Adagolásváltás fejcsere nélkül

A haszongépjármű-motorok világát sem kerüli el a dízeladagolás technikájának megújítása. Ez a folyamat már az euro IV-es motoroknál megkezdődött és lassan be is fejeződik. A common rail adta befecskendezés-szabályozási lehetőségek a kipufogógáz-tisztításhoz, a zajkibocsátás és a motor hőterhelésének mérsékléséhez, valamint utoljára említve, de messze nem utolsósorban a tüzelőanyag-fogyasztás csökkentéséhez műszakilag olyan előnyösen járulnak hozzá, hogy az átállás elkerülhetetlen. De az, hogy az átállás milyen műszaki problémákkal jár és mibe kerül, az a motorgyártóknak egyáltalán nem mindegy.

A korábbi befecskendezés vagy adagolóporlasztós volt (PD vagy UI megnevezéssel), vagy lökettolókás (Hubschieber Reiheneinspritzpumpe) vagy PLD (UP, EUP), tehát stekk-pumpás. Ezek mindegyike ugyan már nem mechanikus adagmennyiség-szabályozással (például fogasléces elem elfordítású élszabályozás), vagy annak egy kezdetleges változatával bírt, hanem időszabályozott, tehát az adagmennyiség elektronikus vezérlésű, kis mértékben a befecskendezés időzíthetőségével is, de tudománya messze elmarad a common rail szinte teljesen szabad programozhatóságától.

ÁT KELL ÁLLNI COMMON RAILRE!

Ez bizonyára üzleti örömet okozott a CR-gyártóknál, de annál nagyobb nehézséget a motorgyártóknál. A CR-hez kellene igazítani a hengerfejet és több esetben a hengertömböt is. Nem kis pénz az átállás. A gyártó ezért feladta a leckét a dízeladagoló-gyártóknak, így például a Bosch-nak, a Delphinek, hogy úgy adaptálják az új CR-rendszert, hogy a motor hengerfején és a motortömbön változtatni csak nagyon minimálisan kelljen. Szép és izgalmas mérnöki feladat. Szóltunk is már erről az Autótechnika 2014/2. számában, a Volvo megbízásából készült Delphi F2e és F2P befecskendezésről, mely a CR-re való átállás soha eddig nem látott megoldásait hozta magával.

Nézzünk most más konstrukciós átalakításokat! A példák Deutz és Renault dXi5 és dXi7 motorokra vonatkoznak. Az alkalmazott új common rail tüzelőanyag-ellátó rendszer Bosch megnevezése: N2-PF, mely 130…300 kW-os motorokhoz adaptálható. Irányítóegysége a Bosch EDC „7C…” sorozat.

Az alábbiakban ismertetett technikával az Euro IV (TIER III) előírása vált teljesíthetővé. Ma ezek a járművek még dolgoznak és javítási igényük is egyre gyakoribb.

A rendszervázlatot az ➊ ábra mutatja. A nagynyomású szivattyú azonosítója PF45, míg a hozamszelepet az FCU (Fuel Control Unit) néven azonosítjuk. A rendszer a korábbi PLD- (UP) rendszerrel teljes mértékben kompatibilis, a befecskendezési nyomás változtatható, maximális üzemi nyomás 1600 bar. A rail térfogata 35 cm3. A befecskendezés-időzítés széles szögtartományban állítható, utóbefecskendezés is lehetséges. A befecskendezési folyamat 5 részre osztható.

➊ Rendszervázlat, 1 – kézi szivattyú, 2 – termoszelep, 3 – előszűrő, 4 – fogaskerék-tápszivattyú, 5 – fűtőelem, 6 – főszűrő, 7 – nyomásmérő (tápnyomás), 8 – hozamszelep (FCU), 9 – nagynyomású szivattyú (stekk-pumpa), 10 – railnyomásjeladó, 11 – nyomáshatároló szelep (DBV).

Az útváltó termoszelep, viasztöltésű termosztát beavatkozó (2) a gázolaj visszakeringetését vagy visszaáramlását állítja be. Ha a gázolaj hőmérséklete 30 °C felett van, a gázolaj a tüzelőanyag-tartályba áramlik; ha a hőmérséklet 15 °C alatt van, minden gázolaj visszakerül a tápkörbe. A hőmérséklet-intervallumban pedig kétirányú az áramlás.

AZ ALAPÖTLET

Az alapötlet: legyen a stekk-pumpa (a német Steckpumpe szóból magyarítva) a CR nagynyomású szivattyú! A PLD-rendszerben is „ő” volt a nagynyomású szivattyú, helye a motorblokk oldalán megvan, oldalt fekvő bütykös tengely hajtja. A PLD-nél minden hengerhez egy szivattyú tartozik. A CR-rendszernek azonban nincs szüksége valamennyi szivattyúra, kettő is elegendő. A többi hely üresen marad, le kell tömített fedéllel zárni. A bütykös tengely, ha egyben az OHV-vezérlés tengelye, így szokásos, akkor minden marad a régiben. A stekk-pumpa természetesen nem a régi, hanem új konstrukció ➋. Gyártó a Bosch 100%-os tulajdonú indiai leányvállalata, a Mico Bosch Central Factory (Bengaluru) ➌.

➋ A Bosch PF45 stekk-pumpa, 1 – nagynyomású csatlakozó, 2 – szelepház, 3 – kisnyomású csatlakozó, 4 – vezető hasáb, 5 – görgős emelő, 6 – nyomószelep, 7 – töltőszelep

➌ Bosch Mico nagynyomású szivattyú (Bosch 0414693005 DEUTZ OEM 02113694)

Az előszállító szivattyú nyomásával jut a gázolaj a mennyiségszabályozó hozamszelepbe, azon átjutva a stekk-pumpa (PF45) rugóterhelésű töltőszelepéhez ➋. A rugóerőt legyőzve, azt megemelve kerül a tüzelőanyag a dugattyú (plunger) hengerterébe. A szivattyú dugattyúja növelve a gázolajnyomást az AHP-ból az FHP felé haladva először lezárja a töltőszelepet, majd ha legyőzi a rail aktuális nyomását, megemeli a nyomószelepet és a tüzelőanyagot a railbe nyomja.

HOZAMSZABÁLYOZÁS

A stekk-pumpa szállítását ún. hozamszabályozással állítják be. Tehát a szivattyúhoz folyó gázolaj mennyiségét egy FCU vagy ZME (Zumesseinheit) nevű mágnesszelep segítségével szabályozzuk. A Deutz-motoron található Bosch hozamszelepet a címkép és a ➍ ábra mutatja. A gázolaj a tápszivattyútól a hozamszelepbe az FCU-ra szerelt nyomásmérőn keresztül jut. A hozamszelepből T-elágazón át kerül gázolaj a stekk-pumpákba. A stekk-pumpák a railhez saját bemenettel csatlakoznak. Ha az FCU (ZME) árammentes, a legnagyobb mennyiséget ereszti át, így a railnyomás is maximális lesz.

➍ Az FCU-egység, 1 – kimenet a stekk-pumpák felé, 2 – visszafolyás a tüzelőanyag-tartályba, 3 – nyomáshatároló szelep és null adagmennyiség-fojtás, 4 – gázolajbelépés az előszállító szivattyútól, 5 – FCU (ZME)

A hozamszelep belső hidraulikus kapcsolását az ➎ ábrán figyelhetjük meg. A hozamszelep vezérlőáram függvényében vett áteresztését a ➏ ábra karakterisztikája mutatja.

➎ Az FCU-egység hidraulikus kapcsolása, 1 – kisnyomá- sú gázolajbelépés, 2 – kilépés a nagynyomású szivattyúk felé, 3 – visszafolyás a gázolajtartályba, 4 – átfolyásbeállító mágnesszelep, 5 – fúvóka, 6 – kisnyomású kör mechanikus túlnyomásszelep (nyitónyomás: 1,8 bar)

➏ A hozamszelep átbocsátási karakterisztikája

A mennyiségszabályzó (hozamszabályozó) mágnesszelep nyitása proporcionális, tehát a szelepemelést, így a szabaddá tett átfolyási keresztmetszetet a tekercsen folyó áram értéke határozza meg. Az áramot kitöltési tényező (PWM-jel) változtatásával állítják be ➐. Alapjárati üzemben 400–600 bar railnyomást hoznak létre. Kényszerfutás üzemállapotában (Limp-Home, Notlauf) a railnyomást a nyomáshatároló szelep állítja be (kb. 1950 bar).

➐ A hozamszelep áramszabályozása PWM-jellel

Renault-motornál 100 min-1 fordulatszámon a stekk-pumpa tápnyomása legalább 3 bar, a hozam 1,3 dm3/min; 1000 min-1 fordulaton 10 bar, a hozam 1,83 dm3/min és 2300 min-1 fordulatszámon 10 bar, a hozam 2,92 dm3/min értékű kell, hogy legyen. A railnyomás alapjáraton 400–600 bar.

RAILNYOMÁSJELADÓ

A railnyomásjeladó (RDS) érzékelője nyúlásmérő bélyegekkel ellátott membrán, melynek gázolajnyomás hatására létrejövő alakváltozása (elektromos híd egyik elemeként) ellenállásváltozást eredményez. A membránlap elmozdulása 1500 bar nyomás hatására kb. 1 mm. A híd ellenállásváltozása 0– 70 mV, a jeladó tápfeszültsége 5 V, kimenő feszültsége a nyomás függvényében 0,5 V ≈ 0,0 bar; 4,5 V ≈ 5,0 bar közötti érték. A railnyomásjeladó hibája esetén a rendszer kényszerfutás üzemállapotába áll, állandó helyettesítő értékkel dolgozik. Ehhez azonban szükséges, hogy a főtengelyjeladó és a vezértengely- jeladó szinkronban fusson. Ha a motor nem indul, le kell a nyomásjeladó jeladó csatlakozóját húzni, ezek után a motor irányítóegysége – olvassuk az irodalomban – engedélyezi a motorindítást.

A nyomásjeladó becsavarásánál szigorúan tartsuk be az előírt meghúzási nyomatékot. Túlhúzással a jeladó elveszti eredeti kalibráltságát.

NYOMÁSHATÁROLÓ SZELEP

A rail másik végén találjuk a nyomáshatároló szelepet (DBV – Druckbegrenzungsventil). A mennyiségszabályozásnak nem a nyomásszabályzó szelep a beavatkozója, mint több személygépkocsi CR-rendszernél. Itt ilyen nincs, itt csak védelmi célú nyomáshatároló szelepet találunk. Vigyázzunk, mert többféle van belőle! A Deutz- és Renault-motorokon az egyfokozatú DBV 1950 bar nyomáson (max. üzemi nyomás 1600 bar), ha kinyitott, a motor leáll és nem indul újra, mert az a szelep már nem zár vissza tökéletesen, tehát egyszerhasználatos. Célja a rendszervédelem. Haszongépjármű azonban nem maradhat állva, ezért alkalmazzák a kétfokozatú nyomáshatárolót ➑, mely első lépcsőben 1950 barnál nyit, majd ha további nyomásnövekedés lép fel, akkor 800 barra redukálja a railnyomást. Megjegyezzük, hogy a Scania XPI rendszernél a biztonsági nyitás 3000 barnál történik. Az egyfokozatú nyomáshatároló és a kétfokozatú nyomáshatároló szelep között a tömítőképességében van a nagy különbség. A kétfokozatú nagy valószínűséggel tökéletesen visszazár. Igaz, nyitás után annyira felmelegszik, hogy ennek is tanácsos a cseréje.

➑ Az egy- és kétfokozatú nyomáshatároló szelep felépítése

A CR-INJEKTOR

A CRIN II injektor mágnesszelepes: nyitó- (meghúzási) feszültsége kb. 40 V (25 A), a tartófeszültség kb. 24 V (12,5 A), mely a ➒ ábráról leolvasható. Az injektornak nincs illesztőkódja. Az injektor kétféle töltő-, visszafolyó-csatlakozó kialakítással készül ➓. A hosszabbító csatlakozó csöves kialakítású injektornál, az injektor kiszerelése után a hosszabbító csövet cserélni kell.

➒ Injektorműködtetés, A – pilot befecskendezés, B – főbefecskendezés, C – nyitófeszültség, D – tartófeszültség

➓ Injektorváltozatok, A – külső nagynyomású csatlakozó, B – belső nagynyomású csatlakozó, 1 – elektromos csatlakozás, 2 – visszafolyás kilépő furat, 3 – porlasztócsúcs, 4 – nagynyomású csatlakozó, 5 – hosszabbító csatlakozó cső

A cikkben szereplő adatok, paraméterek a rendszerműködés megértését segítő értékek, melyeket szakirodalmi forrásokból, a legjobb tudásunk szerint adunk meg. Konkrét javításhoz, diagnosztikához, rendszerbeállításhoz mindig a gyári javítási utasításokban szereplő adatokat tekintsék mérvadónak.