DÍZEL NYOMÁSMÉRŐ IZZÓGYERTYA

Az Autótechnika olvasóinak a PSG izzógyertya nem ismeretlen, hiszen szériagyártmányú motorba építésének kezdetétől, 2007-től, számos cikkben szóltunk róla. Korban már a javítókhoz be-benézhet ilyen dízel, a PSG izzógyertyák 2010-től már a pótalkatrészpiacon is elérhetőek. A PSG, amellett, hogy klasszikus izzógyertya (a gyertyacsúcs maximális hőfoka 1100 °C), az égéstéri gáznyomás érzékelője is. A PSG a „Pressure Sensor Glow-plug” rövidítése, tehát nyomásérzékelő izzógyertya. A nyomás alakulásáról piezorezisztív érzékelője révén azonos időben küld jelet a motorirányító egységnek, 0–210 bar tartományban, nagy pontossággal. A motorirányítás a nyomásjel alapján is végzi a motorszabályozást és egyben „vigyáz” a motorra, mert ma a dízelek égéstéri csúcsnyomása a mechanikai terhelhetőség határához közel van.

Kíváncsi, nem mellesleg kiváló szakemberekből álló csapatot sikerült összehozni azért, hogy a PSG izzógyertya lelki világába kissé beljebb kerüljünk. Nem kellett más hozzá, csak PSG gyertya, PSG-vel szerelt dízelautó, gyári diagnosztika, egy kiváló autós oszcilloszkóp, csatlakozó kábelek, na meg szakemberek és egy vizsgálatra minden szempontból megfelelő hely. Kezdjük a köszönettel! A Porsche Hungária Fáy utcai oktatási központjának tanműhelyében az oktatók egy VW Tiguan 2.0 literes dízelmotorral és minden gyári információval és diagnosztikával vártak minket. Mivel látni is szerettük volna a PSG-működés „lelki világát”, ehhez oszcilloszkóp kell, a legjobb fajtából. Csak szólni kellett egy másik kíváncsi embernek, Ruzsa Jánosnak, az Autonet oktatásvezetőjének, hogy hozza el a PICO szkópot. A csemegékre „specializálódott” Ruzsa Jánosnak nem kellett kétszer mondani, hogy legyen a kis csapat tagja. Abban, hogy legyen asztalra is kitehető PSG, a Federal-Mogul, a Beru PSG kereskedelmi forgalmazója hazai képviselője, Krózser József volt a segítségünkre. Szerkesztőségünket Őri Péter és e cikk írója képviselte.

MIÉRT VAN SZÜKSÉG A PSG-RE?

A PSG minden motortervező álma, mert arról ad információt, amit eddig csak a motorkísérletek alapján, a motorindikálás mérési módszerével ismertek és a motorszabályozásba csak szimulációval tudtak átvinni. Most már a PSG révén a motorirányítás, a motorECU „látja” a nyomásfolyamatot, az indikátordiagramot, mely tulajdonképpen minden szabályozás alapinformációja.

➊

A BERU-nál (BorgWarner) a jeladó fejlesztése bizonyára egy évtizeddel is megelőzte a 2007-es évet, amikor megkezdődött a sorozatgyártás és a motorba való beépítés. Az elmúlt évtizedben már készültek a fejlesztők az Euro 6 követelményeinek a teljesítésére, a CO2 flottakibocsátás csökkentésére, melyhez tudni lehetett, hogy a PSG-re szükség lesz ➊. Egy érdekes – bizonyára már akkor is ismert – szempont is sürgette a fejlesztést. A dízelek iránti piaci igény olyan országokban is jelentősen nőtt, ahol a gázolaj minősége például az európai szabványban foglalt követelményeket (messze) nem teljesítette. A cetánszámában, kéntartalmában, más égési jellemzőiben nem szabványos gázolajakkal a dízelmotor tulajdonságai elmaradnak a tervezési értékektől. A dízelautó nem lesz olyan jó, mint amilyen lehetne. Ezen valamelyest lehet segíteni azzal, hogy a gázolaj jellemzőihez illesztik a befecskendezést, az égésfolyamat pozicionálását. Ez csak akkor lehetséges, ha a motorirányító egység (értékelő programja segítségével) látja, mit kell módosítania. Ezt teszi lehetővé a PSG.

➋

Számos dízelnél látjuk, hogy csak egy PSG van pl. egy 4 hengerű motorban. Elegendő, mert nem az adott hengert diagnosztizáljuk vele, hanem a tüzelőanyagot, az pedig valamennyi hengerben(jobbára) azonosan viselkedik. A PSG általánosan használt jeladója lesz valamennyi dízelmotornak, akármelyik országba kerül is, sőt – mert egyben kiváló hengerüzem-diagnosztika –, talán minden henger megkapja. Nem olcsó dolog, úgy 100 € körüli áron szerezhető be.

Először az USA-ba menő dízelmotorokba tették, hogy ott legyen a motor a lehető legjobb, majd a gázolajnak tűnő kuti gázolajat forgalmazó országokba, elsősorban kínai piacra kerülő dízelautókba.

A PSG érzékeli a ciklus teljes nyomáslefutását, tehát mind a négy ütemét. Ebből az indikátordiagram „megszerkesztmegszerkeszthető”. Ha van indikátordiagram, akkor az indikált középnyomás (IMEP – indicated mean effective pressure) és az égés „súlyponti” helye, a tüzelőanyag elégésének, az energia-felszabadulás 50%-át megadó főtengely szöghelyzet kinyerhető. (Egyetemistáknak: MFB – Mass Fraction Burned). A csúcsnyomás és helye, valamint a nyomásemelkedés sebessége az égésfolyamatban is rendelkezésünkre álló adatok. Az indikátordiagramhoz, az MFB meghatározásához, a csúcsnyomás pozíciójához nagyon pontosan kell tudni a felső holtpont helyét, pontosabban, mint azt egy főtengely szögjeladó adja. A diagnoszták a póluskerék jelöletlensége miatt sokszor nem is tudják, hogy annak melyik helyzete, szegmense, fel- vagy lefutó éle adja az FHP-t. A PSG viszont a reális, pontos holtponti helyzetet adja, mert amíg az indításnál csak kompresszió van, a kompresszió csúcsnyomás helye adja a felső holtpontot.

A PSG MŰSZAKI ADATAI

A jeladó karakterisztikát a ➋ ábrán mutatjuk be. Autószerelői szempontból fontos a meghúzási nyomaték, továbbá figyelmet igényel a kényes csatlakozó. A csati lehúzását is limitálja a gyártó, mintegy 10-szeri alkalomra korlátozva. A ➌ a PSG csatlakozó kábeleit mutatja. 

➌ és ➍

A MÉRÉS

Először kíváncsiak voltunk arra, hogy mit lát a soros (OBD-n keresztüli) gyári diagnosztika a PSG-jelből. Élő adatként látjuk a csúcsnyomás értékét ➍. Természetesen csak egy hengerhez tartozik érték, mert a motorban egy PSG izzógyertya van. Gázadásra természetesen megnő a nyomás. A Tiguan motorján is van üresjárati kipörgésgátlás, amit a vizsgálat előtt és az egyébként értelmetlen füstölésmérés (DPF-es az autó) előtt ki kell oldani. A vizsgálathoz a mérési rácsatlakozás az első lépés ➎.

➎

Azért, hogy a PSG-jelhez hozzáférjünk, „Y” kábelt csatlakoztattunk rá. Így már mehetett a feszültségjel a PICO-hoz. Kábelmegszúrással is lehetett volna jelet venni, de ez az elegáns megoldás. Azonnal megjelent a csatolt laptopon a nyomásjel. Akkor ér igazán valamit, ha tudjuk is, hogy mennyi a nyomás. A rendelkezésünkre álló jeladó karakterisztika birtokában a függőleges tengelyt – ezt a PICO felkínálja – lehet skálázni. Megoldás lehetett volna, hogy a gyári diagnosztika élőadatából kiolvassuk az aktuális csúcsnyomást, és ennek alapján állítjuk be a koordinátatengelyen a nyomásskálát. Ehhez két dolgot célszerű hozzárendelni: a common rail injektor áramfelvételi képét árammérő fogóval kinyerve és a főtengely szögjeladó jelét. A befecskendezés 2 pilot és a főadat hármasából tevődik össze ➏. Képeinken a nyomás és a befecskendezés ➐, illetve a nyomás, a befecskendezés és a főtengely szögjel együttesen jelenik meg ➑. Mivel üresjáratban készültek az oszcilloszkópfelvételek, a nyomás kis megtorpanása és utána a növekedés és az 50 bar körüli csúcsnyomás reális. Mint említettük, a kiértékeléshez kell az FHP pontos helyének az ismerete.

Látjuk, hogy a szögjeladó jelsorozatán nincs kijelölt FHP-jel. Ha ezt azonosítottuk, tudni fogjuk az előbefecskendezési szöget.

Kipróbáltuk, mit hoz a PSG még a diagnosztikusok konyhájára. A motor beindulását megakadályozva, indítómotorral forgatva, megmértük a kompresszió végnyomást ➒. Ez biztos, hogy pontos értéket ad.

➏

➐

➑

➒

A PSG a dízelmotorok többségének elmaradhatatlan jeladója, használata várhatóan teljes körűvé válik. Valószínűsíthető, hogy motoronként többet is alkalmaznak, akár minden hengerben találunk majd egyet. Ma kísérletek folynak, hogy jele alapján a töltetcsere- folyamatról, légnyelésről is információt szolgáltasson, esetleg ezzel más, ma használt jeladókat kiváltson. Két dolog kívánkozik a PSG-bemutatás végére. Aki nem feltétlen híve és nem hisz mindent el a soros diagnosztikának, hanem vallja, megmérem magam a diagnosztikai logikám és rendszerismeretem alapján, az újabb lehetőséget kapott a hibafeltáráshoz. A PSG-jeladó, mint precíz nyomásmérő, kísérletező kedvű ötletgazdáknak, diagnosztáknak megmozgathatja a fantáziáját. Vajon mire lehet még alkalmazni? Önálló jeladó, ha tápfeszültséget kap, kimenete nyomásarányos feszültséget ad ki és szinte mindegy, milyen közeggel érintkezik.

Forrás:
Dipl.-Ing. Hans Houben Beru AG:
Glow plug with integrated combustion
pressure sensor: A key component for
controlled diesel combustion. Glow
plug with integrated pressure sensor: a
key component for closed-loopcombustion
control. "The Operating
Process of the Combustion Engine",
Conference on 20 September and 21
September, 2007, Graz.
Michael Beckre et al: Estimation of
parameters in the gas exchange path
by valuation of the cylinder pressure
MTZ 2012/07-08.
Nagyszokolyai–Csütörtöki: Az izzógyertya
már nyomást is mér,
Autótechnika, 2008/6.
Nagyszokolyai: Több, mint izzógyertya,
Autótechnika, 2015/2.