Alapjáratszabályzás, tömegkiegyenlítés

A hibátlanul működő, üzemmeleg motor alapjárata egyenletes, az igényes, hathengeres soros építésű típusokra kis túlzással azt állíthatjuk, hogy rezzenéstelenül jár. Az alapjárat ingadozása ilyen esetben elhanyagolható, a 20-30 fordulat/perc értéket nemigen lépi túl. (A két-háromhengeres motor leginkább akkor tud rezzenéstelen lenni, ha áll...) Az ECU az erre szolgáló jeladókra támaszkodva kiszámítja a pillanatnyi alapjárati fordulatszámot, ha alacsony, akkor növeli azt és fordítva. Az alapjárati fordulatszám stabilizálása az égéstérbe jutó levegő mennyiségének változtatásával lehetséges, amely változást automatikusan követi a befecskendezésre kerülő üzemanyag változtatása.


Gyakran követjük el azt a hibát, hogy a motor tömegkiegyenlítési tökéletlenségeit alapjáratszabályozási hibának tekintjük, holott két dologról van szó.

A tömegkiegyenlítésről dióhéjban:
A belsőégésű motor különböző méretű és különböző tömegű alkatrészei váltakozó sebességű mozgásban vannak, miközben forgó tömegerők és nyomatékok keletkeznek. Ezek rázást, rezonanciát okoznak, szélsőséges esetben olyan mértékben veszik igénybe az alkatrészeket, hogy akár azok fáradásos törését is előidézhetik. A tömegerők csökkentésére, megszüntetésére szolgál a tömegkiegyenlítés.

A kéthengeres motorokat nem említjük gépkocsiban rendkívül csekély előfordulásuk miatt.

A háromhengeres motorok részaránya a korábbiakhoz képest jelentősen megemelkedett. Downsizing, azaz méretcsökkentés energiahiányos világunk egyik motortervezési jelszava.
120°-os elékelésű (un. térbeli forgattyúelrendezés) forgattyústengelyéből adódóan csak 240° gyújtástávolság adódik. (Közérthetőbben: 240°-os főtengely körbefordulásonként egy hasznos ütem.)
Elfogadható kulturáltságú járásához két segédtengely (kiegyenlítő tengely, balance tengely) lenne indokolt. Költségcsökkentési okokból nemegyszer csak egy ilyen tengelyt alkalmaznak.
Itt jegyezzük meg: a lendkerék egyik feladata éppen a periodikus motorműködés okozta fordulatszám-ingadozás csökkentése. Minél kisebb a hengerszám, ez a funkció annál jelentősebb.

A négyhengeres soros motorok leggyakrabban 180°-os elékelésű, un. síkban kovácsolt főtengellyel kerülnek ki a gyárból, ami költségvonzatukat tekintve előnyös a másik lehetséges kivitellel (térbeli forgattyúelrendezés, ez itt 90°-os elékelést jelentene) szemben.
Itt 180°-os főtengely elfordulásra jut egy hasznos ütem.
Mára leggyakrabban öt főcsapágyat alkalmaznak, ("öt helyen csapágyazott főtengely"), a kiegyenlítésre hengerenként ellensúlyt alkalmaznak. Igényesebb konstrukciókon aszimmetrikus elhelyezésű, két, egymással ellentétes irányban, kétszeres motorfordulatszámon forgó segédtengelyt is találunk. A segédtengelyek hajtása gyakran nem problémamentes.

Az öthengeres soros motorok közelítenek a hathengeresek járáskulturáltságához, de kisebb beépítési hosszal, és némileg alacsonyabb költségekkel. Az addig szokatlan, 72°-os elékelési szögű főtengellyel szerelt motorok a '70-es évek közepén jelentek meg tömegesen a Mercedes és az Audi egyes típusaiban. 144 ft. fokonként jön egy hasznos ütem. A tömegkiegyenlítés ellensúlyokkal, a forgattyús tengely kiegyensúlyozásával történik.

A hathengeres soros motorok esetében a forgattyúk által bezárt szög 120°.
120 ft. fokonként következik be egy-egy égés.
Gyakorlatilag tökéletes kiegyenlítésű motorépítési mód. Hátránya a hosszú beépítési hossz, ami gátolja a jármű hossztengelyére merőleges beépítést.

A hathengeres, 90°-os hengersorszögű (V6) motorok forgattyús tengelyei (alapesetben) 120°elékelésűek, háromforgattyús kialakításúak. (minden forgattyúhoz 2-2 hajtórúd, ill. dugattyú kapcsolódik). Az eddig érintett motorok esetében rendre azonos főtengely elfordulás után következett be egy-egy égés. A 120°-os ft. elékelés és a 90 fokot bezáró két hengersor itt szokatlan, egyenlőtlen gyújtástávolságot eredményez: 90°-150°-90°-150°... ami nem előnyös. Egyes gyártók ezt a hátrányt az azonos forgattyúkhoz tartozó két csap egymáshoz képesti eltolásával csökkentik, ami viszont rezonancia és élettartam szempontjából kedvezőtlen. Ennek a motorépítési módnak kétségkívül előnye a rövidebb hossz.

Csupán érdekességként említjük a nyolchengeres 90°-os hengersorszögű (V8) motorokat, gyújtási távolságuk 90°. Síkforgattyús (180 fok elékelésű) főtengely esetén alig van szükség ellensúlyokra.
Más a helyzet, ha ez a motor térforgattyús, 90°-os elékelésű főtengelyt kap. Első megközelítésben azt gondolhatnánk, ez - a tárgyalt téma szempontjából - a kedvezőbb választás. Nem így van, a forgattyús tengely a motorközépre ebben az esetben nem szimmetrikus, ezért az ébredő nyomatékokat forgó ellensúlyokkal csökkentik.

Előfordul, hogy ugyanaz a motor mindkét forgattyústengely kialakítással megjelenik.
Jó példa erre a Ferrari 1975 körül megjelent 3 literes V8-as 180°-os elékelésű főtengellyel szerelt motorja, melyet először a 308 GT4 kapott meg, még karburátoros táplálással. 1980-ban ugyanez a motor a Ferrari Mondialban már a Bosch K-Jetronic befecskendező rendszerével lépett színre. A következő átalakulás a '80-as évek vége felé következett be: a közel tizenöt éves motort a Lancia Thema 8.32-be építették be némi változtatással. A befecskendező rendszer itt már Bosch KE-3, de ennél is fontosabb, hogy a forgattyús tengely immár 90°-os ékelésű. Természetesen ez a vezértengelyek változását is jelentette, de módosítottak a hengerfejen más vonatkozásban is. A korábban sem gyakori típus mára patinás ritkaság.

Bár közel sem minden motorvariáns került terítékre, talán érzékelhető a tömegkiegyenlítés fontossága.




Tekintélyes tömegű (~2070 g) hosszbordásszíj-tárcsa egy Ford motor "szabad" végén. Amikor minden gramm súlycsökkentés számít, mi indokolja mégis a "méretes vasdarab" alkalmazását? Valójában az alkatrész jóval több annál, mint aminek az első ránézésre látszik. Azonkívül, hogy segítségével hajtják meg a motor segédberendezéseit, egy nagyon fontos másik szerepe is van: lengéscsillapítás. Az autós köznyelv inkább mint rezgéscsillapítót ismeri.
A csillapítást a két részt elválasztó vulkanizált gumiréteg (nyíl) vagy más rugalmas anyag belső súrlódása biztosítja. Működés közben melegszik, ami az élettartam szempontjából nem szerencsés. Tönkremenetele esetén csakis eredeti, gyári cseredarab beépítése ajánlott. Mivel nem túl olcsó darab, nemegyszer "okos" megoldásként esztergált, mérethű darabra cserélik, aminek persze nincs lengéscsillapító hatása. Az olcsóságra törekvés nagyon drága tud lenni hosszú távon: pl. a forgattyústengely fáradásos töréséhez vezethet.



Az alapjáratszabályzás célja, hogy az alapjáraton üzemelő motor az elérhető legkisebb eltérésekkel tartsa az adott motorra meghatározott fordulatszámot, azaz két hasznos ütem között eltelt idő - viszonylag szűk mezőn belül - azonos legyen.

Dízelmotorok esetében a dózis szabályozásával viszonylag egyszerűen, közvetlenül megvalósítható a stabil alapjárat, benzinmotoroknál ez sokkal bonyolultabb feladat, ugyanis itt alapvetően a belépő levegő mennyiségét kell változtatnunk. Gyakorlati megvalósítására alapvetően két megoldás terjedt el: az egyik a pillangószelepet megkerülő ún. by-pass csatorna szabad keresztmetszetének változtatása. A másik eljárás közvetlenül a fojtószelep helyzetének szabályozásán alapul. A szabályozás szokásos eszköze lehet egy-, vagy kéttekercses alapjárati szelep, egyenáramú motor vagy léptetőmotor.

Ha a fordulatszám csökkenése elér egy határértéket, akkor a leírt szabályozás még kiegészülhet az alábbiakkal:
- a befecskendezésre kerülő dózis megemelése, a szelep(ek) nyitvatartási idejének növelésével
- az alapelőgyújtás megemelése



A benzines alapjáratszabályzás eszközei, balról jobbra
-Alapjárati szelep, ez éppen Fordokhoz rendszeresített
-Alapjárati léptetőmotor
-Alapjárati szelep, Bosch termék
-Alapjárati motor, 4 vagy 6 kivezetéses,
-Integrált fojtószelep egység





Az alapjáratszabályozás talán legegyszerűbb esete.
A Bosch gyártmányú alapjárati motorok autók millióiba (tízmillióiba?) kerültek beépítésre. A fotón az egyszerűbb, 4 kivezetéses verzió látható. Ha menet közben a fojtószelep alapállásba kerül ("elvesszük a gázt") az alapjárati motor működtető rúdja érintkezésbe kerül a fojtószelep rudazatával (piros nyíl), záródik a mikrokapcsoló, ennek következtében az ECU ide csatlakozó kivezetése letestelődik, az alapjáratszabályozás aktiválódik. Éppen ez a mikrokapcsoló az alapjárati motor legérzékenyebb, legtöbbször meghibásodó - gyakorlatilag javíthatatlan - része. A kékkel jelölt kivezetésekre az ECU változó polaritással kapcsolja a feszültséget. Ettől függően a működtető rúd "kifelé" vagy "befelé" indul el, kissé nyitja vagy zárja a fojtószelepet.
A kiszerelt egység vizsgálatánál nem árt az óvatosság: ha a mikrokapcsoló kivezetéseihez kerül az a feszültség, amit a motornak szánunk, és véletlenül zárjuk a mikrokapcsolót, az visszavonhatatlanul egyben az alapjárati motor pályafutásának a végét is jelenti.






Az alapjárati léptetőmotor működtetési elve követhető nyomon a két oszcilloszkóp ábrán: ezekben két tekercset találunk, az egyik tekercs végpontjaira az A ill. B csatornát kapcsoltuk, a másik tekercs végeire pedig a C és D csatorna került. Mind az alsó, mint a felső ábrán az egyes tekercsek végpontjain mindig ellentétes logikai szintet mérünk, magyarul "valamilyen irányba" mindig, mindkét tekercsen folyik az áram - ha a léptetőmotor dolgozik. A különbség az, hogy a felső képen az elzárókúpot kifelé, az alsó képen viszont befelé mozgatta a motor. Ha jobban megfigyeljük az ábrákat, egyértelművé válik a magyarázat: az egyik vezérlés fázishelyzete 180°-kal megváltozott a másikhoz képest. Négycsatornás szkóp nélkül ez a megjelenítés nem lehetséges. A forgómozgást egy menetes orsó alakítja át egyenes vonalú mozgássá.




A motor és segédberendezései élettartama véges. Kopik a motor, jelentősen megnőnek a veszteségek, növekszik a kartergáz mennyisége. Hamis levegő szívása esetén felhígul a keverék, nem is mindig egyszerű megtalálni a hibát. A gumicsövek idővel kismértékben porózussá válnak, romlik a tömörzárás. A lambda szonda elfárad, a feszültségét a kívánt frekvenciánál lassabban változtatja, így a lambda szabályozás nem elég finom, a pillanatnyi keverék dúsabb/szegényebb az elvártnál. Elszennyeződnek a befecskendező szelepek, így csökken az azonos idő alatt égéstérbe jutó benzin mennyisége. Repedések keletkezhetnek a kipufogó csonk környékén, az itt bejutó oxigén a lambda szonda működését megzavarja. Elszennyeződhet, megszorulhat az alapjárati szelep, lerakódásos lesz a fojtószelep környéke, stb. A felsorolt kedvezőtlen folyamatok különböző mértékben hatnak az alapjáratra, a műszeres mérés hiányában nem is érzékelhető változástól az ingadozó, egyenetlen alapjáraton keresztül motor teljes leállási hajlamáig.



Az integrált fojtószelep egység élettartama ritkán éri el a motor teljes elhasználódását.
Ha egyértelmű, hogy ez az alkatrész hibás, a műanyag fedelet csak tanulmányozás céljából érdemes lepattintani / lecsavarozni, érdemi javítás nemigen jöhet szóba. A fojtószelep tengely végét zömítették, így a roncsolásmentes szétszerelés nem lehetséges. Érdemes megfigyelni a működtető motor jelentős, kétszeres lassító áttételét, ennek köszönhetően az alapjárat szabályozása nagy pontossággal végrehajtható.

Érdekességként említenénk a Saab egyes típusain alkalmazott megoldást. Itt a gázhuzal megmaradt, de a feladata - alapesetben - csupán a fojtószelep egységben (a Saab megnevezése: throttle body) található gázpedál pozíció szenzor (potméter, APP) működtetése. A motorvezérlő egység a meghatározott alapjárati fordulatszám tartásához szükséges mértékben, illetve a kívánt nyomaték eléréséhez szükséges mértékben nyitja a fojtószelepet egy, annak a tengelyére szerelt DC "motor" segítségével.




A motor működtetése a tekercsre adott 600 Hz-es frekvenciájú négyszögjel kitöltési tényezőjének módosításával történik, az ECU a kívánt elfordulásnak megfelelő mértékben változtatja a kitöltési tényezőt (azaz: a tekercs áramjárta-, illetve árammentes állapotának arányát).
Ez a "motor" tulajdonképpen egy olyan DC "motor", ami összességében csupán egy fél körülfordulásra képes. A kitöltési tényezővel szabályozott elfordulás azt a rugóerőt győzi le, amelyik a fojtószelep tengelyét alapállásban kívánja tartani. A fotón a komplett egység mellett látható egy szétszerelt DC "motor" is, jól látható az alumínium burkolatától megfosztott, csupasz forgórész (itt helyesebb lenne "elforduló rész"-t említeni).
Az egység tartalmaz még egy potmétert (TPS), ez a fojtószelep tényleges helyzetéről küld információt.
A rendszer meghibásodás esetén szükségfutás üzemre vált (limp home). Ilyenkor a fojtószelep működtetése direkt módon, a gázhuzalról történik.
Az egység számos oszcilloszkópos vizsgálatra ad alkalmat.




Mindkét beépített potméter kétpályás, a feszültség változását a TPS esetében az ábra mutatja. Az egység leggyakrabban meghibásodó részei éppen ezek a szenzorok, ilyen esetben cseréjükre nincs mód, csak új, komplett egység beépítésére.




Itt hirtelen gázadás majd gázelvétel közben a potméterek feszültségviszonyai láthatók, kék színű az APP.
Megfigyelhető, hogy a TPS (tehát a fojtószelep tényleges helyzete, pirossal) kb. 0,13 mp lemaradásban van a gázpedál mozgatáshoz képest. Szükségfutás (limp home) esetén természetesen a két potméter jelének szinkronban kell lenni.
Ennél a rendszernél (Trionic T7) 0,13 mp kell az APP által küldött jel feldolgozásához, a kívánt új fojtószelepállás meghatározásához, a négyszögjel kitöltési tényezőjének megváltoztatásához, és a DC motor "forgórészének" az új, módosított helyzetbe állásához.
Sok ez a 0,13 mp vagy kevés? Attól függ, honnan nézzük.
Ha kiindulási alapnak azt vesszük, hogy ez a rendszer már bő 15 éves - első beépítés: 1998 - és hogy ennél jóval hosszabb késedelmi időket is mértünk már újabb konstrukciókon is, akkor ez egy jó érték.

Azt viszont el kell fogadni, hogy a fojtószelepnyitás késedelme minden esetben a jármű dinamikus vezethetőségét rontja, tehát még ez a 0,13 mp is egy szükséges rossz.

A korszerű motorvezérlő rendszerek öntanulóak (adaptívak) ugyan, adott határok között kompenzálni tudják a felsorolt hibák egy részét. Ha a maximális korrekció sem elég, akkor válik jelentősen érzékelhetővé az alapjárat hibája.

Az alapjárati szelep, fojtószelep és ház tisztítása hozhat ugyan javulást, de a több sebből vérző, elhanyagolt, kopott rendszer többi hibáját nem fogja kijavítani. Esetenként arra elég lehet, hogy a hiba mértéke a korrekciós határon belül legyen, az alapjárati rendszer átkerül a "járóbeteg" kategóriába. Gazdasági okokból az ügyfelek gyakran megelégszenek a tüneti kezeléssel, a kiváltó okok megszüntetését - főleg, ha az jelentős kiadással jár - csak kevesek rendelik meg, különösen éltesebb korú autónál.



A korszerű elektromos fojtószelepek vizsgálata nem egyszerű feladat: képünkön egy Citroen fojtószelep működtetése zajlik. Nem csupán a rezzenésmentes működés az elvárás, hanem az alkatrész potenciométereinek teljes linearitása is.

Gyakori panasz: a motor - főleg alapjárat környékén - érezhetően rázza a kocsiszekrényt.

Ennek - az esetek túlnyomó részében - nincs köze az alapjáratszabályzáshoz.
Nemritkán egy vagy több hengerben tökéletlen égés, égéskimaradás lép fel. Ennek számos oka lehet: ilyen pl. a gyertya, a gyújtáskábel (ahol még van), a befecskendező szelep vagy annak vezérlése, tömítetlenség (falls levegő szívás), kompresszió hiány, hidrotőkék kitámasztása, szomszédos hengerek "egymásba dolgozása", túl szegény vagy éppen túl dús keverék (ennek az okai igen szerteágazóak), de hibaokként előfordulhat a motortartó bakok, kéttömegű lendkerék hibája is.




BmS Motordiagnosztika - Befecskendezős Motorok Szervize
2030 Érd, Rózsa u. 5.
Tel.: 06-30-598-8006

NYITVATARTÁS:
Hétfőtől péntekig: 8-15 óráig.
ÜGYFÉLFOGADÁS KIZÁRÓLAG ELŐZETES IDŐPONTEGYEZTETÉS ALAPJÁN, NYITVATARTÁSI IDŐBEN!

nyomtatás     cikküldés
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

TECHNIKAI INFORMÁCIÓK

ROOTOR