SPIS TREŚCI Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów... 9 Wprowadzenie... 13 1. KIERUNKI ROZWOJU SILNIKÓW SPALINOWYCH... 15 1.1. Silniki o zapłonie iskrowym... 17 1.1.1. Wyeliminowanie przepustnicy... 17 1.1.2. Elektronizacja silnika... 18 1.1.3. Ograniczanie emisji toksycznych składników spalin... 19 1.2. Silniki o zapłonie samoczynnym... 20 1.2.1. Silniki z bezpośrednim wtryskiem paliwa... 20 1.2.2. System zasilania Common Rail oraz układ wtryskowy z pompowtryskiwaczami... 21 1.2.3. Stosowanie turbodoładowania silnika... 24 1.2.4. Ograniczanie emisji toksycznych składników spalin... 25 1.3. Podsumowanie... 26 1.3.1. Silniki o zapłonie iskrowym... 26 1.3.2. Silniki o zapłonie samoczynnym... 28 2. WARUNKI PRACY TŁOKOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH... 30 2.1. Ustalone warunki pracy tłokowego silnika spalinowego... 30 2.2. Wskaźniki pracy silnika w warunkach ustalonych... 33 2.3. Charakterystyki statyczne silnika i jego elementów... 35 2.4. Stabilność ustalonych warunków pracy silnika... 39 2.5. Równanie Lagrange a i równanie bilansu mocy silnika spalinowego... 42 2.6. Nieustalone warunki pracy silnika... 46 2.7. Przejściowe warunki pracy silnika i ich klasyfikacja... 49 2.8. Nieregularne, drgające i cykliczne warunki pracy silnika... 55 2.9. Wskaźnik jakości procesów przejściowych silnika... 57 3. SYNTETYCZNY PRZEGLĄD UKŁADÓW WTRYSKOWYCH... 59 3.1. Rzędowe pompy wtryskowe... 61 3.2. Standardowa rzędowa pompa wtryskowa PE i pompa suwakowa... 61 3.3. Rozdzielaczowe pompy wtryskowe... 61 3
3.3.1. Osiowa rozdzielaczowa pompa wtryskowa... 62 3.3.2. Promieniowa rozdzielaczowa pompa wtryskowa... 62 3.4. Układy indywidualnych zespołów wtryskowych... 62 3.4.1. Układy indywidualnych zespołów wtryskowych PF... 62 3.4.2. Układy UIS... 63 3.4.3. Układy UPS... 63 3.4.4. Zasobnikowe układy wtryskowe... 64 4. ZASOBNIKOWE UKŁADY WTRYSKOWE COMMON RAIL... 65 4.1. Przegląd układów wtryskowych Common Rail... 65 4.1.1. Zastosowanie układów CR... 66 4.1.2. Budowa układu CR... 66 4.1.3. Zasada działania układu CR... 68 4.1.3.1. Wytwarzanie ciśnienia i jego regulacja... 68 4.1.3.2. Regulacja dawki od strony zasysania paliwa... 69 4.1.3.3. Układ mieszany regulacji dawki paliwa... 69 4.1.3.4. Wtrysk paliwa... 69 4.1.3.5. Hydrauliczne możliwości zwiększenia mocy... 69 4.1.4. Sterowanie i regulacja... 70 4.1.4.1. Zasada działania układu sterowania i regulacji... 70 4.1.4.2. Funkcje do obliczania wtrysku paliwa... 71 4.1.4.3. Funkcje dodatkowe... 71 4.1.4.4. Konfiguracja sterowników... 71 4.2. Układ wtryskowy Common Rail silników ZS samochodów osobowych i użytkowych... 72 4.2.1. Schemat układu wtryskowego CR silników ZS samochodów osobowych... 72 4.2.2. Schemat układu wtryskowego CR silników ZS pojazdów użytkowych... 74 5. PODSTAWOWE POJĘCIA I OKREŚLENIA... 77 5.1. Podstawowe pojęcia teorii systemów... 77 5.2. Elementy automatycznej regulacji i sterowania... 78 5.3. Schematy funkcjonalne elementów i układów automatycznej regulacji i sterowania... 79 5.4. Klasyfikacja układów regulacji i sterowania... 82 5.5. Tłokowy silnik spalinowy jako system techniczny... 83 4
6. BUDOWA RÓWNAŃ RÓŻNICZKOWYCH ELEMENTÓW SILNIKA SPALINOWEGO TRAKTOWANEGO JAKO OBIEKT REGULACJI I STEROWANIA... 86 6.1. Schematy funkcjonalne silnika spalinowego... 86 6.2. Podstawy budowy równań różniczkowych elementów silnika... 89 6.3. Równanie różniczkowe silnika jako obiektu regulacji według prędkości obrotowej wału korbowego... 90 6.3.1. Doładowany silnik spalinowy o zapłonie samoczynnym... 95 6.3.2. Wolnossący silnik o zapłonie samoczynnym... 103 6.4. Kolektor dolotowy wolnossącego silnika ZS z dławieniem na wlocie... 105 6.5. Równanie różniczkowe układu chłodzenia powietrza doładowującego... 107 6.6. Turbosprężarka jednostopniowa stosowana przy doładowaniu silnika... 113 6.7. Dynamika układu zasilania silników o zapłonie samoczynnym... 121 6.7.1. Obliczanie dawki paliwa według statycznych charakterystyk układu wtryskowego silnika... 121 6.7.2. Obliczanie dawki paliwa na cykl z wykorzystaniem charakterystyki procesu wtrysku paliwa... 125 7. FUNKCJE PRZEJŚCIA... 129 8. ELEKTRONICZNY UKŁAD STEROWANIA EDC... 135 8.1. Przegląd i wymagania stawiane układom EDC... 135 8.2. Zasada działania układu EDC... 136 8.3. Bloki funkcjonalne układu sterowania EDC... 137 8.4. Przetwarzanie danych... 139 8.5. Regulacja procesem wtrysku paliwa... 141 8.6. Dawka rozruchowa... 144 8.7. Jazda pojazdu... 144 8.8. Regulacja biegu jałowego... 144 8.9. Regulacja maksymalnej prędkości obrotowej wału korbowego... 145 8.10. Regulacja pośrednich prędkości obrotowych wału korbowego... 145 8.11. Regulacja prędkości jazdy (tempomat)... 145 8.12. Ograniczenie maksymalnej prędkości jazdy... 146 8.12.1. Ograniczenie zmienne... 146 8.12.2. Ograniczenie stałe... 146 5
8.12.3. Aktywne tłumienie szarpnięć... 146 8.13. Regulacja równomierności pracy silnika... 146 8.13.1. Dawka graniczna... 147 8.13.2. Działanie hamulca silnikowego... 147 8.13.3. Korekta wysokościowa... 147 8.13.4. Wyłączanie cylindrów... 148 8.13.5. Wyrównanie dawki wtryskiwaczy... 148 8.13.6. Kalibracja dawki zerowej... 148 8.13.7. Adaptacja średniej wartości dawki wtryskiwanego paliwa... 149 8.13.8. Korekta fali ciśnienia... 149 8.14. Zastosowanie sondy lambda do sterowania silników ZS samochodów osobowych... 149 8.14.1. Podstawowe funkcje sondy lambda... 150 8.14.2. Adaptacja średniej wartości dawki wtryskiwanego paliwa... 150 8.14.3. Ogranicznik dymienia przy maksymalnym obciążeniu silnika... 151 8.14.4. Rozpoznawanie niepożądanego spalania... 151 8.15. Transmisja danych magistralą CAN... 152 9. DIAGNOSTYKA... 153 9.1. Właściwości badań diagnostycznych silnika... 153 9.2. Diagnostyka pokładowa OBD... 160 9.3. Nadzorowanie sygnałów wejściowych... 161 9.4. Nadzorowanie wewnętrznych funkcji sterowników... 161 9.5. Nadzorowanie komunikacji między sterownikami... 162 9.6. Analiza i ocena usterek... 162 9.6.1. Wykrywanie usterek... 162 9.6.2. Pamięć usterek... 162 9.6.3. Tryb pracy awaryjnej... 163 9.7. Diagnostyka pokładowa samochodów osobowych i lekkich pojazdów użytkowych... 163 9.7.1. Przepisy prawne OBD I (CARB)... 163 9.7.2. Przepisy prawne OBD II (CARB)... 164 9.7.3. Przepisy prawne OBD (EPA)... 164 9.7.4. Przepisy prawne EOBD (Unia Europejska)... 164 9.8. Diagnostyka warsztatowa... 165 6
9.8.1. Metodyka wykrywania usterek... 165 9.8.2. Odczytywanie zawartości pamięci diagnostycznej... 166 9.8.3. Diagnostyka nastawników... 166 9.8.4. Funkcje diagnostyki warsztatowej... 166 9.8.5. Zewnętrzny tester diagnostyczny... 167 PODSUMOWANIE... 169 LITERATURA... 172 7