Kako Radi Benzinski ECU
ECU (Electronic Control Unit)
Svakodnevni zahtjevi za podizanjem ekonomičnosti motora, a ujedno sve strože norme u vezi zagađenja okoliša uvjetovali su potpunu kompjuterizaciju upravljanja radom motora sa unutarnjim izgaranjem ili vrlo često korišteni termin “engine managment”.
U osnovnim postavkama, prilikom konstruiranja motora, uz projektiranje pokretnih dijelova motora, koje ću ovdje izostaviti, programira se tzv. bazna mapa ubrzizgavanja goriva. Mapa kod modernih benziskih i dizelskih motora bazirana je na vrlo sličan način.
Mapa ubrizgavanja je u stvari jedna križaljka koja može imati više ili manje polja, što ovisi o preciznosti podešavanja ubrizgavanja goriva. Kako je moje polje rada prioritetno benzin i plin, nastaviti ću sa benzinom kao gorivom, a kasnije se nadovezati na plin.
Sama mapa je uvjetovana sa tri podatka. To su “load” ili punjenje motora (podaci koje daju MAP ili MAF senzor), položaj leptira ili zaklopke gasa (“TPS” – Throttle Position Sensor) i broja okretaja (“RPM” – Revs Per Minute).
Load motora ili punjenje je količina zraka koju motor usisava u pojedinim režimima rada. Obično se opisuje kao “MAP” ili “manifold absolut pressure” što označava podtlak u usisnoj grani. Prilikom rada na leru MAP je najveći jer je leptir gasa zatvoren i propušta se samo količina zraka koja je potrebna za miran rad motora na leru tj. bez opterećenja. Kod maksimalno otvorenog leptira gasa (ako je motor atmosferski, a ne turbo) podtlaka u usisnoj grani nema i tlak u usisnoj grani se izjednačava sa vanjskim tlakom. Područje između zatvorenog i potpuno otvorenog leptira zraka je područje loada ili punjenja motora.
Za potpuno izgaranje 1kg benzina trebamo 14,7 kg zraka. To je podatak poznat kao A/F ili air fuel ratio (odnos benzina i zraka) ili Lambda faktor, koji je u tom slučaju = 1.
Za postizanje snage motora trebamo povećati broj okretaja motora. To postižemo otvaranjem leptira gasa i dopuštamo motoru da “povuče” veću količinu zraka – raste MAP.
ECU motora ima zadatak da u motor dozira točno određenu količinu benzina za svaki režim rada motora. Da bi to postigla mora cijelo vrijeme nadzirati mapu ubrizgavanja uvjetovano je tlakom benzina i protokom injektora.
Za daljnje objašnjavanje uzeti ću osnovno ili bazno vrijeme ubrizgavanja od:
- 3ms (bazno ili osnovno vrijeme ubrizgavanja uvjetovano je tlakom benzina i protokom injektora
- MAP podatak 350 mbara
- okretaje (RPM) na leru 800 o/min.
Mapa ubrzigavanje je, rekao sam, križaljka koje se sastoji od redova i kolona. Redovi su MAP podatak, a kolone RPM ili okretaji motora. Sjecišta tih podataka nazvati ću “kućice”. U kućice je upisan broj 126 koji se nalazi u sredini između: 1 = MIN i 255 = MAX. i u stvari znači “0”, kasnije ćete vidjeti zašto.
Uzmimo za primjer da motor radi u leru, MAP je 350 mbara, RPM oko 800 0/min i vrijeme ubrizgavanja benzina (označiti ću ga s “T-on), jer je to u stvari vrijeme otvorenosti injektora) T-on = 3ms. Kućica koju “gleda” ECU je sjecište u području MAP = 350 i RPM = 800 i u toj kućici piše broj 126 što znači “0” i u tom području rada je dovoljno osnovno vrijeme ubrizgavanja benzina ili T-on = 3ms.
Ako upalimo svjetla, uključimo klimu ili grijač zadnjeg stakla i promijeniti će se MAP podatak recimo na vrijednost 380 mbara (jer je došlo do promjene opterećenja). ECU cijelo vrijeme “gleda” mapu i vidi da je MAP viši, uzima podatak iz “kućice” koju je označio MAP uz isti RPM. U toj kućici npr. piše broj 132 i izračunava da je razlika između 126 i 132 oko 5%. Odmah dodaje tih 5% na osnovni T-on benzina od 3 ms i otvara benziske injektore pokazuje T-on = 3,15 ms.
Želimo pokrenuti vozilo i dodajemo gas. ECU u mapi vidi promjenu MAP-a koji je sada npr. 550 mbara (otprilike 35% gasa), čita podatak u kućici koji je npr. 176. Razlika između 126 i 176 je 40% i dodaje 40% na 3 ms i otvara injektore sa T-on = 4,2 ms.
"Open" i "Closed Loop" Područje Rada Motora
Za svaki motor sa unutarnjim izgaranjem mora zadovoljavati ekonomska i ekološka ograničenja koja se označavaju Euro normama (EURO 1,2,3,4,5,6 i uskoro 7). Da bi se to postiglo potrebno je stalno nadzirati kvalitetu izgaranja smjese, a to se radi pomoću senzora smještenog u ispušnoj cijevi. Ovaj senzor mjeri količinu zaostalog kisika u ispušnim plinovima. Popularni naziv za ovaj senzor je Lambda sonda jer se A/F omjer označava simbolom Lambda.
Smjesa zraka i benzina u cilindru motora može biti:
- “siromašna”, ako je omjer zrak – benzin (“a/F” – air fuel ratio) veći od 14,7:1 ili Lambda faktor ; L = 1,01 pa na više
- “bogata”, ako je A/F manji od 14,7:1 ili Lambda = 0,98 pa na manje
Za najbolju iskoristivost benzina u motoru L-faktor je 1, jer tada benzin potpuno izgara. Zbog nekih zbivanja koja se događaju u motoru prilikom rada, za postizanje veće snage trebamo “bogatiju” smjesu i to čak do L-faktora manjeg od 0,8 bogata smjesa osigurava veliku snagu, ali uzrokuje i veliku potrošnju goriva.
ECU ima zadatak da osigura zadovoljavajući sastav smjese za sve režime rada motora, znači da osigura snagu i ekonomičnost. U slučaju akceleracije trebamo snagu i to točno određen višak benzina za obogaćenje smjese. Ako se vratimo na prvi dio blog-a vidimo da je to postignuto tako da ECU čita podatak u kućici koju određuje MAP i RPM i tako osigurava točno određeno ubrizgavanje benzina.
Ovo bi bilo prejednostavno i nedovoljno za potpunu iskoristivost snage motora, i zato se stvari malo kompliciraju. ECU mora znati što vozač želi u određenom trenutku. Ovo signalizira TPS ili “throttle position senzor” koji je vezan na osovinu leptira gasa. TPS podatak “govori” ECU što vozač radi sa pedalom gasa. Ako je TPS u svom nultom položaju ili na leru ECU zna da je povećani MAP nastao iz nekog određenog razloga, ali zna da vozač ne želi veću snagu i ECU samo “uzima podatak iz kućice”, ali ne radi korekciju na njega.
Obrnuto, ako naraste MAP, a ECU čita da TPS nije u svom početnom položaju, znači da je potrebna dodatna snaga u određenom postotku i sada radi korekciju na podtak iz kućice koja je označena određenim MAP-om. Na isti način određuje kada treba prekinuti doziranje goriva ili “Cut off” (isključenje injektora). Cut Off se događa ako je TPS u početnom položaju, a RPM iznad unaprijed određenog praga, kojim se određuje uključenje Cut Off-a. Prag za uključenje Cut Off-a je obično oko 1200 0/min.
Kako se radi korekcija kvalitete izgaranja?
L- sonda koja je smještena u ispušnoj cijevi mjeri količinu kisika zaostalog nakon procesa izgaranja. Ovdje ću se zadržati samo na standardnim L-sondama, a širokopojasne ili UEGO L- sonde ću objasniti kasnije. Standardne sonde uspoređuju zaostali kisik u ispuhu sa kisikom iz okoline. Razlika koja se javlja “proizvodi” napon na sondi. Prema tipu L-sonde taj napon može biti:
- od 0,1 – 1V
- od 0,1 – 0,8V
- od 1 – 5V
Minimalni napon sonde označava najsiromašniju smjesu, a maksimalni napon označava najbogatiju smjesu. Zadatak ECU je da održava najpovoljniji A/F omjer ili L=1. Zato gleda napon na L-sondi i ovisno o njegovoj veličini radi korekciju na podatak iz kućice koju trenutno čita. Ako je smjesa bogata smanjuje vrijeme ubrizgavanja benzina, a ako je siromašna povećava vrijeme ubrizgavanja.
Područje u kojem ECU radi korekciju smjese ovisno o podatku sa L-sonde nazivamo “Closed Loop” ili zatvorena petlja. Closed loop se događa kod rada na leru, kod vožnje sa konstantinim gasom ili sa tempomatom. MAP podatak za closed loop smije samo malo varirati. Međutim kod osiguravanje snage priilkom akceleracije ECU ne može istovremeno osguravati snagu i ekonomičnost pa zato u tom režimu rada ECU gleda L-sondu, ali je ignorira i radi korekciju na podatak iz kućice ovisno koliko je podatak dobiven od TPS-a. U ovom području petlja je otvorena (L-sonda se ignorira) i zato ovo područje rada motora nazivamo “Open Loop”.
Naša garancija je činjenica da od 2004. godine nemamo niti jedan neriješeni dijagnostički slučaj.