Az ECU alapinformációi

Jóllehet a szakaszos benzinbefecskendezés motorvezérlő egysége számos jeladó információját felhasználja, az alapinformációk mégis a terhelési jel és a motor fordulatszáma. Gondoltuk korábban...

Újabb rendszereknél kissé máshogy működik a dolog: alapinformáció, hogy mit akar a vezető, ebből az alapjelből sajátosan az ECU hozza létre - pl. az elektromos fojtószelep útján - azokat a fizikai kondíciókat, melyeket a számtalan szenzora segítségével ellenőriz.

A terhelés jel képzéséhez vagy a motor által beszívott levegőáram nagysága, és / vagy a szívócsőben mérhető vákuum (turbómotoroknál vákuum és túlnyomás) mértékének és / vagy a gázpedál/fojtószelepállás szögének ismerete szükséges.

TORLÓLAPOS /TORLASZTÓLAPOS/ LEVEGŐMENNYISÉG MÉRŐK

Korábban a német nyelvterületen Luftmengenmesser-nek (levegőmennyiség mérő) nevezett mérőeszköz terjedt el. Az egyik jellegzetessége, hogy a rajta átfolyó levegőtérfogatot és a levegő hőmérsékletét is méri. Az ábrán zárófedél nélkül látható.

Működési elve egyszerű: a motor által beszívott levegő mennyiségének mértékében elmozdul a rugó terhelésű torlólap, amelynek tengelye potenciométerhez kapcsolódik. A torlólap ellenállásként jelenik meg a beszívásra kerülő levegő útjában, ez kevéssé szerencsés megoldás.




A képen megfigyelhető, hogy az ellenálláspályához egy kétvillás csúszka csatlakozik. Az egyik tipikus hiba a levegőmennyiség mérő "elektromosan zajossá válása". Ez a torlólap kis elfordulásához tartozó pályaszakaszon a leggyakoribb, ezt koptatja leginkább a csúszka. A hibát kimutatni csak oszcilloszkóppal lehet, a hosszútávon eredményes javítás esélye csekély. Az ábrán látható görbe pillanatnyi -rövid idejű- beszakadása miatt használat közben az autó torpanni fog.




Kellő ismeretek nélkül ne állítsuk el a lapos keresztmetszetű rugó előfeszítését, mert így vagy megfojtjuk a motort a benzinben, vagy akár annyira elszegényíthetjük a keveréket, hogy a motor kopogásos égéssel fog üzemelni, ami súlyos motorhibát eredményezhet. (Kopogásos égés: a hangsebességet meghaladó lángsebesség az égéstérben) Az újbóli, korrekt beállításhoz gázelemző és/vagy oszcilloszkóp kell. Szintén kerülendő a kétvillás csúszka nyomóerejének megváltoztatása.
A legtöbb esetben a LMM része egy változtatható keresztmetszetű megkerülő (by-pass) csatorna. Az ezen átáramló csekély mennyiségű levegőt nem méri az eszköz, így alkalmas az alapjárati CO értékének beállítására.






Előfordul, hogy a motortérben két LMM is dolgozik, pl. a Ford korábbi V motorjainál. (Sohasem volt a szerelők álma.....) Ha itt a rugók előfeszítését elállítják, (mit tagadjuk, mindennapos eset...) akkor legalább kétcsatornás oszcilloszkóp használata nélkül szinte teljesen esélytelenek vagyunk a motor kifogástalan működésének helyreállítására. Ha különböző a két LMM rugó előfeszítése, eltérő lesz a két hengersor benzin/levegő aránya.





A két jelvezetéken a feszültségértékeknek megegyezőnek, de legalább egymáshoz nagyon hasonló értékűnek kell lenni. A két hengersor eltérő állapota miatt a fojtószelep mozgatásakor a két torlólap nem teljesen azonos módon tér ki, ez jól nyomon követhető a két diagramon.




HŐDRÓTOS /HŐHUZALOS/ LÉGTÖMEG MÉRŐK



A torlólapos légmennyiségmérők hiányosságai szerencsére a fejlesztőknek igen gyorsan feltűntek, így aztán a kilencvenes évek első felében a legtöbb cég felhagyott ezeknek az alkalmazásával. Az ezt kiváltó, ún. hőhuzalos légtömegmérő az LH-Jetronic-ok jellegzetes érzékelője. Működési elve - dióhéjban - azon alapul, hogy a folyamatosan fűtött izzószálat a motorba jutó levegő hűti, annak állandó, azonos hőmérsékleten tartásához szükséges energia pedig arányos lesz a pillanatnyi beszívott légtömegárammal. A fűtött platinaszál -képünkön is láthatóan- rendkívül vékony, mindössze 0,06-0,08 mm átmérőjű, így -bár fémháló védi- fizikai behatásokra igen érzékeny (pl. a levegőárammal bejutó apró szilárd részecskék).
A fűtőáram erőssége legfeljebb 1,5 Amper. A motor leállítása után programozottan néhány másodpercre az öntisztulás elérésére 1000 Celsius fokra felhevítik.




Hogy mennyire nem egyszerű feladat egy LMM minősítése, annak az érzékeltetésére tekintsünk rá a képre.
Mindkét egymásra illesztett diagram egy-egy 0 280 212 015 cikkszámú, Bosch gyártmányú LMM feszültségviszonyait mutatja. A kék színű tökéletesen működő, a pirossal közel használhatatlan az autó.
A kék görbén alapjáraton megfigyelhető a motor működésével együttjáró vákuum változásának hatása, ugyanez a piros görbén jórészt hiányzik, a feszültségszint is mutat némi eltérést, egyéb eltérések is megfigyelhetők.
Ez így akár még egyszerűnek is tűnhet, de a mindennapokon ez sajnos nem az.
A legtöbb szerviznek nem áll rendelkezésére oszcilloszkóp, olyan technika pedig, amivel az itt bemutatott eltérések kimutathatók, szerviz szinten meglehetősen ritkák.
Ez csak a dolog egyik oldala. Ha tud is mérni a műhely: kap egy diagramot. A tökéletesen működő és a közel használhatatlan LMM feszültségviszonyai -mint látjuk- nem térnek el drasztikusan egymástól. Mi alapján dönti el a műhely, hogy a LMM kitűnő, még használható, vagy rossz? Kell -kellene- hogy kéznél legyen egy tökéletesen működő darab is, hogy az eltéréseket vizsgálni lehessen. (Bár, ha van ilyen, akkor a próbaképpeni beépítés egymagában is hasznos lehet.)
A leírtak némi magyarázatot adhatnak a korszerű autók hibakeresésekor gyakran előforduló bizonytalanságokra.



KORSZERŰ LÉGTÖMEGÁRAMMÉRÉS



A hődrótos légtömegmérő sérülékenységét, hátrányait kiküszöbölendő a kilencvenes évek végétől vannak forgalomban a legkorszerűbb - általában hőfilmes - légtömegárammérők. Ezek egy része képes a levegő áramának irányát is meghatározni a mérés pontossága érdekében. (A levegő ugyanis - főleg kisebb fordulatszámoknál - pulzáló mozgást is végez.) A platina ellenállás réteget kerámialapra helyezik, így a mechanikai sérülés ellen jobban védettek. További érdemük a nagyfokú integráltság, a mérés elve nem "szól bele" a mért folyamatba, stb. Sajnos a megbízhatóságukról kevesebb jót lehet elmondani.



A FOJTÓSZELEP HELYZETÉNEK MÉRÉSE

A hagyományos - bowdenes - gázrendszer esetén fojtószelep potenciométerrel találkozhatunk. Ez egy teljesen egyszerű, legtöbbször egypályás potméter, melynek a csúszkája együtt mozog a fojtószelep tengelyével. Ritkábban, de előfordulnak kétpályás kivitelűek is, illetve olyan megoldások, melyben a potméterrel kombinálva alapjárati kapcsolót is találunk.



A fojtószelep-helyzetérzékelőt legtöbbször kombinálják MAP-szenzor, vagy légtömegárammérő alkalmazásával. És persze ez az alkatrész is integrálódik: a "fojtószelep-egységgel" szereltek, valamint az E-GAS kivitelű típusok esetében külön a potméter nem cserélhető.
A leggyakrabb meghibásodás itt is a jel "zajossá válása"



A SZÍVÓCSŐ NYOMÁSÁNAK MÉRÉSE



Nem feltétlenül kell légtömegárammérés az Otto-motor vezérléséhez. Sőt, több okból kifolyólag sokkal megbízhatóbb megoldás a szívócső vákuum mérése, ehhez célszerűen csak egy nyomásérzékelő szenzorra van szükség. Az elv gyakorlatilag hosszú évek óta változatlan, MAP-szenzorból viszont annál többfélével találkozhatunk. Nevét az angol Manifold Absolute Pressure (szívótér abszolút nyomás) szóösszetételből nyerte. Lehet az ECU-ba építve, lehet a szívócsőtől akár fél méterre "egy cső végén", újabban általában egyszerűen a szívócsőben helyezkedik el. Diagnosztikája pofonegyszerű, kevés kivételtől eltekintve igen megbízható eszköz. Persze meg kell jegyezzük, hogy a kor előrehaladtával egyre inkább átveszik a szerepet a légtömegmérős, illetve "vegyes" rendszerek, természetesen a környezetvédelmi normák szigorodása miatt.
Alapvetően két változata van: az egyik a kimeneti feszültséget változtatja a vákuum (turbós motoroknál vákuum ill. nyomás) függvényében, a másiknál (Ford) a vákuum mértékének arányában a jel frekvenciája változik.




A szemléletesség kedvéért a két csatornán egy-egy digitális kimenetű Ford MAP-szenzor kimenő jelét jelenítettük meg, különböző terhelési üzemállapotokat szimulálva. Jól megfigyelhető a frekvencia különbsége.
(Érdekességként kis kitérő. Az angol "map" szó térképet jelent, ami aztán a szakmában kis bonyodalom forrása. Az egyik legjobban használható adatbázis magyar fordítója évek hosszú sora óta nemes egyszerűséggel "térkép" gyanánt említi minden lehetséges helyen a MAP-szenzort, nem kis zavart okozva ezzel. Többször is beszéltünk erről - és az adatbázisban előforduló egyéb tévedésekről - a hazai forgalmazóval, aki azt javasolta, írjuk meg ezt az angol kiadónak. Ékes angol nyelven már rég meg is tettük ezt, de választ egy sort sem kaptunk.
Viszont: a 2008. utolsó frissítésben már helyesen szerepel. Mégiscsak történt valami...
De csodák nincsenek, jönnek új hibák. A gyújtás zárásszög rovatban elég meghökkentő, ha ezzel találkozunk: 1-3-4-2. Nyilvánvalóan a gyújtási sorrenddel összekeverték. Tanulság: csak mértékkel bízni még a legelfogadottabb műszaki leírásokban is)



FORDULATSZÁMÉRZÉKELÉS

A "fordulatszámérzékelés" megjelölés itt egy kicsit pontatlan. A gyújtás illetve befecskendezés pontos időzítéséhez a motorvezérlő egységnek a pontos fordulatszám jelen kívül szüksége van a forgattyús tengely (főtengely) szögállásának ismeretére (azaz: meghatározott hengerben / hengerekben a dugattyú pillanatnyi helyzetének ismeretére). A négyütemű motor működési elvéből adódóan két fordulatonként következik be egy munkaütem, tehát -néhány kivételtől eltekintve- szükség van annak az ismeretére is, hogy az együtt mozgó hengerpárok közül (pl. 1. és 4.) éppen melyik hengerben következik a munkaütem.



Korábban általános volt a gyújtáselosztóban elhelyezett indukciós jeladó alkalmazása. A megszakító tengelyére illesztett rotorkerék fogszáma megegyezik a motor hengerszámával, a képünkön éppen egy öthengeres Audi ilyen megoldása látható. A jeladó állórészét az állandó mágnesek és indukciós tekercsek alkotják, melyek között a motor járása közben elfordul a rotorkerék, ez az indukciós tekercsekben váltakozó feszültséget indukál. Az elosztó házán lévő csatlakozó kétpólusú. Az elosztó helyzetének elfordításával az alapelőgyújtás értéke meghatározható, és mivel az elosztó tengelyének a fordulatszáma a vezérműtengely(ek) fordulatszámával megegyező, a "munkaütem" meghatározása az egyes hengerre és a helyes gyújtási sorrend betartására korlátozódik.
Szintén gyakran alkalmazott megoldás a Hall-elemes. Az azonosítás igen egyszerű: itt a csatlakozó 3 pólusú, és a gyújtáselosztó fedelét eltávolítva annak tengelyére szerelve egy, a motor hengerszámának megfelelő számú kivágást tartalmazó serleget találunk.

A fentieknél pontosabb jel kapható a főtengelynél található indukciós jeladók esetében.


Az induktív jeladók egyszerű szerkezetek.

Elhelyezhető a lendítőkerék fogaskoszorújához, a főtengely egy pontjához a motorblokkon belül rögzített, vagy a főtengely elülső végére szerelt jeladó tárcsához. A működési elv megegyezik a gyújtáselosztónál leírtakhoz. Míg régebben gyakorta külön-külön jeladót használtak a fordulatszám, illetve a főtengely szöghelyzet meghatározására, ma már inkább egy jeladót alkalmaznak. pl: a fogaskoszorún, jeladó tárcsán praktikusan meghatározott helyen foghézagot hagyva az indukciós jeladó feszültséggörbéje itt jelentősen megváltozik, így alkalmas a főtengely helyzetének azonosítására. Ez a megkülönböztetett pont nem minden esetben, nem feltétlenül azonos a dugattyú felső holtponti helyzetével.





Piros keretben a jeladó, a kékkel jelölt mezőben megfigyelhető a jeladó tárcsa kihagyása. Nagyon fontos a lendítőkerék főtengelyhez viszonyított helyzete! Éppen ezért általában a felfogató csavarok furatosztása nem egyezik meg -például esetünkben- pontosan azért, hogy ne lehessen a lendítőkereket hibás pozícióban felszerelni.

Vonatkozó diagram megtekinthető "A motordiagnosztikai műszerekről" oldalunkon.

Nem ritka eset, hogy a jeladó tárcsához csavarhúzót, egyéb eszközt betámasztva szeretnék szerelési munka közben rögzíteni a forgattyús tengelyt. Az eredmény gyakran a jeladó tárcsa sérülése, a kapott jel torzulása, adott esetben a motor működésképtelensége. Szintén előfordul magának a jeladónak a mechanikus sérülése.

A hengerazonosító jelek esetében a jeladók a vezérműtengelyhez kapcsolódnak. Lehetnek Hall-elven működő vagy induktív jeladók. Már említésre került, hogy a gyújtáselosztós rendszereknél nincs szükség erre az információra. Azokban az esetekben, amikor az együtt járó hengerpárokat egy-egy gyújtótrafó szolgálja ki, (parazitaszikrás, két kivezetéses trafók) teljesen közömbös, hogy éppen az 1. vagy a 4. henger munkaüteme következik, szintén okafogyott a hengerazonosító jeladók alkalmazása.




Érdemes pillantást vetni az oszcilloszkóp-ábra részletre, amit egy Volvo 960 (Motronic 1.8) három literes motorján követtünk el, alapjárati fordulatnál. Felül, pirossal a fordulatszám jeladó működése figyelhető meg, jól látható a főtengely szögállását jelző fogkihagyás. A jelfolyam burkológörbéjének fordulatonként azonos változásának oka: a jeladó tárcsa vagy lendkerék fogaskoszorú "ütése", azaz a légrés változása. Alul, kékkel a Hall-adó hengerazonosító jele.



...ÉS A LEGFONTOSABB ALAPJEL: A VEZETŐ SZÁNDÉKA

Ahogy a cikk elején említettük, nem volt ez mindig így. Több rendszerben a "fojtószelep potenciométer" csak járulékos elemként volt jelen, sőt, olyan Motronic rendszer is akad, amelyben nincs ilyen alkatrész. Az E-GAS rendszerek fordítottak egyet a korábbi szemléleten, és tették a gázpedál-érzékelő jelét gyakorlatilag a legfontosabb alapinformációvá. Az ECU innen tudja, hogy mit akar a vezető, mekkora nyomatékot kíván az adott pillanatban a motortól. Az alapjelet az ECU persze felülbírálja, korrigálja, és "az ő saját elképzelése" szerint vezérli ki a fojtószelep egységet, illetve az esetleges további elemeket, mint pl. a turbónyomás-szabályzó szelepet.
(Erről több info található az "Alapjáratszabályzás" oldalon.)

A korábban alapinformációvá kinevezett légtömeg és szívócsőnyomás-jelek pedig kis túlzással szinte csak arra szolgálnak, hogy az ECU "amúgy is sejtett" értékeit visszaigazolják. Talán sikerül érzékeltetni, hogy a "nyomaték" kulcsszó alapján gondolkodó motorvezérlő rendszerek mennyire különböznek az eddigi megoldásoktól, még ha ez a vezetés során nehezen vehető is észre. Fő művelet a nyomatékigény érzékelése, korrekciója, ez alapján a megfelelő levegőmennyiség biztosítása, az összes többi művelet szinte csak járulékos feladat: benzint kell adagolni ehhez a levegőhöz, és meg kell gyújtani a keveréket. (Ezt persze csak leírni egyszerű, a gyakorlati megvalósítás annál bonyolultabb...)




A leírtak alátámasztására tekintsünk rá a fenti nyomatékgörbére. Egy turbótechnikában (is) jeleskedő márka pár évvel ezelőtti "zászlóshajó" modelljének motorja már 1800 ford/perc környékén hozta a maximális (ECU által behatárolt) nyomatékát, a fekete színű diagram mutatja, ez 350 Nm. (Ennél szimpatikusabb nyomatékgörbével -ismereteink szerint- azóta is csak két feltöltő együttes alkalmazásával tudtak előhozakodni)
Viszont ezt az óriási nyomatékot nem szabad minden esetben a hajtásláncra szabadítani, ezért ha a manuális nyomatékváltó (ha úgy tetszik: "sebváltó") egyes, vagy hátrameneti fokozatban van kapcsolva, az ECU által engedélyezett maximális nyomaték 230 Nm, ezt mutatja az A-val jelölt görbe.
Automata sebességváltó esetén, amennyiben a kocsi álló, vagy ahhoz közeli állapotban van, a féklámpa ég (a fékpedál akár könnyedén be van nyomva) az ECU a motor lehetséges nyomatékának alig több, mint a felét, 200 Nm-t engedélyez, ezt látjuk a pirossal jelölt B diagramszakaszon.
A C-vel jelölt, barna ábrarészet automata sebeségváltó hátrameneti (R) fokozatának választása esetén az ECU által korlátozott nyomatékot figyelhetjük meg.
Mivel az áttekinthetőséget rontaná, nem jelentettünk meg további nyomatékkorlátozás diagramokat. Pl. automata sv. esetén annak első fokozatában az engedélyezett maximális forgatónyomaték 270 és 330 Nm közötti, a percenkénti motorfordulatszám függvényében.



BmS Motordiagnosztika - Befecskendezős Motorok Szervize
www.injektor.hu
2030 Érd, Rózsa u. 5.
Tel.: 06-30-598-8006
NYITVATARTÁS:
Hétfőtől péntekig: 8-16 óráig.
ÜGYFÉLFOGADÁS KIZÁRÓLAG ELŐZETES IDŐPONTEGYEZTETÉS ALAPJÁN!

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _