184246. lajstromszámú szabadalom • Terhelésfüggő előgyujtásvezérlő berendezés négyütemű karburátoros benzinmotorok részére
1 184 246 2 A találmány tárgya: terhelésfüggő előgyújtásvezérlő berendezés négyütemű karburátoros benzinmotorok részére. A berendezés úgy van kialakítva, hogy a motor terhelésétől függően a kétfajta, egymással párhuzamos előgyújtás-karakterisztika közül az egyik karakterisztikát használjuk fel a hagyományos akkumulátoros, tranzisztoros, vagy tirisztoros gyújtóberendezés vezérlésére. Az egyik előgyújtás-karakterisztika ugyanis a gyártómű által javasolt alap-előgyújtásról indul, a másik azonban ennél nagyobb értékű előgyújtásnál fejti ki hatását. Az elsőt nagy terhelések, gépkocsi esetén például tartós hegymenet, vagy gyorsítás közben, a másikat részterheléskor, vagy kényszerű üresjárat esetén használja fel a berendezés. Már régóta ismeretes, hogy a benzinmotorok előgyújtásigénye nemcsak a fordulatszám, hanem a terhelés függvényében is változik. A sok évtizeden keresztül használt és jól bevált röpsúlyos előgyújtás-szabályozók a motor teljes terhelése mellett igényelt előgyújtás fordulatszám-karakterisztikát valósítják meg törtvonalas közelítéssel. Ha az ideális karakterisztikát, amelyet a röpsúlyos szabályozó közelít, számítással alakítanánk át a gyújtási időponttól a felső holtpontig mért „fél-égésidő” fordulatszám-karakterisztikává, akkor azt kapnánk eredményül, hogy az égésidő gyakorlatilag alig változik a fordulatszám függvényében. Az ideális előgyújtás-karakterisztika megvalósítása pontosan ezt célozza, hogy az üzemanyag égése lehetőleg szimmetrikus legyen a felső holtpontra nézve. Csakhogy az égésidő, amely ily módon burkoltan benne van az ideális karakterisztikában, csupán a teljes fojtószelepnyitás esetén egyezik meg a motorban lezajló égés idejével és csak ekkor függ kevéssé a fordulatszámtól. Részleges fojtószelepnyitáskor ugyanis a motor úgynevezett volumetrikus hatásfoka szinte lineárisan csökken a fordulatszám növekedésekor, ami az égésidő változását is maga után vonja. Adott statikus fordulatszám mellett hirtelen kinyitott fojtószelep esetén, vagyis erőteljes gyorsításkor a volumetrikus hatásfok hirtelen megnő, a henger feltöltődése javul, az égés ideje pedig csökken. Ilyenkor tapasztalható a detonációs égés jelensége, közismerten a motor felcsörgése. A hirtelen gyorsítást, a nagy terhelést, már régóta figyelembe veszik a detonációs égésre hajlamos motoroknál a vákuumos előgyújtásszabályozókkal. Ezeknek a szerepe a felcsörgés megakadályozásában van és ezzel lényegében ki is merül. A felcsörgésre való hajlam azonban csak a motorkonstrukció sajátossága, amely a hengerfej és a szívócső kialakításával, esetleg a karburátorral függ össze és nem egyformán tulajdonsága minden négyütemű motornak. Az utóbbi időben, miután az elektronika fejlődése és a benzinbefecskendezéses üzemanyagellátás új lehetőségeket nyitott a motorok hatásfokának növelésében, a figyelem a terhelésfüggő előgyújtás-igény felé fordult. Bizonyíthatóvá vált, hogy az égésidő a terhelés függvényében változik. Ha ez így van, akkor az előgyújtásszabályozás feladata az, hogy az előgyújtás szögét az égésidő vagyis a terhelés függvényében is változtassa, így fordulhat elő az, hogy adott fordulatszám mellett az ideális gyújtási időpont a terheléstől függően különböző lehet. Egy ilyen fordulatszámtól és terheléstől egyaránt függő előgyújtás-karakterisztikáról könnyebb kvalitatív megállapításokat tenni, mint azt pontosan meghatározni és még könnyebb, mint ilyent generálni. 2 Az ilyen karakterisztika felvételében és előállításában a legnagyobb problémát a terhelés mérése okozza. A terhelést úgy kell definiálni, hogy olyan motorparaméterek mérésére vezessen, amelyeknek mérése meg van oldva. Egy gépkocsi esetén például akkor beszélünk erősen terhelt motorról, ha a karburátor fojtószelepe jobban nyitott, mint az adott fordulatszámnál névleges összsúly mellett, sík úton történő közlekedéshez tartozó fojtószelep-nyitás. Más szavakkal: minden fojtószelep-nyitáshoz - vízszintes úton közlekedve - tartozik egy maximális fordulatszám. Ha a fordulatszám kisebb, mint az, amely a fojtószelep-nyitásból következik, akkor a motor még gyorsul vagy hegymenetben van, vagyis erősen terhelt, ha azzal egyenlő, esetleg nagyobb, akkor a motor részlegesen terhelt vagy kényszerű üresjáratban működik. A fojtószelep-nyitáshoz sík úton mért statikus fordulatszám és a valóságos fordulatszám különbsége a terhelésre és annak nagyságára jellemző. A terhelés méréséhez tehát a fordulatszámra, a fojtószelep-nyitásra és a kettőt összekapcsoló állandósult üzemviszonyok mellett felvehető függvényre van szükség. E három tényező mérése illetőleg tárolása technikailag megoldható, de ezek alapján nagy gyakorisággal következtetéseket levonni és beavatkozni a gyújtási időpont megváltoztatásával már csak számítógéppel lehetséges. Az utóbbi időben több példa is van ilyen mikroszámítógéppel vezérelt gyújtási és üzemanyagellátási rendszerre. Ezek ára azonban elég magas és bár megbízhatóságuk megfelelő, esetleges hiba esetén a hagyományos gyújtásra való visszaállás szinte lehetetlen. A gyújtásvezérlés egyszerűsítésének és biztonságos megoldásának érdekében ezért a fejlesztőknek más irányban kellett kísérletezni. Az AS 2 316 031 lajstromszámú német közzétételi iratból — melynek bejelentője a japán Nissan Motor Co. Ltd. cég — egy olyan megoldás ismerhető meg, amelynek segítségével belsőégésű motorok gyújtási idejének előbeállítását lehet végrehajtani. A berendezésbe elektronikus áramköri egységek vannak beépítve, amelyek a fordulatszámmal arányos jeleket hoznak létre. A gyújtási idő beállításához szükséges vezérlőjelek generálásához csak a motor sebességét és a fojtószelep állását használja fel a berendezés. Ennek a rendszernek hátránya az, hogy csak kismértékben változó főtengely-fordulatszám esetében lehet a gyújtás idejét pontosan beállítani. Nagyobb terhelés, vagy a fordulatszám nagyobb ingadozásánál a berendezés nem működik megbízható pontossággal. Hasonló elvi felépítésű berendezést ismertet a 2 013 703 lajstromszámú német közzétételi irat (bejelentő: Robert Bosch GmbH). A motor üzemére jellemző fordulatszám és a fojtószelep állása beállítható karakterisztikájú függvénygenerátorokat vezérelnek, amelyek viszont olyan összehasonlító műszerrel vannak összekapcsolva, amely egy előre megadott viszony esetén - különösen az összehasonlító műszer két bemenő jelének egyezésekor — indítja a gyújtást. A berendezésbe impulzusgenerátor van beépítve, amelynek kimenetére tárolóáramkör, s ehhez összeadó-áramkör csatlakozik. Szintén a gyújtás időzítését megvalósító elektronikus áramkört tárgyal a 3 718 126 lajstromszámú amerikai szabadalmi leírás. Felépítésében és céljában olyan kapcsolási elrendezésről van szó, amely különösen a belsőégésű erőgép égéstermékében a nitrogénoxid jelenlétét csökkenteni hivatott. A motor jellemzőinek - fordulat-5 1C 15 2C 25 30 35 40 45 50 55 60 65
