2. Przegląd stanu wiedzy
2.4. Analiza układów sterowania napędami w kontekście możliwości ich współpracy
Dobór jednostki napędowej do współpracy z innowacyjnymi układami sterowania wymaga tech-nicznego zaawansowania ich konstrukcji. Ze względu na brak szczegółowych zestawień dostępnych jednostek napędowych tej grupy silników należy dokonać ich wnikliwej analizy. Stosowane układy sterowania napędami można podzielić np. ze względu na źródła zasilania. Najpopularniejsze z nich (zasilane benzyną), można sklasyfikować według innowacyjności układu zasilania paliwem. Następ-nie rozwiązania stosowane w tych silnikach można porównać z układami i podzespołami wykorzy-stywanymi w pojazdach samochodowych. Opisanie funkcji tych układów wspomaga procesy decy-zyjne w doborze jednostki napędowej lub opracowanie układu zasilania paliwem charakteryzującego się większą efektywnością, ekologicznością i możliwością wprowadzania funkcji modernizacyjnych.
Proponowane wytyczne w zakresie doboru jednostki napędowej oraz szczegółowe charakterystyki z uwzględnieniem sposobów sterowania opisano w następnych podrozdziałach.
Napędy maszyn niedrogowych wykorzystywane do modernizacji konstrukcji umożliwiających opracowanie innowacyjnych systemów sterowania powinny się charakteryzować: niską emisją szko-dliwych związków spalin, małym zużyciem paliwa oraz możliwością elektronicznego sterowania napędem. W styczniu 2017 roku autor dokonał przeglądu dostępnych mobilnych napędów przezna-czonych do maszyn pozadrogowych (tab. 2.12). Na podstawie tych danych można wskazać najczę-ściej stosowane źródła zasilania omawianych silników. Z około 900 modeli (oferowanych przez nie-mal 60 producentów) 78% to silniki zasilane benzyną, 20% – silniki zasilane olejem napędowym, a 2% – silniki zasilane paliwami alternatywnymi (rys. 2.6). Jako paliwa alternatywne są stosowane:
LPG, CNG i nafta oczyszczona. Część analizowanych urządzeń to silniki jest trzy- lub dwupaliwo-we, z możliwością zasilania benzyną: E85, E95 lub E98. Modele silników mogących pracować na paliwa konwencjonalne stanowią 93% ogólnej liczby urządzeń, a jedynie w 7% przewidziano pracę z użyciem paliw alternatywnych (rys. 2.7). Wskazano również alternatywne źródła zasilania tych silników (rys. 2.8), przy czym najpopularniejszym jest LPG (65%). Silniki zasilane benzyną jako najliczniejsze zostały poddane dodatkowej analizie pod względem stosowanych układów zasilania (rys. 2.9). Silniki z gaźnikowymi układami zasilania tej grupy stanowią 89%, jednak możliwości wprowadzania w nich układów innowacyjnych są ograniczone. Stąd dalszą analizie poddano silniki z wtryskowym układem zasilania (tabela 2.13). Dodatkowo wybrane silniki z tej grupy poddano szczegółowej analizie. Scharakteryzowano je oraz porównano ze współczesnymi układami stosowa-nymi w pojazdach samochodowych oraz oceniono możliwości ich wykorzystania w innowacyjnych układach zasilania.
Na podstawie szczegółowej analizy źródeł zasilania stwierdzono, że układy zasilania benzyną są najpopularniejsze. Dodatkowo wykazano, że 11% oferowanych modeli jest wyposażonych w elektroniczny układ zasilania paliwem. Potwierdzono założenie, że liberalne przepisy homologa-cyjne dotyczące tej grupy silników są związane z ich niskim zaawansowaniem technicznym. Kon-strukcje wskazanej w wyniku przeglądu (tabela 2.13) grupy napędów wyposażonych w innowacyjne
29 1 Kohler Engines [katalogi siników spalinowych:
Kohler Power Group, 2017] 108 89 (60/29) 7 12
2 Briggs & Stratton [katalogi siników
spalino-wych: Briggs & Stratton, 2017] 71 71 (66/5) – –
3 Loncin [katalogi siników spalinowych:
Loncin, 2017] 67 63 (63/-) 4 –
4 Pezal [katalogi siników spalinowych:
Pezal, 2017] 64 39 (39/-) 25 –
5 HuaSheng [katalogi siników spalinowych:
HuaSheng, 2017] 34 30 (30/-) 4 –
6 Taizhou Nimbus Machinery Co., Ltd. [katalogi
siników spalinowych: Nimbus, 2017] 34 29 (29/-) 5 –
7 Lutian Machinery Co. Ltd. [katalog silników
spalinowych Lutian, 2017] 32 12 (12/-) 9 2
8 Honda [katalog silników spalinowych
Honda, 2017] 30 30 (28/2) – –
9 Kawasaki [katalog silników spalinowych
Kawasaki, 2017] 30 30 (15/5) – –
10 Kipor [katalog silników spalinowych
Kipor, 2017] 30 19 (19/-) 11 –
11
Zhejiang Wenxin Mechanical & Electrical Co., Ltd. [katalog silników spalinowych
13 LCT Liquid Combustion Tehnology [katalog
silników spalinowych Liquid, 2017] 21 21 (21/-) – –
14
Jiangsu Excalibur Power Machinery CO. Ltd (SinoQuip I Excalibur) [katalog silników spalinowych SinoQuip i Excalibur , 2017]
20 7 (7/-) 11 2
15 Lifan [katalog silników spalinowych
Lifan, 2017] 20 20 (20/-) – –
16
Zhejiang Changyang Machinery & Electrics Co., Ltd. [katalog silników spalinowych
Changyang, 2017]
18 13 (13/-) 5 –
17 Hatz Diesel [katalog silników spalinowych
Hatz Diesel, 2017] 18 – 18 –
18
Taizhou Genour Power Machinery Co., Ltd.
(ZHEN HAO, ZH) [katalog silników spalino-wych ZHEN HAO i, ZH, 2017]
18 14 (14/-) 4 –
19
Yancheng Jiangyang
Foreign Trade Engine Co., Ltd. (JYDE, JIANG YANG) [katalog silników spalinowych JYDE i
JIANG YANG, 2017]
Ningbo Spark Motors Ltd. (Forcemar, SPARK) [katalog silników spalinowych Focemar
i Spark, 2017]
14 7 (7/-) 7 –
22 Holida [katalog silników spalinowych
Holida, 2017] 14 14 (14/-) – –
23 Fusinda Power Technology Co., Ltd. [katalog
silników spalinowych Fusinda, 2017] 13 13 (13/-) – –
Taizhou Anpasi Cleaning Machinery Co., Ltd.
(EPSILON) [katalog silników spalinowych
30
28 Launtop [katalog silników spalinowych
Launtop, 2017] 11 4 (4/-) 7 –
29
Taizhou Wedo Import and Export Co., Ltd.
(WEDO) [katalog silników spalinowych
31 Yamaha [katalog silników spalinowych
Yamaha, 2017] 10 10 (7/3) – –
32
Taizhou Haohui Mechanical and Electrical Co., Ltd [katalog silników spalinowych
Haohui, 2017]
10 5 (5/-) 5 –
33
Taizhou Newland Machinery Co., Ltd. (New-land, Ewand, ODM, OEM ) [katalog silników
spalinowych Newland, Ewand, ODM i OEM, 2017]
10 5 (5/-) 5 –
34
Zhejiang Wanhao Machine Science and Tech-nology Co. Ltd. (WAHOO) [katalog silników
spalinowych WAHOO, 2017]
36 Zhejiang Penwang Machinery Co., Ltd [katalog
silników spalinowych, Penwang 2017] 8 8 (8/-) – –
38 Mohard Import and Export Co., Ltd. (Robin )
[katalog silników spalinowych Robin, 2017] 8 8 (8/-) – –
39 Yanmar [katalog silników spalinowych
Yanmar, 2017] 7 7 –
Zhejiang Anqidi Power Machinery Co., Ltd.
(AQD, ANQIDI) [katalog silników spalino-wych AQD, ANQIDI, 2017]
7 7 (7/-) – –
42
Ningbo Howseen Imp.
& Exp. Co., Limited [katalog silników spali-nowych Howseen, 2017]
7 7 (7/-) – –
43
Taizhou Decapower Import & Export Co., Ltd.
[katalog silników spalinowych Taizhou Decapower, 2017]
7 7 (7/-) – –
44 Taizhou Menghua Machinery Co. Ltd. [katalog
silników spalinowych Menghua, 2017] 6 6 (6/-) – –
45 Taizhou Wokun Machinery C0., Ltd. [katalog
silników spalinowych Wokun, 2017] 5 5 (5/-) – –
46
Yongkang Zuofu Industry & Trade Co., Ltd.
(PENGTIAN) [katalog silników spalinowych Pengtian, 2017]
5 5 (5/-) – –
47 Taizhou Xuanyi Machinery Co., Ltd. [katalog
silników spalinowych Xuanyi, 2017] 4 4 (4/-) – –
48 Huahe Heavy Industries Co., Ltd. [katalog
silników spalinowych Huahe, 2017] 4 4 (4/-) – –
49 Lion (China) Engin CO., LTD [katalog
silni-ków spalinowych Lion, 2017] 3 - 3 –
50 Kubota [katalog silników spalinowych
Kubota, 2017] 3 3(-/-) 3 –
51 Taizhou Huali Mechanical Co., Ltd. [katalog
silników spalinowych Huali, 2017] 2 2 (2/-) – –
52 China Artex Group Co., Ltd (C.A.G.) [katalog
silników spalinowych China Artex , 2017] 2 1 (1/-) 1 –
53 Chongqin FOWEI Technology Co., Ltd.
[kata-log silników spalinowych FOWEI, 2017] 2 2 (2/-) – –
31 Tabela 2.12 cd.
Rys. 2.6. Podział modeli silników w zależności od źródeł zasilania [%]
Rys. 2.7. Podział modeli silników w zależności od rodzaju zasilania (paliwa alternatywne w rozumieniu dyrektywy 2014/94/UE) [%]
Rys. 2.8. Podział modeli silników w zależności od rodzaju paliwa alternatywnego [%]
Rys. 2.9. Podział modeli silników w zależności od układu zasilania benzyną [%]
Lp. Producent silnika
Liczba ofe-rowanych modeli
Liczba modeli zasilanych benzyną (układy gaźnikowe / układy wtryskowe)
Liczba modeli zasilanych
olejem napędowym
Liczba modeli zasilanych
paliwami alternatywnymi
54
Taizhou Dongwa Machinery & Electronic Factory [katalog silników spalinowych
Taizhou Dongwa, 2017]
1 1 (1/-) – –
55
Taizhou Bobang Machinery Technology Co., Ltd. [katalog silników spalinowych
Bobang, 2017]
1 1 (1/-) – –
56 Shindaiwa [katalog silników spalinowych
Shindaiwa , 2017] 1 1 (1/-) – –
57 Stihl [katalog silników spalinowych
Stihl , 2017] 1 1 (1/-) – –
58 Makita [katalog silników spalinowych
Makita , 2017] 1 1 (1/-) – –
32
Tabela 2.13 Modele silników charakteryzujące się układem wtryskowym lub alternatywnymi źródłami zasilania Lp. Producent silników Modele silników charakteryzujące się wtryskowym układem
zasilania paliwem lub zasilany paliwami alternatywnymi
1
Kohler Engines [katalogi siników spalinowych:
Kohler Power Group, 2017]
Silniki zasilane benzyną: Command PRO EFI ECV880, Con-fidant EFI EZT725, Command PRO EFI ECV980, Command ECV749, 7500 Series EFI EKT750, 7500 Series EFI EKT740, Command PRO EFI Flex Fuel FCH749, Command PRO EFI
Silniki zasilane paliwami alternatywnymi: Command PRO CH270TF, Command PRO CH395TF, Command PRO CH440TF, Command PRO CH740NG, Command PRO CH730LP, Command PRO EFI Propane PCV680, Command PRO CH740LP, Command PRO EFI Propane PCH680, Com-mand PRO EFI Propane PCV740, ComCom-mand PRO EFI
Silniki zasilane benzyną: Vanguard 33.0 Gross HP EFI, guard 37.0 Gross HP EFI, Vanguard 35.0 Gross HP EFI, Van-guard 28.0 Gross HP 810cc EFI, VanVan-guard 26.0 Gross HP 810cc EFI;
3 Lutian Machinery Co. Ltd. [katalog silników spalinowych Lutian, 2017]
Silniki zasilane paliwami alternatywnymi: LT-188F-LPG, LT-168F-LPG;
4 Honda [katalog silników
spalino-wych Honda, 2017] Silniki zasilane benzyną: iGX 340, iGX 380;
5 Kawasaki [katalog silników spali-nowych Kawasaki, 2017]
Silniki zasilane benzyną: FD851D-DFI, FD791D-DFI, FS730-EFI, FX730V-EFI, FX850V-EFI;
Silniki zasilane paliwami alternatywnymi: S20K Kerosene Series, S20G LPG Series;
Silniki zasilane paliwami alternatywnymi: EH 72 LP/NG;
8 Yamaha [katalog silników spalino-wych Yamaha, 2017]
Silniki zasilane benzyną: MW825V-EFI, MX800V-EFI, MX775-EFI;
Silniki zasilane paliwami alternatywnymi: Robin EY20A, Robin EY20C, Robin EY20D, Robin EY20E, Robin EY20K
układy zasilania paliwem poddano dokładnej analizie w dalszej części pracy. Zaobserwowano rów-nież tendencje rozwojową tej grupy silników, polegającej na możliwości zastosowania paliw alterna-tywnych. Potwierdzono stwierdzone przez Krakowskiego [2017] zjawisko wprowadzania w przemy-śle nowych technologii związanych z paliwami niekonwencjonalnymi.
33 Charakterystyka konstrukcji wybranych układów wtryskowych stosowanych przez producentów silników niedrogowych maszyn ruchomych przedstawiona jest poniżej.
Silniki spalinowe firmy Kohler Engines o zapłonie iskrowym, wyposażone w układy EFI i prze-znaczone do napędu niedrogowych maszyn ruchomych to urządzenia typu Command PRO, wyposa-żone w dwa rodzaje elektronicznych zintegrowanych układów wtryskowo-zapłonowych: ECH oraz Bosch.
Podstawowym elementem układu ECH jest elektroniczny moduł sterujący ECU (ang.: engine control unit). Służy on głownie do określenia kąta i czasu wtrysku paliwa oraz kąta zapłonu, umożli-wiającego uzyskanie określonej mieszanki paliwowo-powietrznej dla bieżących parametrów pracy silnika. Ciśnienie paliwa w układzie jest utrzymywane na poziomie około 0,27 MPa. Wtrysk następu-je do kolektora dolotowego przed przepustnicą. Czas wtrysku w układzie, zależnie od zapotrzebowania, osiąga wartość od 2 do 12 ms.
Proces sterowania wspomaga monitorowanie sygnałów z czujnika temperatury silnika, prędkości obrotowej i położenia wału korbowego oraz obciążenia silnika na podstawie sygnału uchylenia prze-pustnicy TPS (ang.: throttle position sensor). Są one głównymi sygnałami dla zaprogramowanej cha-rakterystyki wtryskowej paliwa w mikroprocesorze sterownika. Gdy silnik osiąga temperaturę robo-czą, rozpoczyna się sterowanie z uwzględnieniem np. informacji o zawartości tlenu w gazach spali-nowych. Sygnał ten umożliwia interpretację wytwarzanej mieszanki paliwowo powietrznej, wskazu-jąc, czy jest ona bogata czy uboga. Ten tryb zapewnia pracę układu w pętli sprzężenia zwrotnego dzięki regulacji prowadzącej do uzyskania oczekiwanego składu mieszanki paliwowo-powietrznej.
System ECH EFI funkcjonuje w pętli sprzężenia zawrotnego, gdy są spełnione następujące warunki:
temperatura oleju silnika jest wyższa niż 60 oC,
czujnik tlenu w spalinach osiąga co najmniej temperaturę 400 oC,
silnik pracuje w stanie ustalonym.
Sygnały, które układ nieustannie interpretuje to: położenie włącznika zapłonu, położenie wału korbowego oraz prędkość obrotowa, położenie przepustnicy, temperatura oleju silnika, temperatura powietrza zasysanego do kolektora dolotowego, temperatura spalin, poziom tlenu w gazach spalino-wych, ciśnienie bezwzględne w kolektorze dolotowym oraz napięcie akumulatora. ECU porównuje te sygnały wejściowe z charakterystykami zaprogramowanymi w pamięci sterownika w celu uzyska-nia odpowiednich wartości kąta i czasu wtrysku oraz kąta zapłonu w zależności od parametrów pra-cy. Jeżeli układ jest wyposażony w świetlny wskaźnik usterki MIL, to jest możliwe odczytanie kodu błędu z wykorzystaniem diagnostycznego kodu migowego usterki.
Zastosowany w układzie czujnik zawartości tlenu w spalinach (czteroprzewodowy z podgrzewaczem: przewody sygnałowy i masowy oraz dwa przewody ogrzewania) generuje sygnał informujący, czy mieszanka paliwowo-powietrzna jest bogata czy uboga. Układ jest wyposażony w mechanizm regulacji biegu jałowego.
Podstawowe elementy systemu ECH EFI to: elektryczna pompa paliwa, wtryskiwacze paliwa, cewki zapłonowe, lampka kontrolna awarii (MIL); świece zapłonowe.
34
Ponadto układ jest wyposażony w: czujnik prędkości oraz położenia wału korbowego, czujnik po-łożenia przepustnicy TPS, czujnik zawartości tlenu w spalinach, czujnik ciśnienia bezwzględnego w kolektorze dolotowym MAP (ang.: manifold absolute pressure), czujnik temperatury oleju silnika oraz czujnik temperatury zasysanego powietrza w kolektorze dolotowym.
Pozostałe elementy układu to: złącze diagnostyczne, elektroniczna jednostka sterująca ECU, me-chaniczny regulator ciśnienia paliwa, włącznik zapłonu, akumulator, przewody wysokiego napięcia, mechaniczna przepustnica [Kohler Power Group katalog silników spalinowych, 2017].
System Bosch EFI wytwarza ciśnienie robocze na poziomie około 0,27 MPa. Wtrysk następuje do kolektora dolotowego przed przepustnicą w czasie od 1,5 do 8 ms. System pracuje w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego gdy są spełnione wszystkie trzy warunki:
temperatura oleju silnika jest wyższa niż 35 oC,
czujnik tlenu w spalinach osiąga co najmniej temperaturę 475 oC,
silnik pracuje w stanie ustalonym.
Układ Bosch nie zawiera czujnika ciśnienia bezwzględnego w kolektorze dolotowym (MAP) oraz czujnika temperatury zasysanego powietrza w kolektorze dolotowym. Czteroprzewodowy czujnik tlenu w gazach spalinowych generuje sygnał napięciowy od 0,2 do 1 V wskazujący, czy mieszanka jest uboga czy bogata. Układ jest wyposażony w mechanizm regulacji biegu jałowego.
Podstawowe aktory systemu Bosch EFI to: elektryczna pompa paliwa, wtryskiwacze paliwa, cewki zapłonowe, świece zapłonowe, lampka kontrolna awarii (MIL).
Natomiast zastosowane sensory to: czujnik położenia wału korbowego i prędkości obrotowej sil-nika, czujnik zawartości tlenu w spalinach, czujnik położenia przepustnicy (TPS) oraz czujnik tempe-ratury oleju silnika.
Najważniejsze elementy omawianego układu to: złącze diagnostyczne, elektroniczna jednostka ste-rująca (ECU), mechaniczny regulator ciśnienia paliwa, włącznik zapłonu, akumulator, przewody wyso-kiego napięcia i przepustnica mechaniczna [Kohler Power Group katalog silników spalinowych, 2017].
Elektroniczne układy wtryskowo-zapłonowe produkcji Briggs & Stratton są stosowane w silni-kach Vanguard oraz Big Block. Dodatkowo producent wykorzystuje dwa rodzaje układów wtrysko-wo-zapłonowych: 490 000 oraz 610 000.
System 490 000 EFI w chwili uruchamiania układu wykonuje krótki impulsowy wtrysk paliwa, ułatwiający rozruch urządzenia. Po przekroczeniu przez wał korbowy 300 obr/min, system rozpo-czyna sterowanie zgodne z sygnałami z czujników prędkości obrotowej i położenia wału korbowego, czujnika ciśnienia bezwzględnego w kolektorze dolotowym oraz czujnika temperatury oleju silnika.
Gdy silnik nie jest rozgrzany, mieszanka paliwowo-powietrzna jest bogata. Czujnik zawartości tlenu w gazach spalinowych pełni podobną funkcję jak w układzie ECH i również generuje sygnał binarny.
W układzie znajdują się dwie pompy paliwa: pierwsza mechaniczna podciśnieniowa, pompuje pali-wo do pompy elektrycznej. Podstapali-wowe elementy układu to świece zapłonowe, cewki zapłonowe, włącznik zapłonu, akumulator, wtryskiwacze paliwa, elektryczna pompa paliwa, lampka kontrolna awarii (MIL), czujnik położenia przepustnicy (TPS), czujnik ciśnienia bezwzględnego w kolektorze
35 dolotowym (MAP), czujnik temperatury oleju silnika, czujnik zawartości tlenu w gazach spalinowych, czujnik temperatury zasysanego powietrza w kolektorze dolotowym, elektroniczna jednostka sterująca (ECU), czujnik położenia i prędkości obrotowej wału korbowego, złącze diagno-styczne, mechaniczny regulator ciśnienia paliwa, mechaniczna przepustnica oraz mechanizm regula-cji prędkości obrotowej biegu jałowego [Briggs & Stratton katalog silników spalinowych, 2017].
System 610 000 EFI jest skonstruowany na podobnej zasadzie jak 490 000 EFI z dwiema różni-cami. Jest wyposażony w dwie elektryczne pompy paliwa oraz w układ regulacji prędkości obroto-wej biegu jałowego. Elektryczny zawór biegu jałowego regulujący przepływ powietrza przez dodat-kowy kanał w przepustnicy umożliwia dokładniejsze sterowanie silnikiem na biegu jałowym niż układ mechanicznej regulacji przepływu [Briggs & Stratton katalog silników spalinowych, 2017].
Subaru Robin japoński producent silników przeznaczonych do niedrogowych maszyn rucho-wych, oznacza silniki wyposażone w elektroniczny układ wtryskowy symbolem FI. Proces sterowa-nia oraz budowa tego układu zostaną omówione na przykładzie silnika EX21 FI.
Układ jest wyposażony tylko w mechaniczną podciśnieniową pompę paliwa, uruchamianą przez podciśnienie generowane w skrzyni korbowej silnika. Nie pracuje w pętli sprzężenia zwrotnego ze względu na brak czujnika zawartości tlenu w spalinach. Układ nie jest również wyposażony w akumulator, a źródłem niezbędnej energii jest magneto. Rozruch następuje po wygenerowaniu sygnałów przez czujniki: prędkości i położenia wału korbowego, położenia przepustnicy, temperatu-ry zasysanego powietrza oraz temperatutemperatu-ry oleju silnika. Regulacja prędkości obrotowej biegu jało-wego odbywa się z wykorzystaniem elektrycznie sterowanej przepustnicy, która pełni również funk-cję automatycznego ssania oraz monitoruje temperaturę zasysanego powietrza [Subaru Industrial Power Products katalog silników spalinowych, 2017].
Elektroniczne układy wtryskowo-zapłonowe firmy Kawasaki, przeznaczone do silników napędzają-cych niedrogowe maszyny ruchome, to układy DFI. Oznaczenie DFI (ang.: direct fuel injection) po-wszechnie oznacza wtrysk benzyny pod dużym ciśnieniem bezpośrednio do cylindra. Producent Kawa-saki sygnaturą DFI (ang.: digital fuel injection) oznacza cyfrowy wtrysk paliwa, ideowo i technologicznie odpowiadający układom EFI. Układ ten zostanie opisany na przykładzie silnika FD791D DFI. Nie jest on wyposażony w czujnik zawartości tlenu w gazach spalinowych ani w czujnik położenia przepustnicy. Przepustnica jest regulowana mechanicznie wraz z mechaniczną regulacją biegu jałowego. W układzie nie zastosowano czujników położenia wału korbowego oraz prędkości obrotowej.
Sygnały te są pobierane z układu zapłonowego. Podstawowe podzespoły to elektroniczna jednostka sterująca (ECU), czujnik ciśnienia bezwzględnego w kolektorze dolotowym (MAP), czujnik temperatury cieczy chłodzącej silnika, czujnik temperatury zasysanego powietrza w kolektorze dolotowym, wtryski-wacze paliwa, świeca zapłonowa, cewka wysokiego napięcia, uzwojenie stojana alternatora, włącznik zapłonu, akumulator, przekaźnik pompy paliwa, główny przekaźnik układu, lampka kontrolna awarii (MIL), bezpiecznik, rozrusznik, elektryczna pompa paliwa, przewody wysokiego napięcia, regulator ciśnienia paliwa, mechaniczna przepustnica [Kawasaki katalog silników spalinowych, 2017].
Honda to jeden z pierwszych producentów silników przeznaczonych do napędu niedrogowych
36
maszyn ruchomych wyposażonych w EFI- są to silniki z serii iGX. Ich sprzedaż rozpoczęto w lipcu 2005 roku. Zastosowany w nich system elektronicznego sterowania nieprzerwanie monitoruje sygnał uchylenia przepustnicy, prędkość obrotową oraz pozycję wału korbowego. Dzięki zastosowaniu elek-trycznej przepustnicy istnieje możliwość utrzymywania stałej prędkości obrotowej niezależnie od zmian warunków obciążenia silnika. Silnik iGX440 charakteryzuje się wskaźnikami emisji zanie-czyszczeń o około 30% mniejszymi niż wymaga amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) (ang.: Environment Protection Agency) oraz California Air Resources Board (CARB). Jest to roz-wiązanie zgodne z najwyższymi światowymi standardami sterowania mieszanką paliwowo-powietrzną [Honda, 2017; Honda katalog silników spalinowych, 2017, Instrukcja obsługi Honda iGX270 i iGX390, 2014].
Dostęp do szczegółowych danych oraz do opisu układu sterowania zastosowanego w tych silni-kach jest utrudniony. W najdokładniejszych instrukcjach papierowych nie ma informacji o czujni-kach stosowanych w układzie; nie podaje się ich również na schematach elektrycznych. Źródłem danych mogą być instrukcje serwisowe w formie software’owej [Honda Diagnostic System, 2017].
R. Colin Johnson w 2009 roku poinformował, że w Shenzhen (Chiny), powstał projekt sterow-nika MC33812 IC przeznaczonego do elektronicznego układu wtryskowo-zapłonowego przedsta-wionego na rysunku 2.10. Układ ma zapewnić zgodność z normami emisji spalin Stage 3 wprowa-dzonymi w 2015 roku przez Agencję Ochrony Środowiska (EPA) Stanów Zjednoczonych, które dotyczą małych silników spalinowych. Autorzy szacują, że elektroniczny system kontroli pracy sil-nika może ograniczyć emisję tlenku węgla o 65%, węglowodorów o 35%, a tlenków azotu również o 35% w porównaniu z systemami gaźnikowymi, równocześnie zwiększając moc [Freescale Semi-conductor, 2009; Johanson, 2009].
W przedstawionej publikacji brak informacji o zastosowanych sensorach: położenia przepustnicy TPS, rodzaju przepustnicy oraz czujnika zawartości tlenu w spalinach.
Ze względu na znaczną poprawę charakterystyk silników z elektronicznym układem wtryskowym powstały firmy specjalizujące się w produkcji zestawów modyfikujących układy sterowania pracą silników spalinowych. Jednym z głównych producentów takich układów jest firma ECOTRONS, specjalizująca się w produkcji elektronicznych układów wtryskowych w formie zestawów implemen-towanych do seryjnych silników różnych producentów. Firma oferuje zestawy modyfikacyjne do silników od 0,035 dm3 do 0,3 dm3; od 0,4 dm3 do 0,8 dm3 oraz do konkretnych modeli silników:
Briggs and Stratton Junior 206, Kawasaki Ninja 0,25 dm3 i Honda GX35.
Omawiany układ charakteryzuje się elektronicznym wtryskiem paliwa oraz pracą ze sprzężeniem zwrotnym, co umożliwia ograniczenie emisji szkodliwych związków oraz zużycia paliwa.
W zależności od zestawienia układu i doboru podzespołów sterownik może być stosowany w sil-nikach jedno- i dwucylindrowych, zapewniając ich pracę w sprzężeniu zwrotnym dzięki czujnikowi zwartości tlenu w spalinach, elektryczną regulację biegu jałowego oraz kontrolę pochłaniania oparów paliwa ze zbiornika z wykorzystaniem systemu Evap (ang.: evaporative emission system).
37 Rys. 2.10. Schemat układu wtryskowo-zapłonowego stosowanego w silnikach małej mocy – chiński projekt
oparty na wykorzystaniu mikroprocesora MC33812 IC: 1 – elektryczna pompa paliwa, 2 – filtr paliwa, 3 – złącze diagnostyczne, 4 – lampka kontrolna awarii (MIL), 5 – wtryskiwacz paliwa, 6 – cewka zapłonowa, 7 – świeca zapłonowa, 8 – czujnik ciśnienia bezwzględnego w kolektorze dolotowym (MAP),
9 – czujnik temperatury zasysanego powietrza w kolektorze dolotowym, 10 – czujnik temperatury silnika (cylindra), 11 – czujnik położenia i prędkości obrotowej wału korbowego, 12 – czujnik zawartości tlenu w gazach spalinowych, 13 – akumulator, 14 – elektroniczna jednostka sterująca (ECU) [Johanson, 2009]
Sterownik może rejestrować sygnały prędkości obrotowej i położenia wału korbowego z czujników indukcyjnych oraz halotronowych, ciśnienie bezwzględne w kolektorze dolotowym, położenie przepustnicy, temperaturę zasysanego powietrza, temperaturę oleju silnika, zawartość tlenu w gazach spalinowych oraz prędkość pojazdu.
Układ tego typu jest wyposażony w przepustnicę mechaniczną opcjonalnie z elektrycznym zawo-rem regulacji biegu jałowego. Jednostka sterująca jest jedna dla układu wtryskowo-zapłonowego lub
Układ tego typu jest wyposażony w przepustnicę mechaniczną opcjonalnie z elektrycznym zawo-rem regulacji biegu jałowego. Jednostka sterująca jest jedna dla układu wtryskowo-zapłonowego lub