KURZUS: Járművillamosság és elektronika 2.

MODUL: III. modul: Motorelektronika

8. lecke: Motorelektronika 2.

| A lecke tanulásának a célja: A megfelelő minőségű keverékek előállítása Mono-jetronic és Motronic vezérlésekkel, ezek megismerése. Milyen paramétereket vizsgál a vezérlő és mi állítható a jármű vezetőjének irányításával. A legújabb motorvezérlők hogyan tudják biztosítani a károsanyag kibocsátás csökkenését és a teljesítmény növelését a fogyasztás csökkenése mellett.
Szükségesen elsajátítandó: A hallgató ismerje meg az L, Mono és Motronic befecskendezési rendszereket, tulajdonságait, érzékelőit, szabályzásuk működését. Hogyan érzékelik a különböző rendszerek a keverékképzéshez felhasznált levegő mennyiségét? Miben térnek el az egyes szabályzók egymástól?
Lecke elsajátításának időtartama: A lecke elsajátításához kb. 120 perc szükséges.
L Jetronic rendszer fő jellemzői:
Elekromosan vezérelt Szakaszos befecskendezés 2,5-3 bar Befecskendező szelep fő vezérlő jele a légmennyiség További mért jelek: Fordulatszám Levegő és motor hőmérséklet Fojtószelep állás
L-Jetronic rendszer működési elve
1. ábra
Az 1. ábra mutatja vázlatosan az L-Jetronic szabályzás egyes részegységeit. A fő feladat a keverék arány beállítása a különböző terhelési tartományokban.
A 2. ábra az L-Jetronic befecskendező rendszer részegységeit szemlélteti.
A 3. ábrán a torlólapos légmennyiségmérő látható.
L-Jetronic befecskendező rendszer részegységei
2. ábra
Torlólapos légmennyiség mérő:
Torlólapos légmennyiségmérő helye a szívócsőben
3. ábra
LH Jetronic:
Nem torlólapátos légmennyiség mérő, Hődrótos vagy forrófilmes légtömeg-mérés
Hődrótos L-Jetronic rendszer vázlata
4. ábra
A 4. ábra mutatja a fűtöttszálas légtömegmérővel szerelt L-Jetronic keverékképzőt. Hasonlóan épül fel, mint a 2. ábrán bemutatott, csak itt a levegő mennyiségét teljesen más eljárással mérjük. Az 5. ábrán részletesen látható a hődrótos légtömegmérő felépítése, paraméterei. Minden leálláskor a fűtött szálat túlhevíti az LH-Jetronic vezérlője, hogy a szálra rakódott szennyeződéseket leégesse, ezzel mintegy kalibrálja a mérőszálat. A fűtött szál ellenállása változik a hőmérsékletváltozás miatt. Nagyobb légáramlás jobban hűti, így a levegő mennyisége arányos a mérőszál hőmérsékletével. A szál hőmérsékletét próbálja a vezérlő állandó hőmérsékletre kompenzálni a rajta átfolyó árammal, ami arányos lesz a levegő légtömegével. Gyors reagálású, néhány ezred másodperc.
Hődrótos légtömegmérő:
Levegő tömegét méri Nincs pulzációs hiba Nincs kopó alkatrész Gyors reagálás
Fűtöttszálas légtömegmérő kialakítása, működése
5. ábra
L Jetronic:
A 6. ábra mutatja az L-Jetronic vezérlőjének befecskendezési idő számítását. A két bemenő paraméter a fordulatszám és légtömeg mennyiség. Az ehhez tartozó befecskendezési időt a levegő és motor hőmérsékletével, illetve a generátor feszültségével kompenzálja.
Befecskendezési idő számítás
6. ábra
Befecskendező impulzusok generálása:
A befecskendező impulzusok feldolgozása/kialakítása a vezérlőegységben
7. ábra
A 7. ábra mutatja a befecskendező impulzusok generálását a vezérlő egységben. Az alapidő képzése után a hőmérséklettel és feszültséggel korrigált befecskendezési ideig fogja működtetni a befecskendező szelepeket.
Összes befecskendezőszelep egyszerre nyit-zár, Bütykös tengely fordulatonként fél egységnyi benzin mennyiséget adagol
A fojtószelep szögállásának érzékelése
8. ábra
A 8. ábra mutatja a fojtószelep pozíciójának érzékelését. A két végpontban levő teljes terhelés, illetve alapjárati érintkezők az elfordulás két végpontját határozzák meg. Alapjárati beállításokra természetesen itt is lehetőség van a pótlevegő retesz és alapjárati csavar beállításával.
A 9. ábra az L-Jetronic vezérlő összes bemenő és kimenő paraméterét összefoglalja. Ezek a vezérlőben kerülnek feldolgozásra a bemenő paraméterek, amelyekből kimenő értékeket generál a feldolgozó elektronika.
L Jetronic jelei:
Az L-Jetronic rendszer bemenő és kimenő paraméterei
9. ábra
Központi befecskendezés:
Mono Jetronic 1983 Jobb keveredés Kicsapódás Hosszabb út
A központi befecskendezés fő részegységeit mutatja meg a 10. ábra. Egyrészt alkatrész takarékos ez az elrendezés, másrészt a keverékképzésre is elegendő idő áll rendelkezésre. Hidegindításnál, melegedésnél, teljes terhelésnél van egy minimális késleltetés a rendszerben a hosszabb szívócső miatt, amit a vezérlő természetesen figyelembe is vesz.
Központi befecskendezés részegységei
10. ábra
Mono-Jetronic befecskendező:
A 11. ábra a Mono-Jetronic befecskendező rendszer működésének funkcionális összefoglalását mutatja. Jól követhetjük rajta az üzemanyag és levegő útját az egyes egységeken keresztül. Az érzékelők, vezérlő jeleknek is megvan a saját útvonaluk, a keverék minőségéről pedig a lambda szondának lesz jele a szabályzás pontosításához.
12. ábra a Mono-Jetronic vezérlés részegységeit mutatja. Már rendelkezik aktívszénszűrővel, ami megakadályozza az üzemanyag gőzök légtérbe kerülését. A regeneráló szelep segítségével jut az üzemanyag pára a szívócsőbe.
Mono-Jetronic rendszerének összefüggései
11. ábra
Mono Jetronic rendszer:
Mono-Jetronic vezérlés részegységei
12. ábra
K-Jetronic vázlata:
K-Jetronic rendszer emlékeztetőül
13. ábra
KE Jetronic:
KE-Jetronic rendszer emlékeztetőül
14. ábra
L Jetronic működése:
A 13-16. ábra az eddig tanulmányozott keverékképző rendszereket mutatja meg. Egyrészt emlékeztetőül és azért, hogy az egyes rendszerek különbözőségét meg lehessen vizsgálni.
L-Jetronic rendszer emlékeztetőül
15. ábra
Mono Jetronic rendszer:
Mono-Jetronic rendszere
16. ábra
Miben más ez a rendszer?:
Mi van, illetve mi nincs ebben a rendszerben? Melyik része hasonló, de más? Hogyan érzékeli a levegő mennyiségét? Miért kell aktívszéntartó?
Mono Jetronic tulajdonságai:
Elektronikusan vezérelt Kisnyomású 1 bar Központi befecskendezés Vezérli a befecskendező szelepet, fojtószelepet és a regeneráló szelepet Inline vagy intank szivattyú Aktívszéntartó 1987-től (1989-től Mono-Motronic)
Üzemanyag szivattyú:
Mono-Jetronic rendszer üzemanyag adagolása
17. ábra
Intank szivattyú:
Üzemanyag hűti a szivattyút Nem robbanásveszélyes, nincs gyúlékony keverék Nagyon halk (nincs buborékképződés) Szinte állandó üzemanyag szállítás és nyomás
A 17. ábra mutatja a Mono-Jetronic rendszer üzemanyag szivattyúját. Ez az üzemanyag tartályba lett beépítve, az előbb felsorolt tulajdonságok miatt. Két fokozata van, a külső a fő fokozatnak mondott, amely a 19. és 20. ábrán van külön részletezve. A 18. ábra pedig az üzemanyagtartályba épített szivattyú részegységeit mutatja meg.
Üzemanyag tartályba épített üzemanyag szivattyú
18. ábra
Üzemanyag szivattyú:
Üzemanyag szivattyú két fokozata
19. ábra
Üzemanyag szivattyú részegységei
20. ábra
Szivattyú és szűrő:
Kétfokozatú szivattyú Oldalcsatornás: előfokozat Kerületi csatornás: főfokozat Szűrő: 10 mikrométer pórusméretű
A 21. ábrán látható üzemanyag szűrő megegyezik a többi rendszerben használtakkal. Innen egyenes útja van az üzemanyagnak a befecskendező szelep felé. A megfelelő nagyságú üzemanyagnyomást pedig a 22. ábrán bemutatott nyomásszabályzó biztosítja. Az üzemanyagpárát visszatartó rendszer működését a 23. ábrán láthatjuk.
Üzemanyag szűrő
21. ábra
Nyomásszabályzás:
Kamrák közötti nyomáskülönbség: 100 kPa Leállítás után nyomásszabályzó szelep és a visszacsapó szelep zár
Nyomásszabályzó
22. ábra
Üzemanyaggőz visszavezetés:
Alapjáratkor nagy nyomáskülönbség, de kis gőzáram kell Nagy terheléskor kis nyomáskülönbség, több elpárolgott üzemanyag lehetne Regeneráló szeleppel vezéreljük
Üzemanyagpárát visszatartó rendszer
23. ábra
Levegőtöltés:
Munkalöketenként beszívott levegőtömeg Érzékelve csak adott ideig nyitni kell a befecskendező szelepet a megfelelő keverékhez Indirekt úton állapítják meg a fojtószelep-szög és fordulatszám értékeiből Próbapadon mérik ki
Motor karakterisztika:
Kis fordulatnál kis elfordulás is nagy levegőtöltés változást okoz
Relatív levegőtöltés változása a fordulatszám és fojtószelepszög függvényében
24. ábra
Fojtószelepszög mérése:
A Mono-Jetronic rendszer az első, amelyben nem mérjük a levegő mennyiségét. Viszont természetesen nagyon pontosan meg kell határoznunk, amelyhez nagy pontossággal tudnunk kell a fojtószelep pozícióját. A 24. ábrán a relatív levegő töltés látható a fojtószelep állás és fordulatszám függvényében. Megállapítható, hogy kis fojtószelep állás esetén néhány fokos eltérés is milyen jelentős levegő töltés változást eredményez. Emiatt van dupla vezető és ellenállás sávval kialakítva a 25. ábrán látható fojtószelep potenciométer. Így nagyobb pontossággal tudjuk a pozícióját meghatározni.
Fojtószelep vezeték és ellenállás sávjának használata
25. ábra
Adaptív tár:
Tanuló illeszkedés a változó feltételekhez. A levegőtöltésnél figyelembe veszik a beszívott levegő hőmérsékletét, illetve a tengerszint feletti magasságot. Korrekciós értékeket a memória tárolja és újbóli indításkor már ezeket felhasználja. Motorféküzem érzékelés alapjárati kapcsolóval.
Vezérlőjelek:
Mono-Jetronic vezérlőjének blokksémája
26. ábra
A Mono-Jetronic vezérlőjének bemenő jelei között megtalálhatjuk a szokásosakat (levegő és motor hőmérséklet, akkumulátor feszültség, fordulatszám, lambda szonda), de ugye a levegő mennyiség kiszámításához használjuk a fojtószelep potenciométer két sávjának feszültségjelét, a klímaberendezés adatát és alapjárati jeladó jelét a 26. ábrának megfelelően.
A befecskendezési időt a 27. ábráról leolvasható módon a fordulatszám és fojtószelep szögállás jeléből számolja a vezérlés, köztes helyeken interpolálást alkalmazva.
Lambda görbesereg:
225 munkapont Kisebb fordulaton és szögnél sűrűbb Köztes pontokban lineáris interpoláció
Befecskendezési idő a fordulatszám és fojtószelepszög függvényében
27. ábra
Befecskendező szelep:
A 28. és 29. ábrákon a befecskendező szelepet láthatjuk részben metszetként. Egy hőszigetelő betéttel próbáljuk a buborékképződést megakadályozni. Jól látható a beszívott levegő hőmérséklet érzékelője is, valamint az aktívszénszűrő bevezetési pontja is a szívócsőhöz.
Befecskendező szelep részben metszve
28. ábra
Befecskendező szelep metszve
29. ábra
Szeleptű kb.0,06 mm-t nyit Egy gyújtásjel egy befecskendezési impulzust generál Rövid kapcsolási idő kell - kis tömeg és optimalizált mágneskör 1 ms meghúzási és elengedési idő Pontos adagolás
Egyéb funkciók:
Vészüzem: valamelyik érzékelő jele nem a ˝hihető˝ tartományba esik, akkor behelyettesíti és hibát elmenti, illetve kijelzi Hibatárolót a szerviz kiolvassa, törölheti
Mono-Motronic rendszer:
A 30. ábrán a Mono-Motronic rendszere látható. Itt már nem csak a keverékképzést, hanem a gyújtásbeállítást is ez a vezérlő végzi.
Mono-Motronic részegységei
30. ábra
Elektronikusan tárolt gyújtástérmező Vezérlés számítja a zárásszög vezérlést és a gyújtásszög állítást Teljesen elektronikus gyújtás: gyújtótekercs gyújtó végfokkal (például két darab kétszikrás gyújtótekerccsel)
A gyújtás és keverékképzés hasonlósága és ellentétei
31. ábra
Befecskendezési idő számítás:
A 31. ábrán a gyújtás és befecskendezés jeladóit vesszük sorba, összehasonlítva bemenő jelük szerint. A 32. ábrán a befecskendezési idő vázlatos számítása, bemenő jelei láthatóak.
A 33. ábra a különböző befecskendezési módok összefoglalása. Mint megállapítható a legjobb keveréket és égést a szekvenciális befecskendezés adja.
A gyújtási időpont számítását a 34. ábrán lehet követni hasonló képpen, mint a 32. ábrán a befecskendezési idő számítását.
Befecskendezési idő számítása
32. ábra
Befecskendezési módok összefoglalása
33. ábra
Gyújtási időpont számítása
34. ábra
Primer áram kialakulása a feszültség függvényében
35. ábra
A 35. ábrán a primer áram feszültség függése látható, emiatt is szükséges a megfelelő töltés.
Motronic rendszerek:
1979-től már piacra került 1995-re már több mint 66%-a ilyen vezérlésű a motoroknak Fő feladata: gyújtás és befecskendezés vezérlése ME Motronic (E Gas-t használ) 1994 Kiegészítő funkciók: Alapjárati fordulatszám szabályozás Lambda szabályozás Üzemanyag párát visszatartó rendszer Kipufogógáz visszavezetés (NOX csökken) Szívócső átkapcsolás, turbófeltöltő Bütykös tengely vezérlés Kopogás, fordulatszám és sebesség szabályzás
A 36. ábra a motronic rendszerek blokkvázlatát mutatja. Milyen bemenő jelekből kell a vezérlőnek a kimenő mennyiségeket kiszámítania. Egyre szigorúbb környezetvédelmi előírások betartására és a fogyasztás optimálása miatt újabb és újabb megoldásokat fejlesztettek ki a vezérlés javítására. Ilyen például a 37. ábrán látható kipufogógáz visszavezetés, amellyel a károsanyag kibocsátás egyes tényezőin lehet jelentősen csökkenteni. A 38. ábrán bemutatott bütykös tengely vezérléssel is jelentősen optimálható az égés minősége. Ehhez a különböző szelep nyitási-zárási időpontokat kell kicsit hangolni, melyet lépésenként és folyamatosan is megtehetünk.
Motronic rendszer blokkvázlata
36. ábra
Kipufogógáz visszavezetés:
Kipufogó gáz visszavezetése
37. ábra
Bütykös tengely vezérlés:
Forgatónyomaték és teljesítménynövelés Kipufogógáz és fogyasztás csökkenés Töltés összetétel vezérlése Szívás és kipufogás fokozatos vagy fokozatmentes állítása Fordulatszámtól és munkaponttól függ a beállítás Fokozatmentes állítás optimális, de drágább Háromdimenziós bütyökprofil, amely hosszirányban eltolható
Bütykös tengely állítási lehetőségei
38. ábra
Szívócső átkapcsolás:
Helmholtz rezonátor kisebb fordulatszámon növeli a levegő beáramlást Rövid rezonanciacső nagy névleges teljesítményt eredményez, de kis fordulaton a forgatónyomaték csökken
Egy újabb módszer a motor optimálására a szívócső átkapcsolás, amit a 39., 40. és 41. ábra is bemutat. Ezeken az ábrákon különböző féleképpen állíthatjuk a szívócső hosszát, ami a levegőbeáramlás minőségét segítheti.
Rezonanciás feltöltés (elrendezés és a levegőfelhasználás alakulása)
39. ábra
Csappantyúkkal kapcsolt szívórendszer Lehet több is
Szívócső átkapcsolási megoldások
40. ábra
Szívócső átkapcsolás fokozatmentesen:
Szívócsőhossz változtatása
41. ábra
Motronic rendszerek:
Motronic rendszer
42. ábra
A 42. és 43. ábrán újabb motronic rendszert láthatunk. Különböző levegő mennyiség mérő módszereket alkalmaztak, a kornak megfelelően.
A 44. ábra az elektronikus gyújtásszabályzás összetettségét mutatja a hagyományos mechanikus gyújtáshoz képest. Ennek segítségével a motor is jelentősen erősödik természetesen.
Vezérlőegység blokkvázlata
43. ábra
Elektronikus gyújtásszabályozás
44. ábra
Motronic rendszer elosztócsővel
45. ábra
Torlólapátos Motronic-rendszer
46. ábra
Motronic M5 rendszer
47. ábra
45. ábrától a 48. ábráig újabb Motronic vezérlő rendszereket mutatunk meg. Ezekben egyes részegységek eltérőek lehetnek, más-más fajta érzékelőket használhatnak. De egyre több és bonyolultabb érzékelővel a gyújtás és keverékképzés is egyre jobb minőségű lesz.
Motronic rendszer két lambda szondával
48. ábra
Diagnosztikai vizsgálatok:
Légtömegmérő (fordulat és fojtószelep szögből összehasonlító befecskendezési időt állapít meg, nagy eltérés: hiba) Égés kimaradás (gyertya, csatlakozás hiba, forgattyús tengely egyenetlenül jár, rossz henger befecskendezés leállítás) Katalizátor (két lambda szondás rendszer) Lambda szonda (szekunder levegőadagolással) Üzemanyag tartály tömítetlenség
Üzemanyag tartály tömítetlenség:
Alapjáratnál (kis szívócső nyomás) zárószelepet zárjuk, regeneráló-szelepet nyitjuk Nyomáskülönbségből érzékelhető a tömítetlenség
A szigorúbb előírások miatt érzékelni kell tudni az üzemanyag tartály tömítetlenségét, amelyet a 49. ábra foglal össze. A regeneráló szelep nyitásával a nyomáskülönbség érzékelő szenzornak mutatnia kell a változást. Ha ez nem történik meg a rendszerben probléma áll fent.
Üzemanyag-tartály tömítetlenség vizsgálata
49. ábra
Kopogás szabályzás:
Kopogás szabályzó működése
50. ábra
Lambda szabályzás:
Az 50. ábra a kopogás detektor működését, helyét mutatja. Egy szenzor elegendő szokott lenni 4 henger esetében, e felett már általában 2 szenzort építenek be. Amennyiben egy adott hengernél kopogás lép fel, ott 3 fokkal visszaveszi a gyújtásszöget a vezérlő. Egy munkaciklus leteltével ha nincs kopogás 1 fokot emel a vezérlő a gyújtásszögön és ez így marad addig, amíg nem lesz megint kopogás, akkor újból csökkent 3 fokot. Hiszen a kopogási határ alatt ideális az égési folyamat.
A lambda szabályzás látható az 51. ábrán. akár két szondát is lehet alkalmazni, ilyenkor a katalizátort is lehet ellenőrizni. Ha nem megfelelő az égés, akkor változtatni kell az adagolt üzemanyag mennyiségén a megfelelő irányba.
Lambda szabályzó működése
51. ábra
Kiegészítő keverékképzés (alapjárat és tolóüzem)
52. ábra
Kiegészítő keverékképző vezérlések és szabályozások:
Kiegészítő keverékképzés (motorfordulat korlátozás, üzemanyag lekapcsolás)
53. ábra
Kiegészítő gyújtásoldali szabályzások (zárásszög és primer áram lekapcsolás)
54. ábra
Kiegészítő gyújtásoldali vezérlések és szabályozások:
Kiegészítő gyújtásoldali szabályzások (előgyújtás)
55. ábra
Kiegészítő keverékképző szabályzások láthatók az 52. és 53. ábrákon. Előbbin az alapjárat szabályzás és tolóüzemi lekapcsolás, míg az 53. ábrán a motorfordulat korlátozás és üzemanyag lekapcsolás bemenő és kimenő jelei láthatóak.
Az 54. ábrán kiegészítő gyújtásoldali szabályzások (zárásszög és primer áram lekapcsolás) látható, míg az 55. ábrán az előgyújtás bemenő és végrehajtó jelei szerepelnek.

| Önellenőrző kérdések
1. Milyen nyomáson fecskendezik be az üzemanyagot az L-Jetronic rendszer befecskendező szelepei?
| 3,3 bar
| 5 bar
| 2,5-3 bar
| 1 bar
2. Az L-Jetronic befecskendező rendszerben a nyomásszabályzó miért került az elosztócső végére?
| Az üzemanyagszűrő és elosztó cső közé már nem fért el.
| Így a legoptimálisabb a többlet üzemanyagot visszavezetni a tankhoz.
| Így lehetett a legalacsonyabbra megépíteni a motor magasságát.
| Hogy biztosítva legyen az elosztócső teljes hosszában a megfelelő nyomás.
3. Milyen nyomáson fecskendezi be az üzemanyagot a Mono-Jetronic rendszer befecskendező szelepe?
| 3,3 bar
| 5 bar
| 1 bar
| 2,5-3 bar
4. Melyik állítás nem igaz a hődrótos légtömegmérőre?
| Levegő tömegét méri
| Lassú reagálás
| Nincs pulzációs hiba
| Nincs kopó alkatrész
5. Melyik állítás nem igaz a hődrótos légtömegmérőre?
| Minden kötelező szerviz esetén kalibrálják a fűtőszálat.
| Nincs pulzációs hiba
| Nincs kopó alkatrész
| Gyors reagálású
6. Milyen eszköz méri a Mono-Jetronic rendszer adagolt levegő mennyiségét?
| Nincs erre külön mérőegység.
| Torlótárcsás légtömegmérő
| Torlólapátos légtömegmérő
| Fűtöttszálas légtömegmérő
7. Melyik mennyiséget nem figyeli az L-Jetronic vezérlő?
| Levegő és motor T
| Légnyomás
| Befecskendező szelep fő vezérlő jele a légmennyiség
| Fordulatszám
8. Melyik befecskendezési mód az optimális?
| Szimultán
| Parciális
| Szekvenciális
| Csoportos
9. Kopogásszenzor a 3. hengernél kopogást jelez. Mi történik ezután?
| A 3. henger gyújtásszögét megemeli 3 fokkal a vezérlő.
| A 3. henger gyújtásszögét lecsökkenti 3 fokkal a vezérlő.
| A 3. henger gyújtásszögét megemeli 1 fokkal a vezérlő.
| A 3. henger befecskendezését lecsökkenti 3 százalékkal a vezérlő.
10. Az 1. hengernél a kopogás szenzor nem érzékelt kopogást 3 munkaütem óta. Mennyit változtatott a vezérlő az 1. henger gyújtásán a 3. ütem végére?
| Az 1. henger gyújtásszögét megemelte 3 fokkal a vezérlő.
| Az 1. henger gyújtásszögét megemelte 1 fokkal a vezérlő.
| A 3. henger gyújtásszögét megemelte 3 fokkal a vezérlő.
| Az 1. henger gyújtásszögét lecsökkentette 3 fokkal a vezérlő.