Tárgyak:
- Általános
- Fojtószelep egypontos befecskendező rendszerhez
- Fojtószelep többpontos befecskendező rendszeren
- Üresjárat szabályozás
- Fojtószelep vezérlés nagyobb motorokhoz
- Fojtószelep helyzet érzékelő
- Elektronikus gázpedál (vezetékes gázpedál)
összesen:
Minden benzinmotornak van fojtószelepe. A fojtószelep szabályozhatja a hengerbe belépő levegő mennyiségét. A dízelmotorok fojtószeleppel is rendelkeznek, de az mindig teljesen nyitva van, amikor a motor jár. Ennek az az oka, hogy a dízelmotor többletlevegővel működik. A dízelmotorok fojtószelepe csak a motor zökkenőmentes leállását szolgálja; amikor a szelep zár, a levegőellátás leáll. Ekkor a motor azonnal leáll. Ezért az üzemanyag-ellátás leáll. Dízelmotoroknál ezt fojtószelep helyett fojtószelepnek is nevezik. Valójában a benzinmotor fojtószelepe egyben fojtószelep is: a levegőt a teljes terhelés kivételével minden körülmény között fojtják.
A következő fejezetek az egypontos és többpontos befecskendező rendszerekről természetesen a benzinmotorokról szólnak.
Fojtószelep egypontos befecskendező rendszerrel:
Egyetlen befecskendezésű motorokhoz (monopontos befecskendező rendszer) az egyik befecskendező szelep a fojtószelep elé van szerelve. Ez az injektor közvetlenül a fojtószelepre permetezi az üzemanyagot. Ez a technológia régi, és már nem használják új autókon. Ennek az az oka, hogy ennek a rendszernek számos hátránya van. Mivel az injektor a fojtószelepre fecskendez, az ott keveredik a levegővel. A szívócső 4 vagy több hengerre van felosztva. Az üzemanyag mennyisége nem mindig azonos minden hengerben. Például az 1. henger kapja a legtöbb üzemanyagot a levegőben, míg a 4. henger sokkal kevesebbet. A rendszer ezért nem, vagy alig állítható. A monopont alkalmazása ezért alkalmatlan a jelenlegi környezetvédelmi követelmények teljesítésére.
Manapság több befecskendezőt használnak, amelyek hengerenként pontosan ugyanannyi üzemanyagot fecskendeznek be. A mennyiség ezután akár hengerenként is szabályozható. Ezt hívjuk mi ennek többpontos befecskendező rendszer.
Fojtószelep többpontos befecskendező rendszerrel:
A többszörös befecskendezéses motorokban (többpontos befecskendező rendszer) a közvetett befecskendezéshez szükséges befecskendezők a fojtószelep után a szívócsonkba vannak felszerelve. Az injektorok a motor szívószelepeire permeteznek. Közvetlen befecskendezéssel az injektorok közvetlenül az égéstérbe fecskendeznek be. Mind a közvetett, mind a közvetlen befecskendezéses motorok fojtószelepházzal vannak felszerelve, az alábbiak szerint. Ez alól kivételt képeznek a Valvetronic (BMW) és a Multi-air (Fiat) motorok. A fojtószelepházat a szívócső és a légtömegmérővel ellátott cső közé kell felszerelni. Ez elektromosan vezérelhető elektronikus gázpedállal (vezetékes hajtás) vagy fojtószelep-kábellel (Bowden-kábel).
A ma használatos motorvezérlő rendszerek fojtószelep-helyzet-szabályozást használnak. A fojtószelepen található beállító motor biztosítja a fojtószelep helyzetének megváltoztatását. Ez lehet a tempomathoz vagy az alapjárati szabályzóhoz. Potenciométer mérje meg a fojtószelep helyzetét. A motorvezérlő egység (az ECU) megkapja a potenciométerek értékeit, majd vezérelheti a működtető motorokat, hogy jobban nyissa vagy zárja a fojtószelepet.
Üresjárat szabályozás:
A gyorsításhoz le kell nyomni a gázpedált. A fojtószelep kinyílik, így nagyobb mennyiségű levegőt lehet beszívni. Lassításkor vagy alapjáraton a gázpedál nem működik; itt a fojtószelep zárva van. A levegő átjutása érdekében alapjárati szabályzót használnak. Az alapjárati fordulatszámot a motorvezérlő rendszer a lehető legalacsonyabb szinten tartja. Minél alacsonyabb az alapjárati fordulatszám, annál kisebb az üzemanyag-fogyasztás és a motor kopása. Az alapjárati fordulatszám nem lehet túl alacsony; Emiatt a motor szabálytalanul működik, és fennáll annak az esélye, hogy leáll. A kívánt alapjárati fordulatszám nem mindig azonos. A beszívott levegő hőmérséklete, a bekapcsolt klíma, a tengelykapcsoló pedál vagy az automata sebességváltó választókar állása befolyásolja az alapjárat szabályozását. A sebességszabályozás stabilizálása többféle módon érhető el:
- töltésszint szabályozás. Leggyakrabban a gyújtás időzítésének beállításával együtt használják.
- a keverék összetételének megváltoztatása. Ez negatív hatással van a kipufogógáz-kibocsátásra, és a szabályozási tartomány korlátozott.
- állítsa be a gyújtás időzítését. Ez szintén negatív hatással van a károsanyag-kibocsátásra, de rendkívül gyors szabályozást tesz lehetővé.
- állítsa be a szelep időzítését. Ez további vezérlési lehetőséget biztosít a meglévő töltésszint-szabályozáson felül.
A töltési szint szabályozása egy megkerülő szelepet használ, amely lehetővé teszi a levegő keringését a gázszelepen kívül, vagy a gázszelep beállítását.
Bypass szelep:
Egy bypass szelep nyitja vagy zárja a levegőellátást a fojtószelepen kívül, így az alapjárati fordulatszám stabilizálódik. Az alábbi képen egy részben nyitott fojtószelep látható a bal oldalon. A jobb oldalon egy nyitott bypass szelep lehetővé teszi, hogy a motor levegőt szívjon be a bypass csatornába. Amikor a fojtószelep tovább nyílik, a bypass szelep bezáródik. Végül is a by-pass csak akkor szükséges, ha a gázszelep zárva van. A motorvezérlő rendszer határozza meg, hogy a bypass szelepet meddig kell kinyitni. A fojtószelep nyitási szögét jelző fojtószelep helyzetérzékelő a levegőhőmérséklet-érzékelővel együtt biztosítja a szükséges információkat.
A gyakran használt bypass egy impulzusszélesség-modulált rugóterhelésű mágnesszelep. A motorvezérlő rendszer PWM jellel látja el a mágnestekercset. A munkaciklus változtatásával a szelep nyitható, zárható vagy tetszőleges pozícióba helyezhető a kettő között. A by-pass szelep léptetőmotorral is felszerelhető.
Impulzusszélesség modulált bypass mágnesszelep:
Az ábra egy PWM-vezérelt bypass szelep két nézetét mutatja. A dugaszoló csatlakozás három érintkezőjéből ítélve ez gyakran két tekercses változat; egy a szelep kinyitásához és egy a záráshoz.
Az alábbi diagram a két tekercs vezérlési módját mutatja. Ha az „EFI Main Relay” (a motorvezérlő számítógép reléje) be van kapcsolva, a mikroprocesszor tápellátást kap. Két tranzisztort vezérel az ECU.
A kapcsolás módja lehetővé teszi, hogy az alsó tranzisztor megfordítsa a felső PWM jelét. A PWM jelek tükrözve vannak. Ezt látod az ISC1-nél és az ISC2-nél (az ECU kimenetein). Az ECU minden tekercsnél változtatja a munkaciklust. A két mágneses tér közötti erősségkülönbség határozza meg a szelep helyzetét. A frekvencia 100 és 250 Hz között van.
De munkaciklus szabályozás oszcilloszkóppal mérhető. Az alábbi képen a szelep félig nyitva van (50%). Az ISC1-en és az ISC2-n a pozitív és negatív impulzusok egyenlőek.
Impulzusszélesség modulált rugóterhelésű bypass mágnesszelep:
A két tekercses működtetőn kívül gyakran egy tekercssel is fel van szerelve. Ebben az esetben gyakran két érintkező van a dugós csatlakozásban: a PWM vezérléshez és egy földelő vezetékhez. Egy rugó biztosítja, hogy a szelep nyugalmi állapotban zárva legyen; ez feleslegessé teszi a második tekercset.
Léptetőmotorral felszerelt bypass:
A PWM vezérlésű bypass szelepeken kívül vannak olyan szelepek is, amelyeket léptetőmotorral állíthatók be. Az ECU vezérli a tekercseket. Kattintson ide a léptetőmotor oldalának eléréséhez.
Fojtószelepház működtetővel:
A modern motorvezérlő rendszerek fojtószelep-helyzet-szabályozást használnak az alapjárati fordulatszám stabilizálására. Külön bypass szelepet már nem kell használni. A fojtószelep helyzetszabályozásának minden alkatrésze a házban található. Kettő potenciométerek regisztrálja a fojtószelep helyzetét a teljes szögelfordulásra (a kép közepe). Az alapjárati kapcsolóval együtt, amely az alapjáratot regisztrálja (balra), a jelek az ECU-hoz kerülnek. A fojtószelepben lévő egyenáramú vagy egyenáramú motort PWM-jel vezérli a fojtószelep helyzetének szabályozására. Itt is előfordulhat, hogy léptetőmotor forgatja a fojtószelepet.
A fojtószelepház belsejét úgy módosították, hogy a légrés lineárisan nő a fojtószelep szögelmozdulásával. Ez nagyon precízen hangzik. Ezért fontos, hogy a fojtószelep helyzetét a fojtószelep cseréje vagy tisztítása után diagnosztikai berendezéssel az alapbeállításokra állítsák.
Fojtószelep vezérlés nagyobb motorokhoz:
A nagy motorokban, például a BMW V12-es motorjában (az alábbi képen látható), az egyik fojtószelepen keresztüli levegőellátás túl kicsi. Teljes terhelésnél annyi levegőt igényel a motor, hogy egyetlen fojtószelep átmérője túl kicsi lenne. Ezért két fojtószelepházat szereltek fel. Minden hengersorhoz egy. Ez a változat két légszűrőházzal, két légtömegmérővel és két szívócsővel rendelkezik.
Fojtószelep helyzet érzékelő:
A fojtószelepház belsejében van a fojtószelep helyzet érzékelő amely továbbítja a fojtószelep helyzetét a motorvezérlő rendszer ECU-jának. A fojtószelep helyzete határozza meg a beszívott levegő mennyiségét, így a befecskendezendő üzemanyag mennyiségét is. A fojtószelep állása alapján az ECU az alapjárati fordulatszám szabályozását az üzemi feltételekhez tudja igazítani: hideg motornál vagy bekapcsolt klíma mellett az alapjárati fordulatszámot enyhén növelni kell, így a fojtószelepnek kicsit tovább kell nyílnia. Lásd a részt: üresjárat szabályozás.
A következő ábrán egy ECU-t és egy potenciométert látunk, amelyek három vezetékkel csatlakoznak egymáshoz. A potenciométer mechanikusan kapcsolódik a fojtószelephez. A fojtószelep elcsavarása a futómű elmozdulását okozza.
- A 3. érintkezőn a potenciométer 5 voltos tápfeszültséget kap;
- A potenciométer az 1. érintkezőn van a földelve;
- A potenciométer jele a 2-es érintkezőn keresztül kerül az ECU-ba: az ablaktörlő (a nyíl) ehhez a vezetékhez van rögzítve.
A futó pozíciója a karbon pályán a potenciométer meghatározza a kimeneti feszültséget. Ha a futómű messze balra van elhelyezve, a kimeneti feszültség magas: az áramnak csak rövid utat kell megtennie az ellenálláson, így kevesebb feszültség nyelődik el. Minél tovább mozog a futó jobbra, annál alacsonyabb lesz a jelfeszültség. Az oldalon: potenciométer a műveletet részletesebben tárgyaljuk.
Multiméterrel megmérheti a tápfeszültséget a testtel szemben. Ennek 5,0 V stabilizált feszültségnek kell lennie. A jelfeszültséget célszerűbb oszcilloszkóppal mérni: az AM jelben olyan zavarok léphetnek fel, amelyek multiméteres méréssel nem láthatók. Az alábbi két rajzon egy helyes jel (sima vonalak) és egy zavaró jel látható, ahol a jel sajátos feszültségesést mutat nagyon rövid időn belül.
Az angol, de néha a holland irodalomban is gyakran találkozunk a „TPS” rövidítéssel. Ez a következőt jelenti: „Gajtahelyzet-érzékelő”, amely a holland „Gajtárállás-érzékelő” szó fordítása.
Elektronikus gázpedál (vezetékes gázpedál):
Manapság a fojtószelepek elektronikus vezérlésűek: már nem találunk (mechanikai) kábelt a gázpedál és a fojtószelep között. A gázpedál helyzetét két helyzetérzékelő regisztrálja, és továbbítja a motorvezérlő rendszer ECU-jához. Az ECU ellenőrzi a jelek hitelességét, összehasonlítva azokat egymással, és vezérli a fojtószelep működtetőt (beállító motort), hogy a szelep előre meghatározott helyzetbe kerüljön. Ezt „huzalos fojtószelepnek” nevezzük, hollandul: fojtószelep-vezérlés vezetéken keresztül.
A gázpedál helyzetérzékelői a házba vagy a gázpedál tetejére vannak szerelve. Az érzékelőktől érkező jeleknek rendkívül pontosnak és megbízhatónak kell lenniük: semmilyen körülmények között nem akarjuk, hogy a jel zavarása véletlen gyorsuláshoz vagy a motor leállásához vezessen. A megbízhatóság érdekében a gyártók kettőt szerelnek fel helyzetérzékelők add hozzá:
- A gyártók választhatják, hogy mindkét érzékelőtől eltérő feszültségszinten továbbítsák a jeleket. Amikor az 1. érzékelő jelfeszültsége 1,2-ről 1,6 V-ra nő, a 2. érzékelő jelfeszültsége is 400 mV-tal, de 2,2-ről 2,6 V-ra nő;
- Egy másik lehetőség két azonos jel tükrözése: Az alábbi képen látható ez a stratégia. A gázpedál működtetésekor az A csatorna (kék) jele 800 mV-ról 2,9 V-ra nő, a B csatornán (piros) pedig 4,3-ról 2,2 V-ra csökken. Az amplitúdó jel előrehaladása (AM jel) pontosan ugyanaz, csak tükörképben.
Ha a két jel közül az egyik meghibásodik: a jel rövid időre földre esik, vagy zajt mutat, akkor mindkét jelben különbség látható. Az ECU ekkor dönthet úgy, hogy ernyedt üzemmódba kapcsol: a gázpedál helyzete már nem megbízható. Vészhelyzetben korlátozott teljesítmény áll rendelkezésre, amely lehetővé teszi, hogy csökkentett sebességgel vezessen az út mentén egy biztonságos helyre, vagy esetleg a garázsba.
A fojtószelepet a DC villanymotor nyitott és zárt. A fojtószelep-állító motort a H-híd ellenőrzött. A működtető szerkezet a gázpedálhoz hasonlóan két potenciométerrel van felszerelve. Az alábbi két képen a fojtószelep-szabályozó motor (3) látható, kétféle dupla potenciométerrel:
- Felfelé mutató ablaktörlő potenciométerek: mindkét jel azonos, de eltérő feszültségszinten;
- Potenciométerek egymással szemben lévő futókkal: a jelek tükörképek. Ha az egyik jel magas lesz a fojtószelep nyitásakor, a másik jel csökken.
Az oldalon H-híd ismertetjük a villanymotor vezérlési módjait. Az oldalon Potenciométer A helyzetérzékelő működését és mérését részletesen tárgyaljuk.
