontroluje dawkę wtrysku na podstawie ciśnienia w rurze dolotowej i prędkości obrotowej silnika. Jednostka ta steruje również kontrolą zapłonu. W większości przypadków ciśnienie w kolektorze dolotowym mierzy zewnętrzny czujnik MAP.

Budowa

W systemach tego typu elektryczna pompa zasilająca doprowadza benzynę ze zbiornika paliwa do korpusu przepustnicy. Paliwo jest przepuszczane przez co najmniej jeden filtr. Pompa nie posiada z góry określonej lokalizacji, czasem znajduje się wewnątrz zbiornika paliwa, zaś czasami poza nim. Na obudowie pompy znajduje się regulator ciśnienia, którego zadaniem jest utrzymanie stałego ciśnienia w układzie. Czas otwarcia zaworu określa ilość wtrysku.

Układ powietrzny składa się z filtra powietrza, korpusu przepustnicy, samej przepustnicy i kolektora dolotowego.

Sterownik silnika przetwarza następujące sygnały wejściowe:

• prędkość obrotowa silnika i położenie wału korbowego
• ciśnienie w rurze ssącej
• temperatura płynu chłodzącego
• temperatura powietrza dolotowego
• położenie przepustnicy
• stosunek mieszania paliwa
• sygnał czujnika spalania stukowego
• prędkość samochodu

System może współpracować z następującymi elementami sterowniczymi:

• zawór wtryskowy
• przekaźnik główny
• przekaźnik pompy zasilającej
• zawór odpowietrzający zbiornik
• moduł zapłonowy lub transformator zapłonowy
• silnik krokowy biegu jałowego lub zawór biegu jałowego

Jednostka sterująca dostosowuje się do różnych warunków pracy, modyfikując czas otwarcia zaworu wtryskowego i częstotliwość wtrysku. Dokonuje tego dwa razy na każdy pełny obrót. W przypadku obciążeń niskich i szczególnych wtrysk staje się asynchroniczny.

W zależności od typu systemu, sterując silnikiem krokowym biegu jałowego lub zaworem biegu jałowego, można uzyskać zwiększoną prędkość wymaganą do rozruchu zimnego silnika i ustabilizowaną prędkość podczas tzw. „ciepłej pracy”. Chociaż faktyczny zapłon jest zadaniem tranzystorów zintegrowanych z jednostką sterującą lub modułu zapłonowego, to za sterowanie zapłonem wstępnym odpowiada także elektronika. Jednostka sterująca jest wyposażona w funkcję autodiagnostyczną.

Układ zasilania paliwem

Pożądane ciśnienie w układzie wynosi 1 bar, co zapewnia regulator układu – nadmiar paliwa spływa z powrotem do zbiornika. Rezystancja wtryskiwacza jest niewielka, zwykle wynosi od 1,4 do 1,6 Ohma, więc ograniczenie prądu jest uzasadnione – zadanie to realizuje jednostka sterująca.

Układ powietrzny

Czujnik MAP znajduje się w komorze silnika, a jego sygnałem wyjściowym jest wartość napięcia. W przypadku silnika w temperaturze roboczej można je zmierzyć w przybliżeniu w zakresie od 1,5 do 2 V. Ilość powietrza dostarczana do cylindrów jest zasadniczo określana przez położenie przepustnicy. Pozycja jest przekształcana na sygnał przez potencjometr, który rozróżnia pracę na biegu jałowym, częściowe i pełne obciążenie, a także stan przyspieszania i zwalniania.

Zasada działania

Gdy silnik jest uruchamiany na zimno, zawór wtryskowy jest otwarty znacznie dłużej, co przekłada się na zwiększoną ilość wtryskiwanego paliwa. Gdy czas otwarcia wzrasta, sterowanie przełącza się z synchronicznego na asynchroniczne, co oznacza, że zawór odbiera sygnały sterujące z częstotliwością większą niż co pół obrotu.

Podczas pracy na zimno, a następnie w fazie rozgrzewania, czas wtrysku stopniowo maleje i coraz bardziej zbliża się do trybu synchronicznego. W tym czasie na ilość dodatkowego paliwa wpływa temperatura silnika i upływający czas, a później tylko temperatura.

W przypadku silnika podczas pracy czasy wtrysku są sczytywane przez jednostkę sterującą, przy czym wśród parametrów wejściowych są tylko prędkość i obciążenie.

Podczas przyspieszania przed nadmiernym wzbogaceniem mieszanki chronią układy elektroniczne na podstawie sygnałów z potencjometru przepustnicy i czujnika MAP. Przy pełnym obciążeniu uwzględniany jest wyłącznie sygnał z tego pierwszego.

Jednostka sterująca zapewnia prawidłową prędkość nieobciążoną dzięki sterowaniu silnikiem krokowym biegu jałowego i zaworem biegu jałowego. Regulacja zwartości spalin jest realizowana przy pomocy sygnału zwrotnego z sondy lambda.

Prędkość jest regulowana w ten sposób, że jednostka sterująca zatrzymuje wtrysk przy ustawionym limicie prędkości. W przypadku spalania stukowego system zatrzymuje silnik za pomocą czujnika spalania stukowego; następnie sterownik cofa zapłon wstępny, aby zmniejszyć tendencję do spalania stukowego.

Realizacje w praktyce

Pierwszy system tego typu – Weber-Marelli SPI – był sprzedawany przez Fiata pod nazwą Centrajet i był początkowo przeznaczony do samochodu model Regaty 100 S. Centrajet 2 zadebiutował w Lancii Dedra.

Mniejsze Fiaty – w tym Cinquecento, Seicento i Punto – otrzymały systemy IAW 06F lub 16F. W przypadku marek francuskich stosowano system Magneti Marelli G5, zastąpiony później przez G6.