E-Mail : info@fordfans.cz

 
 
 
 


 
 

Provozní situace


A na co jsi myslel? Tuto otázku slýcháme velice často, obvykle potom, co se něco pokazí. Teď se zeptáme EEC na co myslí, ještě předtím, než se něco pokazí přímo nenávratně. Vstřikovací jednotka přemýšlí v rámci průtokového diagramu – jenže člověk bez doktorátu z technické univerzity tomuto diagramu (zdroji dat) neporozumí, ať už si jej prohlíží jak chce dlouho. Proto je více než vhodné diagram převést do textu a tím se dostáváme k čemu? Ano, děkuji za vhodné podněty, k provozním situacím! Termínem provozní situace označujeme konkrétní stavy, pochody a jejich krátkodobé cíle odehrávající se v konkrétním čase. Proto rozeznáváme několik provozních situací, jejichž prostřednictvím dosahujeme cílů dlouhodobých. Tohle je vhodné si uvědomit předtím, než se pustíme do diagnostiky a odlaďování dobře fungující vstřikovací jednotky Ford EFI. Pokud si uvědomíme, co a proč si počítač myslí, snáze porozumíme proč a nač se některé věci dějí a proč některé ne. Útrobami řídícího počítače protéká přibližně 50 až 200 KB nezpracovaných dat. Tato data lze interpretovat jako opravdu velký počet provozních situací. Zkuste si je sami zkombinovat poté, co skončíte s tímto článkem.
Jen nám prosím nepište maily v tónu „Dobrý den, tohle přece dělá i stará sierra DOHC mýho dědy!“ Ne všechny vstřikovací jednotky jsou naprogramovány stejně, v tomto článku předkládáme typické seřazení typických situací pro typické motory. Některá konkrétní čísla a oddělující parametry se mohou lišit v závislosti na typu vozu či roku výroby. To je konec úvodu, pojďme se tedy provozně situovat.





ZÁKLADNÍ PROVOZNÍ SITUACE

Start / spouštění motoru

Startujeme motor (trapný vtip, haha). K nastartování motoru potřebuje EEC zaznamenat několik údajů:
  • napájení EEC a palivového čerpadla
  • pomalý a nepravidelný PIP signál z rozdělovače
  • signál z MAF/MAP nízký a nepravidelný
  • hodnota TPS: uzavřeno
  • lambda: chudá směs

Tyto parametry informují EEC o tom, že jste zkontrolovali palubní desku, chcete nastartovat motor a již jste otočili klíčkem. I přesto, že jste možná zaslechli krátké zabzučení palivového čerpadla, vstřikovací trysky nevpustí benzín do válců dříve, než obdrží signál o protočení motoru. Toto konkrétní nastavení zlepšuje mazání motoru. Dávka benzínu je stanovena na základě informací o teplotách chladící kapaliny a nasávaného vzduchu, čím nižší teplota, tím více paliva. Volnoběžný ventil je naplno otevřen, tím je umožněno bezproblémové startování na pokyn obsluhy (to jest řidiče). Sekvence a úprava zážehu je pod dohledem čidla otáček rozdělovače po dobu, kdy je klíček otočen v poloze START. Co když se něco pokazí, motor nenastartujete a zahltíte? Při startu sešlápněte plynový pedál až na podlahu: snímač polohy pedálu počítači naznačí, že je vhodné vstříknout co nejméně paliva. Motor nechejte při plně sešlápnutém pedálu chvíli protáčet. Až se budete domnívat, že jste přebytečné palivo již z válců vypudili, uvolněte pedál, EEC nechá zažehnout injektory a motor naskočí. Ihned po zastavení startéru (klíček v poloze I, motor tedy běží) je časování upravováno podle dat přijímaných z teploměrů chladící kapaliny a nasávaného vzduchu, zaznamenávaný profil zapalování a hodnoty MAF/MAP se ustálí a vstřikovací jednotka se posune do další provozní situace.

Studený start a zahřátí motoru

Motor se právě rozběhl a musí se přizpůsobit okolí. To hravě zvládne nebohá EEC, tato situace není nepodobná tomu, když se s kocovinou probudíte vedle neznámé osoby. Počítač přemýšlí přibližně takto: “Kam jsem hodil/a kalhot(k)y, mám vypadnout rychle nebo se naopak pokusit o nenápadné vytracení?” První reakcí EEC je držet přísun vzduchu na nejnižší možné úrovni – jinak bychom se opět dostali ke startování. Otáčky motoru se nicméně sníží (na cca 1000 ot/min) a o několik vteřin později se postupně propadnou na hodnotu blízkou až identickou základnímu volnoběhu. Podmínkou je teplota chladící kapaliny, ta by měla být vyšší než 70 oC. V této době se EEC soustředí především na teplotu chladící kapaliny a polohu plynového pedálu podle nichž lze určit, co se má dít dále. Čím studenější motor je, tím více paliva je do něho vstřikováno a úprava zážehu je progresivnější. Ve chvíli, kdy teplota motoru překročí hranici přibližně 80 oC, směs začíná chudnout. Tímto postupem se výrazně zkracuje doba nutná k zahřátí motoru a katalyzátoru na provozní teplotu.

Přišel čas povědět, co se stane, když se probudí ta druhá strana po propařené noci (zásah obsluhy vozidla, tedy řidiče). Pokud se chcete rozjet s teplotou chladiče nižší než 85 oC, EEC použije postupy vyhrazené pro situaci Odjezd se studeným motorem. Pokud spíte dál (viz veselý úvod) a počkáte, až se motor zahřeje nad 85 oC, vstřikovací jednotka rozezná situaci Volnoběh – zahřátý motor. Přesto opravdu nemusíte s odjezdem otálet – konstruktéři by určitě nevymezovali a nepojmenovávali všechny situace zbytečně. Vaše ministerstva životního prostředí, průmyslu a vůbec všeho mají veliký zájem na tom, abyste se rozjeli co nejdříve po nastartování auta. Studený motor spotřebuje více paliva, je proto důležité jej co nejdříve ohřát. Ještě chvilku nikam nejezděte: doporučuji vám počkat několik vteřin aby dostatečně vzrostl tlak oleje a i potom je velmi vhodné počkat s bláznivými úlety na plný plyn alespoň do té doby, než budete mít dostatek teplého oleje i pro ty nejmenší součástky. Jinými slovy, používejte selský rozum a mějte rádi svoje auto, třeba vám to někdy oplatí.

Odjezd se studeným motorem

Takže poloha plynového pedálu a profil zážehu se podle potřeby mění, hustoměr vzduchu a tlakoměr sání ukazují rostoucí zatížení a teplota v chladiči nepřekročila 85 oC. Podle polohy plynu a MAF/MAP EEC usuzuje, že jsme ve fázi odjíždění. V tuto chvíli je cílem a) jízda vozidla bez zhasnutí motoru a b) rychlé zahřátí motoru. Volnoběžný ventil je zcela uzavřen, což působí jako pojistka pro případ, kdyby se těleso škrticí klapky zavřelo. Do válců je nasávána bohatá směs, která řídne v závislosti na stupající teplotě. Při více než 77 oC je poměr směsi menší než 15:1, dříve tak dosáhneme běžné pracovní teploty motoru. Moment zážehu je posunut dopředu, při zahřívání se postupně zpožďuje dokud neodpovídá hodnotě stanovené pro normální pracovní teplotu. Ve chvíli, kdy teplota v chladiči přesáhne 85 oC, poměr směsi vzduchu a paliva by se měl upravit na hodnotu odpovídající provozní teplotě chladící kapaliny a nadále by měl být ovlivňován pouze daty z ohřáté lambda sondy (pokud ovšem netlačíte plyn na podlahu) . Po čtyřech minutách by měl motor být ohřátý natolik, aby byla spuštěna funkce zpětného přisávání spalin do válce (EGR). Pokud je EGR aktivní, lze říci, že v provozu auta se již objeví jen tři provozní situace: jízda s ohřátým motorem, akcelerace – plný plyn a akcelerace – částečně sešlápnutý plyn. Ty vás dovedou až k cíli cesty.

Volnoběh s ohřátým motorem

Nyní se budeme bavit především o emisích. Tato situace nastává tehdy, kdy motor již běží, teplota v chladiči přesahuje 85 oC a vozidlo zastavilo například před křižovatkou nebo nastaly jiné důvody pro přerušení přenosu síly motoru na kola. Počítač je pro tyto případy naprogramován tak, aby provedl všechny kroky, které mohou upravit otáčky volnoběhu přibližně na 672 ot/min. O přehřátí motoru můžeme vážně mluvit v době, kdy ukazatel teploty chladiče dosahuje hodnoty 120 oC. Jaké procesy teď uvnitř motoru probíhají? Dávkování paliva se pohybuje v uzavřené smyčce (… chudá směs = lambda přikáže směs obohatit = bohatá směs = lambda přikáže ochudit směs = chudá směs…), průměrný poměr paliva a vzduchu díky cyklickým povelům lambda sondy dosahuje žádané hodnoty 14,7:1. Tvorba emisí je minimální, k významnějšímu obohacení směsi dojde pouze pokud teplota v chladiči přesáhne 120 oC. Při těchto otáčkách nebude EGR aktivní. Zážeh je mírně v předstihu a po chvíli se začne opožďovat. Žhavé spaliny potřebujeme pro důkladné shoření směsi a pro správnou funkci katalyzátoru. Druhotné přisávání vzduchu do katalyzátoru pomůže udržet otáčky na nízkých hodnotách – pokud by motor běžel příliš rychle, automobily s automatickými převodovkami by mohly projevovat tendenci se i při zastavení samovolně rozjíždět. Pokud teplota v chladiči nebo v sání přesáhne kritickou hodnotu 120 oC, počet otáček se zvýší o 100 až 200, protože spalováním bohatší směsi dochází k mírnému ochlazení spalovací komory. Každá změna otáček motoru se projevuje i ve funkci vedlejších agregátů, především vodního čerpadla a větráku. Vrtule s řemenovým pohonem se budou otáčet rychleji, stejně tak vrtule poháněné elektromotorem spotřebují více proudu z alternátoru.

Jízda se zahřátým motorem

Dostali jsme se do stavu, kdy jsme spokojeni s otáčkami motoru a s rychlostí auta a přáním zůstává klidný odjezd do západu slunce. Zní to krásně jednoduše, jenže jak zjistíme, jedná se o jednu z nejkomplikovanějších a nejpromyšlenějších provozních situací vůbec. Základním předpokladem je poznatek, že spořádaní občané (to jako my) uplatňují tuto situaci po valnou většinu času, který tráví v autě. Potřebujeme tedy co nejnižší emise, nejvyšší ekonomičnost provozu a nepříliš vysoký momentální výkon pohonné jednotky. Jedinými kladnými rysy jízdy se zahřátým motorem je stabilita pracovních podmínek motoru a z ní vyplývá potřeba jen těch základních bezpečnostních opatření. Solenoid druhotného sání vzduchu je naplno otevřen jako přípravné opatření pro brždění. Dávkování paliva je stabilizováno lambda sondou, přepínání mezi bohatou a ochuzenou směsí proběhne přibližně desetkrát až dvacetkrát za vteřinu. Základním účelem lambdy je snížení spotřeby benzínu, té dosahujeme cyklováním bohatosti směsi. Zpětné přisávání spalin pracuje, čímž poskytuje dostatek času pro shoření směsi ve válcích a snižuje riziko pozdního zapálení (došlo by k prošlehnutí hořícího paliva do výfukového kanálu). EGR také snižuje obsah kyslíku ve směsi o cca 15%, proto není spotřeba paliva tak vysoká. Odtah výparů do katalyzátoru je otevřen naplno, jedná se o další zařízení snižující spotřebu a také zabraňuje úniku benzínových par do atmosféry. Zapalování může být podle potřeby v mírném předstihu oproti jiným provozním situacím (zvýší se tím teplota motoru a neutralizuje účinek EGR). Zahřáté motory lépe spalují nasávanou směs. Shoření paliva nespáleného ve válci je umožněno dodatečným přisáváním vzduchu do výfukové soustavy. Využitím tohoto vzduchu a teploty výfuku dojde k dalšímu rozkladu kysličníku uhelnatého, oxidů dusíku a hydrokarbonu na kysličník uhličitý, vodu a plynný dusík. Přestože katalyzátor dokáže zpracovat všechen přicházející plyn, není třeba se obávat jeho přehřátí během jízdy. Ochlazuje jej vzduch proudící pod automobilem.

Akcelerace s částečně sešlápnutým plynem

Akcelerace s úplně sešlápnutým plynem

Zapnout pásy, jde do tuhého, jaká je nejkratší cesta z bodu A do bodu B? Samozřejmě, že pouze a jedině ta s plynem na podlaze! Čidlo polohy plynového pedálu oznamuje řídící jednotce sešlápnutí na doraz a také to, že právě teď se řidič nezajímá o nějaké emise nebo úspornost provozu, jen o plný výkon motoru. Bohatost směsi je předem dána, dokonce i tehdy, když je teplota chladící kapaliny nízká. Časování zážehu je posunuto daleko dopředu, přibližně o 28o a do hry vstupuje čidlo klepání. Jedná se o zařízení, které Ford používá jako pojistku protože nechce, aby vstřikovací jednotka změnila zážeh přes tuto mez. Pokud si koupíte nové auto a změníte nastavení zážehu úpravou čipu nebo jiného elektronického zařízení, můžete způsobit detonace v motoru. Jedná se o úpravy, které mnoho lidí dělá pro zvýšení výkonu. Role čidla klepání spočívá v tom, že i při provedení výkonově orientovaných změn zážehu ochrání provozovatele vozidla před odpálením pístního kroužku nebo před propálením ventilu. Sání vzduchu je otevřeno na 100%, což poskytuje jakýsi kyslíkový polštář v případě nenadálého zavření plynové klapky. Zpětné přisávání spalin do válce je neaktivní a solenoid odtahu výparů do skříně katalyzátoru je uzavřen, těmito kroky zajistíme optimální složení nasávané směsi. Klimatizační jednotka, elektrický větrák a ostatní energeticky náročné systémy jsou odpojeny, alternátor není nucen vyrábět takové množství elektřiny, což snižuje zátěž motoru. Kvůli bezpečnosti vozidla potřebujeme i omezovač otáček a omezovač rychlosti. Základní modely jsou obvykle instruovány při 6000 ot/min a 90 mil za hodinu (145 km/h) vypnout polovinu injektorů. Některé motory Ford „z továrny“ vybavené turbem nebo kompresorem mají i čidlo maximálního tlaku ve výfuku.

Zpomalování

Vozidlo jede a uvolníte nohu z plynového pedálu. Řídící jednotka zaznamenává změnu polohy pedálu a snížení rychlosti auta. Z tohoto stavu vychází několik problémů, které hravě překonáme. Zaprvé je nutné zabránit zhasnutí motoru, proto je omezovač přístupu vzduchu při volnoběhu otevřen jako opatření proti náhlému uzavření škrticí klapky. Po uzavření klapky se pomalu zavírá i přisávání vzduchu, které dále ovládá otáčky při volnoběhu a motor se pomalu dostává do provozní situace pro volnoběh se zahřátým motorem. Člověk ohleduplný k přírodě se neustále zaobírá emisemi vycházejícími z jeho automobilu a je upřímně zděšen při myšlence na obrovské plýtvání benzínem při zpomalování. Pokud jsou otáčky motoru vyšší než 1500 a teplota chladící kapaliny přesahuje 60 oC, EEC zcela vypíná injektory. Ty opět ožijí při poklesu otáček pod 1500 nebo pokud se dotknete pedálu. Pokud vaše vozidlo není vybaveno čidlem rychlosti, existuje teoretická možnost zhasnutí motoru pokud při zpomalování překračujete shora hranici 1500 ot/min. Přisávání spalin do válce je stále neaktivní, ale odtah benzínových výparů z nádrže do skříně katalyzátoru běží. Časování zážehu může být ze dvou důvodů posunuto dopředu: 1) při nízkém průtoku vzduchu je velmi výrazně sníženo riziko klepání, 2) předstih zážehu vytváří na pístech protitlak vůči smyslu setrvačnosti pohybu vozidla a pomáhá při tvorbě brzdícího účinku motoru.

ZÁLOŽNÍ PROVOZNÍ SITUACE

Stav poruchy

Stav poruchy je náhradní situací, kterou řídící jednotka používá při havárii, nefunkčnosti nebo výpadku dat z jednoho nebo více čidel. Ve chvíli, kdy EEC zjistí, že data z určitého čidla jsou mimo tabulkové rozmezí, začne používat údaje z provozní paměti RAM. Řídící jednotka neustále porovnává průběžně získávaná data s tabulkami získanými za podobných provozních podmínek. Tak moment, to zní pěkně složitě! Ne tak docela, EEC prohlíží minulost motoru a ověřuje tak, zda se motor neocitá mimo běžné pracovní podmínky. Pokud jsou data z nějakého konkrétního senzoru mimo tabulkové rozpětí pro danou veličinu, tomuto senzoru nelze důvěřovat a jím poskytovaná data nejsou dále považována za správná. Namísto úpravy parametrů motoru na základě chybného senzoru nahradí řídící jednotka chybná data nejvhodnějšími údaji z paměti, čímž jednak neohrozí ovladatelnost vozidla ani provoz motoru. Především kvůli ztrátě provozních pracuje každé odpojení baterie spíše proti uživateli než naopak. Po opětovném zapojení baterie jsou všechna data uchovávána znovu, aniž by řídící jednotka měla podezření na špatně fungující čidlo. Pokud se EEC setká na počátku provozu s nepřiměřenými hodnotami, bude na určení špatně fungujícího senzoru potřebovat více času. Nicméně Ford myslel i na podobné situace: v ROM paměti jsou zaznamenány i poznatky o tom, jaké údaje by mělo každé čidlo podávat a proto EEC odhalí falešného hráče za kratší dobu. Prakticky můžeme senzory rozdělit do dvou skupin. První z nich způsobí zavedení stavu poruchy, ale neomezí řiditelnost vozidla. Na druhé straně prvky druhé ze skupin znemožní nahození motoru, případně velmi výrazně zhorší ovladatelnost automobilu. Pohyblivé prvky také mohou způsobit zavedení stavu poruchy, ale jen v případě, že špatně fungující ovladač produkuje velmi podivná data.

Adaptivní situace

Teď to bude asi trochu složité.Řídící jednotka si ráda hraje s různými poměry benzínu a vzduchu. Získané hodnoty posléze použije při výpočtu složitých matematických rovnic, jejichž výsledkem je údaj o množství paliva nutném k dosažení určité bohatosti směsi. Pokud vás zajímá, proč se tohle děje, odpovíme, že tahle hra na kočku a na myš nám později pomůže při jemném dolaďování vlastností motoru v ostatních provozních situacích. Stále kroutíte hlavou? EEC na zlomek vteřiny vypne injektory a počítá, jak dlouhá bude prodleva mezi tímto krokem a získáním signálu pro chudou směs z lambda sondy. EEC dávkuje do směsi různá množství paliva a následně získává různé hodnoty ze senzorů. Tato čísla poskytují řídící jednotce poznatky o tom, zda motor potřebuje nějakou opravu, jestli jste systém dodatečně upravovali a v neposlední řadě skutečně mění množství paliva vstřikovaného do válců. Co se dále stane s takto nasbíranými daty? Existuje totiž tabulka s titulem „Adaptivní tabulka pro palivo“ (celkem nesložitý název, že?). Hodnoty zde uvedené jsou použité jako proměnné pro násobení, mají dokonce přednost i před hlavní tabulkou zatížení. Těmito proměnnými jsou znásobeny hodnoty uvedené v hlavní tabulce zatížení, výsledkem je lepší přehled a zásobení motoru palivem. V počítači právě připojeném k autobaterii bude tato tabulka obsahovat pouze hodnoty 1. Pokud tedy znásobíte hlavní tabulku jedničkou, výsledek bude identický s původním obsahem tabulky před násobením. Nejsem matematik, ale pochopím že poměr 14,7:1 znásobený 1 (14,7:1)x1 opět může být jen 14,7:1! Po mnoha a mnoha dnech ježdění po cestách a necestách se v tabulce začínají objevovat i jiné hodnoty, například 1,2 nebo 0,9 , což již jsou údaje, které dokáží hlavní tabulku efektivně změnit. Nevěříte? (14,7:1) x 1,2 = 17,6:1 a podobně (14,7:1) x 0,9 = 13,3:1. K jemnému vyladění motoru a některých provozních parametrů jsme tedy potřebovali pouze mírně upravené násobné hodnoty! Nebylo nutné měnit žádné součásti, neutratili jsme ani pětník a dokonce jsme si ani neušpinili ruce… Nicméně každá mince má dvě strany, tento postup je účinný pouze pokud jsou kyslíková čidla čistá, nová a v dobrém stavu. Řídící jednotka samozřejmě není zodpovědná za účinek převrtání válců, výměny vaček nebo jiných významných zásahů do motoru. Účelem tohoto postupu je udržovat EEC na podobné úrovni opotřebení jako stárnoucí motor se slábnoucím výkonem. Zcela určitě tato data nelze považovat za vhodný základ tuningu vašeho motoru!





Autor překladu : J.Kastner - j.kastner@centrum.cz