microcomputer

signaalverwerking

Fig. 2.76 Het blokschema van het Bosch Motronicsysteem.

abcdefsh

2.2.5 Centrale benzine-inspuiting

AlgemeenCentrale benzine-inspuiting zou kunnen wor-den beschouwd als een systeem dat het mid-den houdt tussen de meervoudige inspuitsys-temen zoals het L-Jetronic systeem en eenelektronisch geregelde carburateur. De inspui-ting geschiedt door een enkele inspuitklep dievoor de gasklep is opgesteld. Op diverse Ame-rikaanse merken worden deze systemen reedsveelvuldig toegepast en het ziet er naar uit dathet systeem meer en meer opgang zal gaanvinden.Voor het principe bekijken we fig. 2.77.Boven

66

de gasklep (g) bevindt zich de elektromagneti-sche inspuitklep (e). De ruimte om deinspuitklep is gevuld met benzine die vanuit'a'toestroomt. Een elektrische benzinepomp eneen drukregelaar (b) zorgen voor een con-stante aanvoer en druk. De inspuittijd, verkre-gen door een stroomstootje door de bekrachti-gingsspoel (f), wordt bepaald door een micro-computer die zijn gegevens ontvangt van dediverse sensoren. Uiteraard kan, zoals hier,een dergelijk systeem worden uitgebreid mettoerentalstabilisatie (h) of deel uit maken vaneen groot geïntegreerd elektronisch systeem.We bekijken het Opel-Multec centrale inspuit-systeem.

benzine toevoerdrukregelklepretour benzineluchttoevoerinspuitklepbekrachtigingsspoelgasklepelektromotor voor de toerer

Fig. 2.77 Schematische tngasklephuis.

Het Opel- M u ltec systeenfFiguur 2.78 toont ons de orgasklepspuithuis van he! Op

De microcomputer regelt betijd ook het stationaire t@rGvan een vullingsgraadregeli2.3) maar geeft tevens uitgabetrekking tot de ontsteking,voer en de diagnostiek van rnegental sensoren waarorÉsensor geven de nodige infor

I

I

t.E.-

- lnformatie bulletin 'Opel'.

injectoren

dch de elektromagneti-De ruimte om de

rt benzine die vanuit 'a'sche benzinepomp en(rgen voor een con-. De inspuittijd, verkre-otjedoorde bekrachti-paald door een micro-irens ontvangt van deraard kan, zoals hier,rorden uitgebreid metof deel uit maken vandekronisch systeem.lultec centrale inspuit-

abcdeÍsh

benzine toevoerdrukregelklepretour benzineluchttoevoerinspuitklepbekrachtigingsspoelgasklepelektromotor voor de toerentalstabilisatie

Fig. 2.77 Schematische voorstetting vangasklephuis.

H et O pel -M u ltec systeem.Figuur 2.78 toont ons de onderdelen van hetgasklepspuithuis van het Opel systeem.

De microcomputer regelt behalve de inspuit-tijd ook het stationaire toerental door middelvan eeR vullingsgraadregeling (zie paragraaÍ2.3) maar geeft tevens uitgangssignalen metbetrekking tot de ontsteking, de brandstoftoe-voer en de diagnostiek van de installatie. Eennegental sensoren waaronder een lambda-sensor geven de nodige informatie door waar-

1 de inspuitklep2 membraan brandstofdrukregelaar3 gaskleppotentiometer4 elektromotorvoortoerentalstabilisatie

Fig. 2.78 Het gasklepinspuithuis in exploded viewvan het Opel-Multec systeem.

uit de inspuittijd onder de meest uiteenlo-pende bédrijfsomstandigheden met inachtne-ming van de uitlaatgassamenstelling kan wor-den berekend. Een elektrische pomp gecom-mandeerd door de microcomputer en gemon-teerd in de tank heeft een opbrengst van onge-veer 1,5 l/min terwijl de druk door de drukrege-laar afgeregeld wordt op 0,7 bar overdruk. Viade drukregelaar verlaat het overschot aanbrandstof het inspuithuis om retour naar hetreservoir te stromen om zodoende een con-stante benzinetemperatuur te houden. Wan-neer de motor niet wordt gestart schakelt demicrocomputer de brandstofpomp na 2 s uit.De inspuitklep (fig. 2.79) wordt elektro-magne-' lnformatie bulletin 'Opel'.

67

1 magneetpool2 slagcilinder met aanslag3 magneetspoel4 magneetspoelhuis5 dampbelfilter6 ankerring7 ankerB .brandstoÍinlaatÍilterI klephuis''10 straalverstuiver1'l verstuiverring12 klepzitting13 klepveerzitting14 klepankerveer15 geleiderring16 afstelschroef, vast aÍgesteld17 klepzuiger

Fig. 2.79 Doorsnede van de inspaitklep.

68

tisch bediend. Bij het inschakelen van de ont-steking ontvangt hij via klem 15 (+ bobine) zijnplus, terwijl de microcomputer de magneet-spoel gedurende zijn inspuittijd aan de massalegt. Door het heffen van de klep wordt debrandstof ingespoten.

De regelingFiguur 2.80 geeft door middel van een blok-schema een overzicht van de gehele installa-tie. De lambda sensor die het regelsysteemgesloten maakt, treedt uitsluitend in wèrkingwanneer de motor op temperatuur is geko-men. Zo niet, dan werkt het systeem met eenopen regeling.De PN-schakelaarstand (blok informatie-invoer) is alleen van toepassing op auto's meteen automatische versnellingsbak.Uit het blokschema is af te lezen dat de micro-computer (stuurapparaat) behalve de inspuit-tijd, ook door middel van een nullast-vullingfasemotor het stationair toerental regelt, debrandstofpomp en de ontsteking.Bovendien kent men een eigen diagnose-sys-teem met behulp van een motorverklikker-lampje.De microcomputer zelf bestaat uit een micro-processor, een A,/D omvormer, een RAM eneen PROM geheugen alsmede de anderenoodzakelijke componenten. Het PROMgeheugen, waarin de motorgegevens door deÍabrikant zijn aangebracht is vervangbaar (fig.2.81).

De aangezogen hoeveelheid lucht wordtbepaald door berekening. Voor de vaststellingvan de vullingsgraad wordt gebruik gemaaktvan een druksensor werkend volgens hetpiëzo-principe. De spanning van het elementvariëert tussen de 1.3 en 4.6 V afhankelijk vande druk in het spruitstuk.

We onderscheiden de volgende bedrijfsom-standigheden:

- het startenHet lucht-brandstofmengsel wordt bepaaldmet behulp van de gegevens van de motor-temperatuursensor en de gaskleppotentio-meter. De nullast-vullings-fasemotor regelthet motortoerental voor versneld stationair

informatie-invoer

lambda-sondetemperatuur koelmiddelstroomverdelero krukaspositieo motordraaisnelheidaanzuigbuisdrukgasklepstandwagenrijsnelheidsysteemspanningPN-schakelaarstand

I!aIII

t!!It

Fig. 2.80 Blokschema qt o

nschakelen van de ont-rklem 15 (+ bobine) zijnnrnputer de magneet-rspuittijd aan de massavan de klep wordt de

'middel van een blok-van de gehele installa-'die het regelsysteemI uitsluitend in werkingtemperatuur is geko-

t het systeem met een

nd (blok inÍormatie-passing op auto's metrdlingsbak.Íte lezen dat de micro-d) behalve dè inspuit-,an een nullast-vullingir toerental regelt, dentsteking.n eigen diagnose-sys-een motoryerklikker-

bestaat uit een micro-rn ormer, een RAM en

alsmede de anderenenten. Het PROMotorgegevens door de$t is vervangbaar (fig.

eelheid lucht wordtg- Voor de vaststellingordt gebruik gemaaktrerkend volgens hetning van het elementn 4.6 V afhankelijk vant

volgende bedrijfsom-

engselwordt bepaaldgevens van de motor-t de gaskleppotentio-irgs-fasemotor regeltpr versneld stationair

tlucht

I)

IIII!

IIIII!I

I uranastof I

I porp I1--!.!:I ........,t

wegtraject-frequentie-gever

stuurapparaat-microprocessor

informatie-invoer

lambda-sondetemperatuur koelmiddel

geregelde inÍormatie-uitgave

ontstekinginspuitingstationair draaienrelais brandstofpompdiagnose. motorverklikkerlichto diagnose-testo . knippercode-uitgave

stroomverdelero krukaspositiee motordraaisnelheidaanzuigbuisdrukgasklepstandwagenrijsnelheidsysteemspanningPN-schakelaarstand

l\

---------------- /stuur-apparaat

t\

Fig. 2.80 Blokschema en overzicht van de werking van het Opel-Multec centrale inspuitingssysteem.

69

draaien. Door het bedienen van de startmo-tor en het daarbij behorende lage motortoe-rental (kleiner dan 450 omw/min) herkent demicrocomputer het starten van de motor. Designalen van de ontstekingsimpulsgeverworden gebruikt voor de berekening van hetmotortoerental en de bepaling van hetinspuitmoment (U,").Het ontstekingstijdstip wordt tijdens hetstarten vastgehouden op 10" voor hetBDP. De brandstofpomp werd reeds dooreen timer voor een periode van 2 secondeningeschakeld na het omdraaien van het con-tactslot en zal tijdens het verdere startpro-ces ingeschakeld blijven.Figuur 2.82toont ons het verloop van de bij-behorende blokspalningen.

Fig. 2.81 Het vervangbare geheugen (PROM) vande microcomputer.

motortoerental onder de 450 Vmints, t2, ta - inspuitklep opentt1, t3, G : insPuitkleP sluit

nog koud is en de koelvloeistoftemperatuurkleiner is dan 20'C.(b) brandstofregeling met behulp van eengesloten regelcircuit.Dit geschiedt wanneer de lambda-sensorop bedrijfstemperatuur is en koelvloeistof-temperatuur groter dan 20"C.ln de bedrijfsomstandigheid 'open circuit'werkt de microcomputer met een vervan-

gingsspanning vanongeveer 0,45V. Iinspuitopeningstijd,rekening met corrqmatie omtrent de k<

inlaat spruitstukviinstallatiespanning t

De omschakeling v:gebeurt wanneer:

- de uitgangsspaÍsensor eenmaal groldan 0,3 V wordt.- de koelvloeistofr20"C is.Figuur 2.83 geeft dí

: lambda-so: oPen re9

ning voor0,6 V, span

: gesloten n

lambda-so0,8 V, spar

: controleve: vervagging

sonde, opt

Fig. 2.83 Omschakeli4regeling.

De mengselcoreclambda-sensor geteen integrator sctthet aangezogen mspanning kleiner dagewijze de inspuí

u"tt.- A;YI eI+0.6 +

*^.311a=ryo''1 - a-o'i öorl

l impulsen via de ontstekingsimpulsgever verkre-gen (U,"d

2 spanningsverloop inspuitklep (U;)ltijdens hetnormaal starten; gasklep minder dan 65%geopend

Fig. 2.82 Blokspanningsverloop tiidens het starten.

- motor draaitDeze toestdnd betekent voor de microcom-puter dat het motortoerental groter is dan450 t/min.Deze toestand is weer onder te verdelen intwee bedrijfsomstandigheden, namelijk(a) brandstofregeling met behulp van eenopen regelcircuit.Dit geschiedt wanneer de lambda-sensor

70

U1A

cUu"*

)

#--

.'ry

de450 Umintpenttuit

ldvloeistoft emperatuu r

g met behulp van een.

eer de lambda-sensorrur is en koelvloeistof-hn 20'C.tdigheid'open circuit',uter met een vervan-

gingsspanning van de lambda-sensor vanongeveer 0,45 V. De berekening van deinspuitopeningstijd, stoichiometrische be-rekening met correctie, komt dan uit infor-matie omtrent de koelvloeistoftemperatuur,inlaat spruitstukvacur-im, gasklepstand,installatiespanning en motortoerental.De omschakeling van 'open' naar geslotengebeurt wanneer:

- de uitgangsspanning van de lambda-sensor eenmaal groter is dan 0,6 V of kleinerdan 0,3 V wordt.- de koelvloeistoftemperatuur hoger dan20"C is.Figuur 2.83 geeft dit weer.

0,5U"e* = 0,45

o,4

0.3

o.2

b,r

: lambda-sondespanning in V: open regelkring, vervangingsspan-

ning voor lambda-sonde 0,3 V tot0,6 V, spanning blijft in het venster'C'

: gesloten regelkring, spanning van delambda-sonde circa 0,2V tot ca.0,8 V, spanning verlaat venster'C'

: controlevenstervoor lambda-sonde: vervangingsspanning voor lambda-

sonde, open regelkring'A'

Fig. 2.83 Omschakeling van open naar geslotenregeling.

De mengselcorrectie met behulp van delambda-sensor geschiedt door middel vaneen integrator schakeling. ls bijvoorbeeldhet aangezogen mengsel te arm (lambda-spanning kleiner dan 0,3 V) dan wordt staps-gewijze de inspuittijd verlengd totdat de

Fig. 2.84 Het chronologische verloop bij een geslo-ten regelcircuit.

lambda-sensor een te rijk mengsel signa-leert (spanninS >0,6 V).Figuur 2.84 geeft ons het verloop bij eengesloten regelcircuit.

- acceleratieTijdens acceleratie dient het mengsel te ver-rijken. De microcomputer verkrijgt zijn gege-vens via de gaskleppotentiometer (gasklep-stand) en de druk in het spruitstuk.De inspuitklep gpent nu niet meer alleen naelke referentie-impuls maar opent na elke6,25mS met een vaste jnspuitduur.Deze werking wordt als àsynchroon betiteld(zie fig. 2.85).

- deceleratieHieronder verstaan we het afremmen op demotor. Ook hier kunnen we twee situatiesonderscheiden, te weten snelheidverminde-ren door de gasklep gedeeltelijk te sluiten oÍdoor de gasklep geheel te sluiten.ln het eerste geval kan de inspuitduur wor-den verkort (verarming van het mengsel) enin het tweede geval behoeft in het geheelgeen brandstof te worden ingespoten (fig.2.86).

U\0,8

o.7

0,6

U7A

CUu"*

lrI i,.,,(u11,,,J*lEilI --tr]]-gr_____{|__l-_

71

1 reÍ-signalen vanaf de'stroomverdeler naar hetstuurapparaatUrer : spanningsverloop van de ref-signalents-t6:!Qrn5

2 toestand motor loopt (synchroon-sturing);deellast, met constante snelheid rijdenUi : spanning inspuitklep

t6, Í, : lntpr;,klep openttr, 13 : ;65rr;1kleP sluit

3 toestand-acceleratie, verrijking (asynchroon-stu-ring)to, b, ta, Í0, te, f1o : inspuitklep opentt1, t3, Í5, tz, tn : ;nstr;,klep sluit4 - tz,ta- t.+,ts- ta,h * ta, fs - t1o:6,25 ms

Verder bezit het systeÍuncties:

(A) Noodloop-functieHieronder verstaan wegramma dat in werkingmeerdere elektroniscfxraken zodat doorrijden nmogelijk wordt.Men onderscheidt:

- de software noodloogEen defecte temperatL[wordt 'losgekoppeld'uen een vaste vervangibeschikking gesteld.

- de hardware noodloqBij bijvoorbeeld het dlgeheugen grijpt de micneen constructiedeel wumeters voor de ha!beschikking staan.

@) Eigen diagnoseOndereigen diagnosevctrole van een elektronisr

0,4s

cijfer3:3 x .l (plaatsvanlcijÍer 4 : 4 x 1 (plaatsvanrCijfer 3 en 4 : defectcodei

Fig. 2.85 Het verloop van de inspuitimpulsen tijdens het accelereren. Er worden hier extra impulsen gegeven.

oj

:!

1 ref-signalen van de stroomverdeler naar hetstuurapparaatUrer: sPànningsverloop van de reÍ-signalen

2 toestand: motor draaitinspuitklep-spanningsverloop geregeld vanuithet stuurapparaatUi : spanning inspuitklep

tn, t2, ta, Ío : inspuitklep opentÍ1, Í3, G : inspuitklep sluit

3 toestand: verarmen tot bii uitloop-uitschakelingts, t, : ;nstr;1klep opent I . .- ... . .

tr, t3 : ;nspr;1t<tei: stuit I : verarmen

na t3 (gearceerd bereik) uitloop-uitschakelingwerkzaam

Fig. 2.86 Het verloop van de ins§uitimpulsen tijdens deceleratie (afremmen op de motor).

72l

l

l

tE:

Fig. 2.87 Voorbeeld van &

pentkritr, venijking (asynchroon-stu-

tspuitklep opentdtklep sluit;,tz - ta, Íg - fio : 6,25 ms

hbr extra impulsen gegeven-

Íerder bezit het systeem nog de volgendefuncties:

(A) Noodloop-functieHieronder verstaan we een vervangingspro-gramma dat in werking komt wanneer één ofmeerdere elektronische onderdelen defectraken zodat doorrijden naar huis of werkplaatsmogelijk wordt.Men onderscheidt:

- de software noodloopEen defecte temperatuursensor bijvoorbeeldwordt 'losgekoppeld' van de microcomputeren een vaste vervangingswaarde wordt terbeschikking gesteld.

- de hardware noodloopBij bijvoorbeeld het uitvallen van het ROMgeheugen grijpt de microprocessorterug naarGen constructiedeel waarin weerstandpara-meters voor de hardware-noodloop terbeschikking staan.

@) Eigen diagnoseOnder eigen diagnose verstaan we de zelfcon-tole van een elektronisch systeem met inbe-

grip van de randapparatuur waarin defectenworden herkend en worden afgezonderd endoor het oplichten van een motorcontrole-lampje worden gesignaleerd.De werking is als volgt:Bij ingeschakelde ontsteking wordt het motor-controlelampje ingeschakeld. Wordt geendefect vastgesteld, dan dooft het lichtje bij hetstarten van de motor. Doet zich een storingvoor dan wordt het controlelampje ingescha-keld en wordt de betreffende.storing in hetgeheugen opgeslagen.Voor het uitlezen van het defect maakt mengebruik van een defectcode.

Voorbeeld:Het motorcontrolelampje knippert drie maalmet een tijdinterval van 0,4 s.Dit stelt het cijfer 3 voor.Vervolgens is er een pauze van 1,2 s waarnahet lampje vier maal knippert. Dit geeft het cij-fer 4 weer.De defectcode is dan 34 en verwijst in eentabel naar een defect van de druksensor (fig.

2.871.

cijfer3 : 3 x 1 (plaats van tientallen)cijÍer 4 :4 x 1 (plaats van eenheden)Cijfer 3 en 4 : deÍectcode 34

motor). Fig. 2.87 Voorbeeld van de defectcode 34 (druksensor inlaatspruitstuk defect).

73