A gépjárművekben rejlő alapjáratot szabályzó eszközök

A befecskendezős gépkocsik megjelenésével(idestova 25 évvel ezelőtt) új alapjárati eszközök kerültek forgalomba. Az addig ismert a porlasztóknál alkalmazott megkerülő levegős, megkerülő keverékes és ütköztető csavaros fix állítások mellett az üzemállapotnak megfelelő változó beavatkozások is terítékre kerültek. 

A porlasztós gépkocsiknál csak fix beállításokat lehetett alkalmazni, a különböző csavarokkal az üzemmeleg motor alapjárati fordulatszámát és alapjárati keverék-összetételét lehetett befolyásolni. A befecskendezős járműveknél a két beavatkozás elkülönül, mi a továbbiakban az alapjárati fordulatszám beállítását, módosítását és szabályozását lehetővé tevő eszközökkel foglalkozunk.

Az alapjárati eszközök csoportosítása

Az alapjárati fordulatszám változtatásához a motorba jutó keverék mennyiségét kell módosítani. A keverék képzése történhet a fojtószelep előtt (porlasztó, elektronikus vezérlésű porlasztó, központi befecskendező) és a fojtószelep után (hengerenkénti befecskendező). Központi keverékképző berendezés esetén a keverék mennyiségének változtatása történhet közvetlenül a fojtószelep mozgatásával, vagy közvetve a fojtószelepet megkerülő keverékmennyiség módosításával. (Előfordulhat, hogy központi befecskendez és esetén a fojtószelepet megkerülő levegő mennyiségét változtatják a keverékmennyiség helyett.)

Hengerenkénti befecskendezés esetén viszont mindig csak a motorba jutó levegőmennyiségét változtatják, a szükséges tüzelőanyag-mennyiség a befecskendező szelepeken keresztül közvetlenül a szívószelepekhez kerül. (A vezérlőegység a többletlevegőről értesül a légnyelésmérő vagy a MAP-szenzor jele által, és ennek megfelelően vezérli a szelepek nyitási idejét.) A többlet levegő általában fojtószelepet megkerülő csatornán kerül a motorba, de előfordulhat közvetlen fojtószelep-mozgatás is. A fojtószelep közvetlen mozgatása általában valamilyen motorral történik (egyenáramú motor, léptetőmotor), de pneumatikus rendszerek is előfordulhatnak (pl. ECOTRONIC). A megkerülõ levegő vagy keverék módosításához használt eszközök igen sokfélék: . mechanikus eszközök. elektromechanikus eszközök . villamos eszközök.(Tágabb értelemben az elektromechanikus és a villamos eszközök alig különböznek egymástól. A különbsége étel aszerint történik, hogy az eszköz önmagában képes-e működésre vagy vezérlőegység működteti és maga csak a beavatkozást végzi.)

A cikksorozat első részében a hengerenkénti befecskendezéses rendszereknél alkalmazott megoldásokat tekintjük át.

Mechanikus eszközök

Termoviaszos fordulatszám-növelőszelep 

Ezeket az eszközöket elsősorban a japán gépkocsiknál alkalmazták. A szelep működése a termosztáthoz hasonló: a hűtőfolyadék melegedésekor a termoviasz-betétes táguló elem a megkerülő levegő útját lecsökkenti, így az alapjárati fordulatszám is csökken. A szelephez a hűtőfolyadék oda-, ill. elvezetésére vízcsövek szolgálnak, a szelep sokszor egybe van építve a fojtószelep házával. (A mechanikus eszközök semmilyen villamos csatlakozást nem tartalmaznak. Tekintve, hogy a levegő mennyiségét változtatják, mechanikus-pneumatikus eszközöknek is nevezhetők.)

Elektromechanikus eszközök

 

Pótlevegőszelep 

A szelepben egy kettősfém által vezérelt blende található. A retesz hideg állapotban nyitva van, a nyílás nagysága határozza meg a megkerülő levegő mennyiségét és ezáltal az emelt alapjárati fordulatszámot. A pótlevegőszelep a motorra van szerelve, így hőmérséklete a motor hőmérsékletének felel meg. Ezen kívül egy villamos fűtőtekercs is található benne.

A szelep hőmérsékletének emelkedésekor a bimetall zárja a reteszt, így csökken a fordulatszám. A szelepet mind a motor, mind a villamos fűtőtekercs melegíti, így a közös hatás eredményeképpen jön létre az aktuális üresjárati fordulatszám. A szelep önmagában is működőképes, vezérlőegységet nem igényel. A fűtőtekercsre a feszültséget általában egy relé kapcsolja, a feszültség az üzemelés alatt végig a szelepen található. 

Villamos eszközök

Be-ki szelep

A szelepnek csak két állapota van: nyitott helyzetben a felépítésnek megfelelő mennyiségű levegőt átengedi, míg zárt állapotban zárja a levegő útját. Működtetését mind az adott eszköz (pl. a szervorendszer nyomáskapcsolója, klímaberendezés), mind a vezérlőegység végezheti. (Előbbire példa a NISSAN gépkocsiknál alkalmazott FICD-szelep, utóbbira pedig a Mazda 626-os gépkocsik hármas szelepegysége). Rezgőszelep A szelep mozgórésze a vezérlőegység négyszögjelének megfelelő frekvenciával rezeg. A működtető frekvencia általában 100 Hz körüli érték. A szeleptest . tehetetlensége következtében . ezt a frekvenciát nem bírja követni, így a négyszögjel kitöltési tényezőjének megfelelő , átlaghelyzetbe  áll be. A megkerülő levegő mennyisége és az üresjárati fordulatszám is ennek megfelelően alakul. (A szelepet szokás ISC-szelepnek is nevezni.)

Elforduló reteszes szelep 

A szelep mozgórésze egy egyenáramú motor forgórésze, amely egy vagy kettő tekercseléssel rendelkezik. A forgórész egy blendét mozgat, ez változtatja a levegő mennyiségét. A forgórészen átfolyó áram változásával a forgórész helyzete változik, több vagy kevesebb levegőt engedélyezve ezáltal. (FIGYELEM!: a .motor. csak addig .érzi magát motornak., amíg az egyik helyzetből egy másikba átkerül. ilyenkor forog a forgórész, egyébként csak rezeg.) A rezgés frekvenciája a ráadott négyszögjel frekvenciájának felel meg, ez általában 100 Hz körüli érték. Egytekercses (kétvezetékes) állítónál a visszahúzó nyomatékot rugó szolgáltatja, kéttekercses (háromvezetékes) eszköznél a tekercsek eredõ nyomatéka határozza meg a forgórész helyzetét. (A forgórész addig fordul el, amíg a nyomatékegyensúly ki nem alakul. A villamos nyomatékot, amit a forgórészen átfolyó áram és az állórész által létrehozott mágneses tér kölcsönhatása létesít, egytekercses rendszernél a rugóerőből származó ellennyomaték egyenlíti ki. A kéttekercses állítónál a két tekercs inverz (fordított) négyszögjelekkel van vezérelve. (Ha az egyik jel kitöltési tényezője pl. 70%, a másiké 100.70 = 30%). Az egyik tekercs által létrehozott nyomaték balra akarja fordítani a forgórészt, míg a másik nyomatéka jobbra. A forgórész eredendően a kitöltési tényezőnek megfelelő, átlaghelyzetbe áll be.) A szelep vezérlését különálló vezérlőegység vagy a motorvezérlő végzi négyszögjelekkel.

Elmozduló reteszes szelep

Alapvetően az elforduló reteszes szeleppel egyezik meg, csak a mozgórész nem elfordul, hanem elmozdul. Az elmozdulás mértéke szabja meg az átengedett levegőmennyiségét és így az üresjárati fordulatszámot. Elsősorban a VW, AUDI-nál alkalmazott DIGIJET, DIGIFANT rendszerekben használják. A beállításhoz, ill. ellenőrzéshez nem a kitöltési tényező értékét adják meg, hanem a körben folyó áram egyenértékét. (Oszcilloszkóppal vizsgálva a jelalakot egy közel négyszögjelet kapunk, de a referenciaértékek nem a jelre, hanem az általa a körben létrehozott áramra vonatkoznak.) A szelep vezérlését vagy különálló vezérlőegység, vagy a DIGIFANT motorirányító egység végzi.

Léptetőmotoros állítóelem

A léptetőmotor olyan motortípus, amely impulzusokkal vezérelt. Az impulzusok gyakorisága (frekvenciája), illetve a tekercsekre adott sorrendje határozza meg a motor forgásirányát, lépésnagyságát és léptetési sebességét. Az autótechnikában (elsősorban a motorirányításnál) alkalmazott léptetőmotorok általában két- és négytekercseléssel rendelkeznek.

A kéttekercses típusok

Tekercseinek mindkét vége ki van vezetve, a négy tekercsvégre a vezérlőegység mind tápfeszültséget, mind testet kapcsolhat. A két tekercs mindegyikén mindkét irányban folyhat áram. A négytekercses léptetőmotorok öt vagy hat kivezetéssel rendelkeznek. Az ötkivezetéses esetben a négy tekercs egy-egy vége közös, a másik négy tekercsvégre a vezérlőegységtestet kapcsolgat. (Ez az ún. csillagpontos kapcsolású léptetőmotor.) A hatkivezetéses gyakorlatilag ugyanilyen, de nem mind a négy tekercsnek van közösítve egy-egy vége, hanem csak kettő-kettő közös.  A maradék négy tekercsvégre a vezérlőegység testet kapcsolgat. A közös pont(ok)ra általában relé kapcsolja a tápfeszültséget. A léptetőmotor forgómozgását csigahajtómű alakítja egyenes vonalú mozgássá. A menetes orsó végén zárókúp található. A kúp egy furatban előre-hátra mozog, így a szabad keresztmetszet változik. Hengerenkénti befecskendezésű rendszereknél a léptetőmotoros állító általában a megkerülő levegő mennyiségét módosítja.

Egyenáramú motoros állítóelem

Egyenáramú motoros alapjárat-állítással leginkább a központi befecskendezéses rendszereknél találkozhatunk. Hengerenkénti befecskendezéses rendszereknél ritkán alkalmazzák (pl. Mitsubishi SOHC-motorok, integrált fojtószelepegység a VW.AUDI konszernnél). A motor közvetlenül a fojtószelepet mozgatja, a tényleges helyzetet az állítóegységbe szerelt potenciométer jelzi vissza a vezérlőegységnek. (A Mitsubishi gépkocsiknál Hall-elemes helyzetérzékeléssel is találkozhatunk.) A vezérlőegység a motor forgórészére változó feszültséget kapcsol, az irányváltás a két pólus cseréjével valósul meg. Kis helyzetváltoztatásokhoz a kiadott feszültség sokszor impulzus formájú.