Pumpe Düse Land Rover módra

(A cikk műszaki tartalma eleme az Autótechnika Akadémia PD TDI motorok szerkezete, vizsgálata, javítás, című egész napos szakmai képzésének! Bővebb információért és a jelentkezésért klikk ide!)

A rendszert elemezve - akaratlanul is - rögtön összehasonlításba bocsátkozna az ember a már sokszor nagyító alá vett Bosch rendszerrel. Mivel nem ez cikkünk tárgya, ezt a feladatot most az olvasóra bízzuk. A szigorodó környezetvédelmi előírások a Rover fejlesztőit is arra késztették, hogy a jól bevált 200 TDI és 300 TDI motorjaikat lecseréljék. Így kezdődött meg 1993-ban az új dízel-erőforrás fejlesztése, melyet aztán a BMW, a ’94-es tulajdonos váltást követően, már egyértelműen az új Land Rover 4x4 motorjának szánt.
A soros, öthengerű, 2498 köbcentis, turbófeltöltéses, közvetlen befecskendezésű dízelmotorokat szériában 1999-től az Angliában épülő Discovery és Defender modellekbe szerelték, a Lucas által fejlesztett Unit Injector, adagolóporlasztó rendszerrel. Már az ún. PRE EU3 (Euro2 normának megfelelő) modelleknél elért 1560 bar-os maximális befecskendezési nyomás is ugrásszerű növekedést jelentett a korábbi 600 bar-os (300 TDI) maximális értékhez képest.

 
A tüzelőanyag-rendszer:  A. PRE EU3 modell, 1. nagynyomású lépcső (4 bar), 
2. alacsonynyomású lépcső (0,75 bar), 3. durva szűrők, 4. szivattyú, 5. tüzelő-
anyagszivattyú-egység, 6. 0,75 bar-os visszafolyó ág (szűrőtől), 7. 0,75 bar-os
kilépő ág (szűrőbe), 8. 4 bar-os kilépő ág (hengerfejhez), 9. szűrőszellőztetés
csatlakozója, 10. tüzelőanyag-szűrő, 11. vízérzékelő, 12. tüzelőanyag-hűtő, 
13. nyomásszabályzó egység (EU3 modelleknél), 14., 16. adagolóporlasztó, 
15. nyomásszabályzó egység (PRE EU3 modelleknél)
  

Mit rejt a tüzelőanyag-tartály?

A 95 literes HMW-HDPE (High Molecular Weight - High Density Polyethylene) tartályban található az elektromos, kétlépcsős, görgőcellás tüzelőanyagszivattyú-egység, mely magában foglalja a gázolajszint-mérőt is. A gyújtás ráadása után a szivattyú működésbe lép, ám ha a motor három percen belül nem indul el, a motorirányító-egység lekapcsolja („time-out” állás). A számláló a gyújtás újbóli ráadása után természetesen újra indul. Erős ütközésnél, karambolnál az ún. ütközéskapcsoló (motortér tűzfalán található) leállítja a szivattyú energiaellátását.
A kétlépcsős tüzelőanyag-szivattyú első lépcsőben (30 dm3/h térfogatáram mellett) a gázolajat 0,75 bar nyomással keresztülnyomja a tüzelőanyag-szűrőn, mely a tartályon kívül helyezkedik el. A megszűrt tüzelőanyag visszatér a szivattyú második lépcsőjébe, ahonnan aztán 4 bar-ral (180 dm3/h térfogatáram mellett), másodszor is kilépve a tartályból, a hengerfejbe jut. A szivattyú maximális áramfelvétele 15 Amper, 12,5 Volt feszültség mellett. A gázolajszintmérő kivezetésein mérhető feszültségérték változását, egy potenciométer ellenállásának változtatásával valósítja meg. (Teli tartályhoz tartozó ellenállásérték: 15 Ohm, teljesen üres tartályhoz tartozó ellenállásérték: 245 Ohm.) A két részegységnek egy közös, négy pines, elektromos csatlakozója van; egy-egy pin a tüzelőanyag-szivattyú tápellátását, ill. testelését, míg a másik kettő a szintjeladó ki- és bemeneti jeltovábbítását szolgálja.
A tüzelőanyag-szivattyú javítása, cseréje a tartály leszerelése nélkül is kivitelezhető. A csomagtérben (három üléssoros modelleknél a harmadik üléssort kiemelve) a padlószőnyeg alatt egy hat csavarral rögzített védőlemez található. Ezt eltávolítva férünk hozzá a szivattyú elektromos csatlakozójához és a tüzelőanyagvezeték-csatlakozókhoz. Ezen a nyíláson keresztül egy speciális roveres (LRT-19-009 gyári számú) szerszámmal kiszereljük a rögzítő gyűrűt, majd kiemeljük a pumpát.

 
A tüzelőanyag-szivattyú: 1. lángizzító tüzelőanyag csatlakozó, 2. szűrőszellőztetés
csatlakozója, 3. magasnyomású elfolyó ág (≈4 bar, hengerfejhez), 4. 0,75 bar-os
kilépő ág csatlakozója (szűrőbe), 5. 0,75 bar-os visszafolyó ág csatlakozója
(szűrőtől), 6. tápvezeték, 7. rugalmas csatlakozó elem, 8. gázolajszint-mérő,
9. szívótér, 10. durva szitaszűrő, 11. gázolajszint-mérő úszója, 12. a szivattyú 
elektromos csatlakozója, 13. kétlépcsős szivattyú, 14. 0,75 bar-os visszafolyó ág,
15. elektromos csatlakozó 

A tüzelőanyag-szűrő

Az ultra-finom (3-5 mikronos részecske szűréshatárú) tüzelőanyag-szűrő a jármű hátsó részén, a tartály jobb oldalán található, az alvázhoz rögzítve. Négy csatlakozó csőcsonk található a szűrőn; egy a szivattyúból érkező 0,75 bar-os nyomású ág, egy, az ugyanezen a nyomáson lévő, de már megszűrt ág, a nyomásszabályzóból a tüzelőanyag-hűtőn keresztül befolyó ág és a szűrőszellőztetés. A szűrőberendezés szűrő része leszerelhető, cserélhető.

A tüzelőanyag-szűrő: 1. szűrőtartó,  2. rögzítő csavaranya,  3. rögzítő csavar,
4. gumitömítés, 5. vízérzékelő, 6. szűrő, 7. levegő leválasztó szelep, 8. szűrő-
szellőztetés csatlakozója, 9. alátét, 10. 0,75 bar-os befolyó ág (szivattyútól) 

Ha a szűrőből kilépő, a szivattyú második lépcsőjéhez visszafolyó ágban a nyomás nincs a 0,75±0,25 bar-os tűrésmezőben (20±5˚C-on, 11,5±0,1 V tápfeszültség esetén) a szűrőt le kell cserélnünk.
A szűrő vízleválasztására is alkalmas, a berendezés alján vízérzékelő található. A szenzorhoz három pines csatlakozó tartozik. Egyik érintkezőn kapja az akkumulátortól a tápfeszültséget, a másik érintkezőn a műszerfalon lévő visszajelző lámpához továbbít feszültség jelet, míg a harmadik a testelést szolgálja. Ha az érintkezőket gázolaj „köti össze” 15 mA áram folyik a visszajelző lámpa vezetékén, mely nem elegendő a LED kigyulladásához. Ha azonban a szenzorban lévő közeg víz, a 130 mA-s áram hatására kigyullad a figyelmeztető jelzés.

A tüzelőanyag-szűrő utáni nyomás mérése gyári szerszámokkal

 A nyomásszabályzó egység

A nyomásszabályzó egység a hengerfejen található, helyigénye miatt az ötödik henger izzógyertyája már nem fért el, tehát az öthengerű motorhoz csak négy izzógyertya tartozik. PRE EU3 modelleknél csak két csatlakozót találunk a nyomásszabályzó egységen, az egyik a befolyó-, a másik pedig a visszafolyó ág. Az EU3 (Euro 3 normának megfelelő) modelleknél ez kiegészül a befecskendező szelepektől visszafolyó tüzelőanyag-csatlakozással. A nyomásszabályzó egység cseréje vagy kiszerelése esetén a hengerfej és az egység közti fém tömítést minden esetben ki kell cserélni!
A nyomásszabályzó szelep az egység alsó részén található. Feladata a szivattyú által előállított nyomás 4 bar értéken tartása. Ha a nyomás 4 bar fölé emelkedik a szelep kinyit, és a gázolaj a tüzelőanyag hűtőn és a szűrőn keresztül visszaáramlik a szivattyú nagynyomású részébe (második lépcső). A nyomásszabályzó nagynyomású (4 bar) befolyó ágára csatlakoztatva a nyomásmérőnket, ellenőrizhetjük a szivattyúnk helyes működését. Ha nem teljesíti a 4,0±0,1 bar-os tűrést (20±5˚C-on, 11,5±0,1 V tápfeszültség esetén) a tüzelőanyag-szivattyút cserélnünk kell.

A nyomásszabályzó egység alkatrészei: A. PRE EU3 modell, 1. fémtömítés, 2. ház,
3. rögzítő csavar, 4. befolyó ág csatlakozója (≈4 bar), 5. visszafolyó ág csatlakozója
(tüzelőanyag-hűtőhöz), 6. hőmérséklet-érzékelő, 7. tömítés, 8., 11., 12. O-gyűrű,
9. Seger-gyűrű, 10. nyomásszabályzó szelep, 13. finomszűrő, 14. a befecskende-
zőktőlvisszafolyó ág (EU3 modelleknél), 15. ház (PRE EU3 modelleknél)
 

A tüzelőanyag-hűtő

A tüzelőanyag-hűtő a szívócső oldalára szerelt. Feladata a hengerfejtől visszafolyó tüzelőanyag hűtése. A hűtő termosztátja 70˚C-on nyit. A tüzelőanyag-hűtő alkalmazása elengedhetetlen, mivel a felhevült gázolaj a szűrőt és a gázolaj szintjelzőt károsíthatja, illetve a tüzelőanyag megfelelő hőmérsékleten tartása az emissziós követelmények teljesítésénél is nagy jelentőséggel bír.

 
A tüzelőanyag-hűtő
 

Az UI-befecskendező (Lucas EV1)

Az adagolóporlasztó belsejében dugattyú állítja elő a befecskendezéshez szükséges nagy nyomást. Dugattyúját a vezérműtengelyről himba működteti. A dugattyú felfelé haladása közben, a hengerfejben lévő csőből a nyomótér 4 bar nyomáson feltelik tüzelőanyaggal. Amikor a dugattyú lefelé halad, elzárja először a befolyó ágat, ám ameddig a mágnes szelep nyitva van a gázolaj a visszafolyó ágba áramlik ki az adagolóporlasztóból. Amikor a mágnes szelep elzárja a visszafolyó tüzelőanyag útját, megkezdődik a nyomásfokozás, majd 270 és 440 bar között a szeleptű elemelkedik a szelepülékről, megkezdődik a porlasztás. A maximális befecskendező nyomás PRE EU3 modellek esetén 1560 bar, EU3 modelleknél 1750 bar. A mágnes szelep zárásához szükséges 8 Amperes áramerősség a zárást követően lecsökken, a tartóáram 4 Amper lesz. Így elkerülhető a tekercs és a szelep túlzott felmelegedése, mitöbb, ezzel gyorsabb szelepnyitást ér el. Az áramfelvétel korlátozását a megfelelő feszültségértékek beállításával éri el a motorECU-egység.

Az adagolóporlasztó: 1. lökőrúd, 2. tekercs, 3. szelepülék, 4. mágnesszelep,
5.,6.,13. tüzelőanyag-csatorna, 7. szelepvezető, 8., szeleptű, 9., 11. rugótányér,
10. visszatérítő rugó, 12. dugattyú, 14. visszacsapó-szelep, 15. szervo-dugattyú
 

1500 min-1 fordulatszám eléréséig a befecskendezési ütem alatt a mágnes szelep kétszer nyit és zár, az egyébként keményen járó közvetlen befecskendezéses dízelmotor zajának csökkentése érdekében.
A befecskendezőszelepek cseréjekor, ki és beszerelése esetén az olajteret és a 4 bar-os tüzelőanyag-rendszert elválasztó O-gyűrűt, és az égésteret és a 4 bar-os rendszert elválasztó alátétet minden esetben az előírt szerszámmal ki kell cserélni! (Az O-gyűrű felhelyezésekor nem csavarodhat meg!)

 
Az adagolóporlasztó szerelése: 1. Rögzítő csavar (Meghúzási nyomaték: 32Nm),
LRT-12-154/1: gyári kiszerelő szerszám
  

Kódolt befecskendező szelepek

Az adagolóporlasztókat nagyon kis tűréssel állítják elő. Mivel ez a megkívánt adagolási pontossághoz nem elegendő, az elektronika segítségével korrigálnak ezen. A tökéletes korrekció elérése érdekében a befecskendező szelepeket a 256 tűrésmező egyikébe sorolják be. A „hovatartozásukat”, az öt karakterből álló betűkódot a mágnesszelep házán tüntetik fel. Az első két betű az ideális befecskendezés-kezdettől való eltérésről, a második kettő az ideális befecskendezés-befejezéstől való eltérésről ad információt, míg az ötödik betű (A, B vagy C) az alapjáraton mért értékektől való eltérésről tájékoztat. A betűkódot a motorECU-ba be kell programoznunk, így tudja csak az ECU elektronikusan kiegyenlíteni a szerkezet tűrésekből adódó eltéréseit. Ezt a metódust mind az új, mind pedig az esetlegesen, motoron belül felcserélt befecskendezők esetén el kell végezni! A kódok nem szekveciálisan, nem sorba rendezve következnek AA-tól ZZ-ig. A kódtábla kialakításakor az adott értékhez véletlenszerűen sorsoltak betűkódot, tehát ebből a kódból nem állapítható meg az, hogy két befecskendező szelep közül egyik, vagy a másik pontosabb-e; ezt csak az ECU tudja.

Az EUI betűkódjának kialakítása: 1. Általános szelepnyitás, -zárás, 2. Zárási idő
maximális tűrése, 3. Nyitási idő maximális tűrése, 4. Ideális szelepnyitás, -zárás

 

A páratlan hengerszámból adódó probléma és a roveres megoldás

Öt henger esetében mindegyik henger más és más főtengelyfoknál éri el a felső holtpontját. Azért, hogy gyorsan meghatározhatóvá tegyék azt, hogy az adott henger éppen a sűrítési ütem végén, vagy a kipufogás végén jár-e, a kettőstömegű lendkereket a kerülete mentén 10 fokokként, radiális irányba megfúrták. Harminchat lyuk helyett azonban csupán harmincegy lyukat fúrtak, ötöt véletlenszerűen elosztva kihagytak a kerületen. Legkésőbb a második „kihagyás” után az ECU már meg tudja határozni a főtengely elfordulási szögét, mi több ismeri ezáltal az adott dugattyú sebességét is. Mivel a sűrítési ütem végén levő hengerben az összenyomott levegő jelentősen lelassítja a dugattyút, a sebességkülönbségből meg tudja határozni a vezérlőegység, hogy éppen melyik felső holtpontját éri el az adott dugattyú. A felsőholtpont-jeladó zavart, vagy hiányzó jele esetén a motor nem indul be.

Néhány szerelési tanács

Ha úgy döntünk, hogy szerelünk, nem árt egy-két alapvető instrukciót betartanunk. Ha nyitott a tüzelőanyag-rendszer, ügyeljünk arra, hogy a szerkezetbe ne kerülhessen szennyeződés, mivel nincs lehetőség a szennyezett tüzelőanyag-csatornák tisztítására, a bejutott szennyeződés pedig könnyedén tönkre teheti a befecskendező szelepünket. A szétszerelt hengerfejet tilos bármilyen tisztítóberendezésben tisztító folyadékkal mosni! A rendszert megbontás után légteleníteni kell. A következő procedúra követendő akkor is, ha a rendszer levegőt szívott be.
            1. 15 másodpercre vegyük le a gyújtást!
            2. Adjuk rá a gyújtást és várjunk három percig!
            3. Teljesen benyomott gázpedál mellett indítsuk el a motort!

Ekkor az ECU-ban bekapcsolódik a légtelenítő funkció, 10 motorfordulat után négyszer a maximális tüzelőanyag-mennyiséget fecskendezi be. A levegő a befecskendező szelepeken át, távozik a rendszerből. Ha a motor nem indul be, ismételjük meg az eljárást! Hibátlan rendszer esetén ne folytassuk le ezt a metódust, mert ebben az esetben a motor feltöltődik gázolajjal!
Bár nem tértünk ki a gázpedálút-jeladó működésére, megemlítünk egy tipikus hibát, amit a motorirányító-egység ritkán tárol el. Ez a gázpedálút-jeladó egy kétutas (későbbi modellek esetén háromutas) potenciométer, melynél az egyik út esetében a feszültségjel 0-ról 5 Voltra emelkedik, míg a másik út esetében 5 Voltról 0-ra csökken lineárisan.

A gázpedálút-jeladó feszültségjele: A. 1. érzékelő jele, B. 2. érzékelő jele,
C. 3. érzékelő jele (későbbi modelleknél!), D. feszültség [V], E. potenciométer
szögelfordulása [º] (≈pedálút), F. teljesen benyomott pedálhoz tartozó
szögelfordulás-mező

Teljes kiesését könnyedén felismerhetjük, ugyanis ekkor a motorunk csupán alapjáraton jár, hiába nyomjuk be a gázpedált. De mielőtt kicserélnénk a jeladót, ellenőrizzük, hogy megkapja-e a megfelelő tápot (5,0 Volt), illetve azt, hogy az ECU-ba menő vezetékekben nincs-e szakadás, esetleg zárlat.
Nehezen felismerhető viszont az a probléma, melyet a potenciométer csúszópályáinak berágódása, elkoszolódása, eloxidálódása eredményez. Rövid jelkiesés esetén a motor megtorpanással válaszol. Ez a hiba nagyon ritkán olvasható ki a hibakódtárolóból. Ebben az esetben két lehetőségünk marad a diagnosztika elvégzésére:
                   1.Lassan benyomott gázpedál mellett hallgatjuk a motort,
                       megkeressük a megtorpanáshoz tartozó gázpedálállást, és/vagy
                   2.a metódus közben oszcilloszkópon vizsgáljuk a gázpedálút-jeladó
                       feszültségjelének lefutását.

Bármilyen, a jelben jelentkező zavar esetén a jeladót cserélni kell.