DIZEL YAKIT SISTEMLERI ve COMMON RAIL-2015

Transkript

MARMARA ÜNİVERSİTESİ
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
MAKİNE MÜHENSİLİĞİ BÖLÜMÜ
SIKIŞTIRMA İLE
ATEŞLEMELİ MOTORLAR
Common Rail Enjeksiyon Sistemleri
Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR
Dizel Enjeksiyon Sistemleri
HATIRLATMA
What Are Diesel Engine Advantages and Disadvantages?
A diesel engine has several advantages compared to a similar size gasolinepowered engine including:
1. More torque output
2. Greater fuel economy
3. Long service life
A diesel engine has several disadvantages compared to a similar size
gasoline-powered engine including:
1. Engine noise, especially when cold and/or at idle speed
2. Exhaust smell
3. Cold weather startability
4. A vacuum pump is needed to supply the vacuum needs of the heat,
ventilation, and air conditioning system
5. Heavier than a gasoline engine.
Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri
Bir dizel yakıt enjeksiyon sisteminde, yakıt beslemesi ve dağıtımı düşük ve yüksek
basınç dağıtımı olmak üzere ikiye ayrılır. Dizel enjeksiyon sistemi genellikle aşağıdaki
ana bölümlerden oluşur:
 Yakıt deposu, besleme hatları, yakıt filtresi, besleme pompası (ya elektrik tipi ya da
mekanik tip), yüksek basınç pompası ve yüksek basınç borusunu içeren Yakıt
Dağıtım Sistemi
 Kızdırma bujileri ve kızdırma bujisi kontrol ünitesini (ya motor kontrol
modülünün içine yerleştirilmiş ya da ayrı) içeren Marş Yardımcı Sistemi
 Hava Filtresi ve Egzoz Gazı Devridaimini içeren Hava Emme Sistemi
 Egzoz Sistemi, Oksidasyon Katalizörü ve Partikül Filtresi (CRDI tipi
motorlarda)
 Sensörleri ve Aktüatörleri (yalnızca elektronik kontrollü distribütör pompası ve
CRDI) içeren Elektronik Kontrol Sistemi
 Vakum Sistemi
Kia, Dizel Motor, 2007
Motorin (Dizel Yakıtı)
EN 590 Normuna Uygun Motorin: Bu standart dizel yakıtlarının; alevlenme
noktasını, su içeriğini, kükürt oranını, yağ oranını, yoğunluğunu, viskozitesini,
setan sayısını ve indeksini hem sıcak hem de kuzey kutbu iklimlerindeki
koşullara göre belirtir.
Motorinin Özellikleri

Fazla kükürt içermemelidir.

Kalorisi yüksek olmalıdır.

İyi bir uçuculuğu olmalıdır.

Viskozitesi istenilen değerde olmalıdır.

İyi bir setan sayısı olmalıdır.

Soğukta
çalışmayı
engellemeyecek
donma noktası değerine sahip olmalıdır.

Yağlayıcı özelliği olmalıdır.
Setan Sayısı: Setan sayısı ilk
kendiliğinden
tutuşma
anını
karakterize etmektedir. Belli şartlarda
çalıştırılan bir motorda kullanılan
dizel yakıtının setan sayısı arttıkça
tutuşma
gecikmesi
azalacaktır.
Soğukta çalışma ve ilk ateşleme
durumunda yüksek setan sayısı
istenmektedir.
The mass-specific and volume-specific heat
values and densities of various fossil fuels
Bernd Heißing | Metin Ersoy (Eds.); Chassis Handbook - Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives With 970 figures
and 75 tables; 1st Edition 2011
Dizel Yakıtının Özellikleri
multi-invest-projektmanagement-ag.com
FUEL TANK AND LIFT
PUMP
A fuel tank used on a
vehicle equipped with a
diesel engine differs from
the one used with a
gasoline engine in several
ways, including:
 A larger filler neck for
diesel fuel.
 No
evaporative
emission control devices
or charcoal (carbon)
canister.
Yakıttaki kirletici maddeler, enjeksiyon sisteminde hasara neden olabilir.
Bundan dolayı, enjeksiyon sisteminin gereksinimleriyle uyumlu olan bir yakıt
filtresi kullanmak gerekir, aksi takdirde kusursuz çalışma ve uzun servis
ömrü garanti edilemez. Dizel yakıtı, suyu ya bağlı şekilde (emülsiyon) ya da
serbest
şekilde (örneğin sıcaklık değişimine bağlı olarak suyun
yoğunlaşması) içinde barındırır. Bu su enjeksiyon sistemine girerse, korozyon
sonucu hasara yol açabilir.
Su Ayırıcısı Uyarı Lambası
Sayısı giderek artan, binek araçlarda kullanılan dizel motorlar, sürücüye yakıt
filtresindeki suyun ne zaman boşaltılacağını gösteren bir otomatik uyarı
sistemi ihtiyacı ortaya çıkmıştır.
Su Tahliye İşlemi
Dizel enjeksiyon sisteminin su hazneli yakıt filtresine ihtiyacı vardır, bu
haznedeki su düzenli aralıklarda veya su ayırıcısı uyarı lambası yandığında
boşaltılmalıdır. Su haznesinden suyu boşaltmak için tahliye tapası açılır. Hiç
su çıkmazsa, filtre elemanının üst kısmındaki hava alma tapası açılıır.
Havanın Boşaltılması
Dizel sistemde herhangi bir parçanın değiştirilmesi durumunda, sistemdeki havanın
boşaltılması gerekir. Sistem içerisinde hava olursa, motorun çalışması zorlaşır veya
motor vuruntulu çalışır. Hava boşaltma işlemi, modelden modele değişir.
Basınç Boşaltma Valfi
Belli filtrelerde (örneğin Bosch CRDI), yakıt filtresi grubunun üzerine yerleştirilmiş
bir basınç boşaltma valfi bulunur. Filtre içinde ya da dışında bir tıkanıklık olması
durumunda, basınç boşaltma valfi açılır, böylece yakıtın yakıt deposuna geri akmasına
izin verir.
Not: Dizel motorda yakıt sisteminin havası nasıl alınır?
Aracın yakıt deposu tamamen boşalacak olursa yakıt sistemi hava yapar. Hava yapan
bir motoru çalıştırabilirsiniz ancak bu işlem biraz güç olur. Motorun birkaç kez marş
yapılması gerekebilir. Bu bağlamda bir hatırlatma yapmakta yarar görüyorum. Sakın
kontak anahtarını marş/start konumunda uzun süre tutmayınız. Çünkü direkt olarak
çekilen aşırı akım aküye zarar verebilir.
Dizel araçlardaki ön ısıtma sistemi nasıl çalışır?
Dizel motorların soğuk hava koşullarında çalışmasını kolaylaştıracak bir sistem
ön ısıtma sistemidir. Ön ısıtma; dizel motorun iyi çalıştırma
karakteristiklerinin bir sonucu olarak, sadece + 9 °C’nin altındaki sıcaklıklarda
gereklidir. Kontrol ünitesi sıcaklık sinyalini, soğutma suyu sıcaklık
sensöründen alır. Ön ısıtma süresi, alınan bu sıcaklık sinyalinin seviyesine
bağlıdır. Ön ısıtmanın çalıştığı, gösterge tablosuna yerleştirilen ısıtma bujileri
uyarı ışığı tarafından sürücüye bildirilir. Normal buji ısıtması ise; motor
çalışmaya başladıktan sonra ön ısıtmayı normal ısıtma takip eder. Bu sayede,
motorun çalışmasından hemen sonra daha etkin bir yanma sağlanarak, motor
gürültüsü azaltılır, rölanti kalitesi geliştirilir ve hidrokarbon emisyonları
azaltılmış olur. Ön ısıtmaya bakılmaksızın, normal ısıtma her zaman yapılır.
Normal buji ısıtması motor devri 2500 d/d’ye gelince kesilir ve en fazla 4
dakika devam eder.
Özetle, dizel motorlarda öncelikle ön ısıtma işlemi yapılır. Motor çalıştıktan
sonra normal ısıtma işlemi devreye girer. Ön ısıtma motorun çalışmasını
kolaylaştırırken, normal ısıtma işlemi ise; etkin bir yanma, motor gürültüsünü
azaltma, rölantiyi iyileştirme ve hidrokarbon emisyonlarının azaltılması için bir
süre daha devam eder.
Dizel araçlardaki ön ısıtma sistemi:
Kızdırma/Isıtma Bujileri: Düşük hava sıcaklıklarında, 850 °C'ye
kadar ısınarak motorun çalışmasını kolaylaştırır.
Kızdırma Bujisi - Ön Isıtması: Dizel motorlarda, +9 °C’nin
altındaki sıcaklıklarda gereklidir. Kontrol ünitesi sıcaklık sinyalini,
soğutma suyu sıcaklık sensöründen alır. Ön ısıtma süresi, alınan bu
sıcaklık sinyalinin seviyesine bağlıdır.
Kızdırma Bujisi - Normal Isıtması: Motor çalışmaya başladıktan
sonra ön ısıtmayı normal ısıtma takip eder. Bu sayede, motorun
çalışmasından hemen sonra daha etkin bir yanma sağlanarak,
motor gürültüsü azaltılır, rölanti kalitesi geliştirilir ve hidrokarbon
emisyonları azaltılmış olur.
Abdullah Demir, otohaber
Kızdırma bujisi direnci
Kızdırma bujisi, direnç ölçülmeden
önce bir fırçayla temizlenmelidir.
Ölçülen direnç sonsuzsa, kızdırma
bujisi bozulmuştur. Ölçülen direnç
çoğunlukla 1 Ohm'un altındadır (daha
detaylı bilgi için ilgili aracın
Tamir/Atölye/Onarım
Kitabına
bakılmalıdır).
Tipik kızdırma bujisi arızaları:
• yanlış enjeksiyon zamanlaması,
• yanlış enjektör püskürtme şekli,
• yanlış yakıt dağıtımı,
• piston segmanları veya supap
kılavuzundaki yağ sızıntısından
kaynaklanan
tamamlanmayan
yanma sebebiyle meydana gelir.
Yeni Nesil Dizel Motorlarda Kızdırma Kontrolü
Kızdırma işlevinin temel görevi, yanma odasını önceden ısıtmaktır, böylece düşük
sıcaklıklarda motorun hızlı ve güvenli çalıştırılması sağlanmış olur. Kızdırma,
partikül ayırıcının yenilenmesiyle de devreye sokulabilir. Kızdırma işlevinin beş
farklı alt işlevi vardır:
1. Ön ısıtma
2. Marş hazırlık kızdırması
3. Marş kızdırması
4. Çalıştırma sonrası kızdırma
5. Orta seviyede kızdırma
Ön ısıtma: Kontak anahtarı açıldığında, ön ısıtma başlar. Kızdırma süresi, soğutma
suyu sıcaklığına bağlıdır ve ısınmış bir motor için bu süre 0'dır.
Marş hazırlık kızdırması: Ön ısıtma tamamlandığında, marş hazırlık kızdırması
başlayacaktır. Marş için bekleyen kızdırma bujilerini sıcak tutmak için kullanılır.
Belli bir süre sonra marş hazırlık kızdırması kapatılır. Motor çalıştırıldığında, yerine
marş kızdırması başlar.
Marş kızdırması: Motor çalıştırıldığında, marş kızdırması devreye girer ve soğutma
suyu sıcaklığı düşüktür. Motorun çalıştığı algılandığında, kapatılır ve kızdırma
sonrası ile değiştirilir.
Yeni Nesil Dizel Motorlarda Kızdırma Kontrolü
Çalıştırma sonrası kızdırma: Motorun çalıştığı algılandığında, çalıştırma sonrası
kızdırma, marş kızdırmasından görevi devralır. Bu, yanlış ateşlemeyi azaltmak ve
yanma, yakıta sorunsuz bir ateşleme sağlamak için henüz yeterli ısıyı üretemediğinde,
yanma odasının ısıtıldığından emin olmak için daha düzgün bir çalışma sağlar. Soğutma
suyu sıcaklığına bağlı olarak, belli bir süre sonra çalıştırma sonrası kızdırma kapatılır.
Motor devri ya da enjekte edilen yakıt miktarı sınırı aştığında da kapatılır. Motor devri
ya da enjekte edilen yakıt miktarı tekrar sınırın altına düşerse, çalıştırma sonrası
kızdırma, soğutma suyu sıcaklığına bağlı olan sürenin dolmaması şartıyla tekrar
devreye girecektir.
Orta seviyede kızdırma: Yakıt miktarı düşük olduğunda ya da motor freni sırasında
(yakıt miktarı=0), yanma odasının soğumasını azaltmak için, orta seviyede kızdırma
işlemi devreye sokulabilir. Bu, tekrar hızlanırken, mavi dumanı azaltacaktır. Orta
seviyede kızdırma işlevi, partikül filtresi yenilendiğinde ve motor yükünün oldukça
düşük olduğu sürüş koşulları altında da devreye girebilir. Kızdırma bujilerinin yüksek
güç tüketimi jeneratördeki yükü artırır, bu da motordan onu çalıştırması için daha fazla
tork talep eder. ECM, enjekte edilen yakıt miktarını artırarak, torkun artan
gereksinimini dengeleyecektir. Sonuç, yüksek egzoz sıcaklığı ve partikül ayırıcının içine
olan yüksek bir egzoz akışıdır. Orta seviyede kızdırma işlevi, motor yükü yüksek
olduğunda, yenilenme için yine devrede kalacaktır.
Orta seviyede kızdırmanın devreden çıkarılması: Motor yükü yüksek olduğunda,
orta seviyede kızdırma devreye girmeyecektir.
HATIRLATMA: Kısaca dizel motorlarda yanma
Dizel motorlarda yanma olayı püskürtme ile
başlayıp, pek çok sayıda değişkenin topluca
etkisi altında cereyan eden ve gerçekte egzoz
içinde bile kısmen devam eden karmaşık bir
olaydır. Yanma olayı dört ayrı safha halinde
gerçekleşmektedir. Bunlar; tutuşma gecikmesi,
ani yanma, kontrollü yanma ve art yanma
safhalarıdır. Dizel motorlarında yanma olayının
başlangıcı
kendi
kendine
tutuşma
ile
sağlanmaktadır. Reaktif bir karışım belirli bir
basınç ve sıcaklığa ulaşıp bu şartlarda
bekletilince bir süre sonra kendi kendine
tutuşabilmektedir.
Abdullah Demir, otohaber
Egzoz Gazı Devridaimi (EGR)
CRDI sistemlerinde EGR
EGR
Silindire alınan havanın içerisinde, %78 oranında Azot (N2) ve %21
oranında Oksijen (O2) vardır. Azot gazı, zehirsiz ve zararsız bir gazdır.
Yüksek sıcaklık ve basınç altında oksijenle birleşerek “Azotoksit” gazlarını
oluşturur. Bu gaz, zehirli ve tehlikeli bir gazdır. Motorlarda, yanma
veriminin yüksek olduğu zamanlarda; yanma odasındaki sıcaklık ve
basınç değerleri de yüksektir. Bu devir aralıkları torkun da yüksek
olduğu zamanlardır. Bu koşullar azot gazlarının serbest oksijenler ile
tepkimeye girmesine yol açar. Böylece azot oksitler oluşur. NOx’ler
sıcaklık ve basınca bağlı olarak artar veya azalırlar. Bazı motorların genel
dizaynlarından kaynaklanan NOx oluşum miktarları, istenilen değerlerin
üzerindedir. Bu tip motorların performanslarını etkilemeden, düşük ve
orta yük devirlerinde, yanma odalarındaki sıcaklığı düşürmek ve yanma
verimini etkilemek gerekir. Bu amaçla silindir içerisine, egzoz gazının %5
- 15’i alınır ve yanma sonu sıcaklığı düşürülür. Bu işlemi EGR sistemi
yapar.
Abdullah Demir, Otohaber
EGR (dvm.)
Bu sistem, pnomatik veya elektronik kontrollü olabilmektedir. Günümüzde daha çok
motor yönetim sistemine entegre edilmiş elektronik EGR sistemleri kullanılmaktadır.
Elektronik kontrol ünitesi, birinci koşul olarak soğutma sıvısı sıcaklığının belli bir
değeri geçmesi ve kısmi yük konumunda EGR valfine etki ederek egzoz dönüşümünü
başlatır. Tam yük konumlarında ve motorun ısınması sırasında sistem çalışmaz.
Bazı motor yönetim sistemlerinde, oksijen sensörü ve hava kütle ölçer (hava
debimetresi) bilgilerinden motor koşulları tespit edilir. Buna göre, elektronik kontrol
ünitesi tarafından üretilen bir sinyal aracılığıyla EGR valfinin çalışması optimum
düzeyde tutulur. Ayrıca EGR valfi üzerindeki konum potansiyometresi, elektronik
kontrol ünitesine valfin konumunu bildir. Böylece doğru kararın verilmesi sağlanır.
Harici yöntemle EGR uygulaması ile pompalama kayıplarının azaltılması mümkündür.
Harici yöntemle EGR uygulamasında, egzoz kanalından emme kanalına kontrollü bir
bağlantı yapılır. Bu yöntem ile sağlanan NOx emisyonlarındaki düşmenin yanı sıra, emme
kanalında egzoz gazı oranı artırıldığından istenen taze dolgu miktarı için gerekli olan
gaz kelebeği konumu daha açık olacağından, pompalama kayıpları azalır ve kısmi yükte
verimde bir artış beklenebilir.
EGR sisteminde en yaygın arızalardan biri EGR valfinin tıkanması. EGR valfinin
tıkanmasında en belirleyici etkenler, kalitesi düşük ya da tavsiye edilmeyen yakıt
kullanılmasıdır. Ayrıca aracın yakıt deposu seviyesinin çok düşük olduğu
kullanımlarda EGR arızalarını tetikleyebilir.
Abdullah Demir, Otohaber
Hava kontrol valfi
Dizel motorlarda neden “hava kontrol valfi” kullanılır?
Hava Kontrol Valfi (Selenoid kontrollü)
Hava kontrol valfinin amacı, egzoz gazı devridaim oranını artırmak için emme
manifoldundaki aşırı basıncı azaltmaktır. Hava kontrol valfi, hava kontrol valfi
selenoidinden vakumunu alan bir kontrol valfi aktüatörü tarafından kontrol
edilir. Hava kontrol valfi düşük motor devirlerinde çalıştırılır ve motor
durdurulduğunda kapanır.
Hava Kontrol Valfi (DC Motor kontrollü)
Partikül filtreli araçlarda, DC motor kontrollü hava kontrol valfi kullanılır.
Selenoid kontrollü tiple fonksiyonları aynıdır. Partikül filtresinin yenilenmesi
için; ECM/PCM, valfi kısmen kapatır, böylece emilen hava miktarını azaltır ve
kurum partiküllerinin yanması için gereken yüksek egzoz sıcaklıklarının elde
edilmesini sağlar.
Vakum pompası
Benzin motorlu araçlar, vakum kaynağı olarak kullanılan yüksek
giriş manifoldu basıncına sahiptir. Bununla birlikte, sıkıştırma ile
ateşleme döngüsüyle çalışan dizel motorlar, aynı düzeyde
manifold basıncı üretmez. Bu nedenle, dizel motorlara, yardımcı
vakum pompaları takılmalıdır. Bu pompalar, Egzoz Gazı
Devridaimi (EGR) gibi aktüatör ve servo frenleri (güçlendirici)
çalıştırmak için gerekli vakumu sağlar. Pompa, ya motorun kam
mili tarafından tahrik edilir, ya da alternatöre bağlanır.
Eksantrik olarak yerleştirilmiş bir rotor, özgün bir profilin
etrafında dönen kanata yön verir. Kanadın her bir ucunda, yüzer
uçlar sızdırmazlık özelliği sağlar. İç parçaları yağlamak ve
hareketli kısımların sızdırmazlığını sağlamak için pompaya, motor
yağlama devresi yoluyla yağ beslemesi yapmak gerekir.
YAKIT POMPALARI
Dizel motorlarda sırasıyla; sıralı (sıra tipi), dağıtıcı/distribütör pompa (yıldız
pompa) ve Common Rail enjeksiyon teknolojileri kullanıldı. 1985’li yıllarda dağıtıcı
ve sıralı pompalar için ilk elektronik kumanda sistemleri piyasaya sürüldü.
Akabinde 1989’da dizel motorlarda direk enjeksiyon için ilk eksenel piston
pompası kullanıldı. Bu yeni teknoloji, yakıtın yaklaşık 1000 bar civarı yüksek
basınçta doğrudan silindire püskürtülmesine, bu şekilde özellikle etkili bir yanma
elde edilmesine olanak tanıdı. Bu da düşük yakıt tüketimi ve emisyonlarla birlikte
daha iyi yüksek güç ve tork çıkışı ile daha iyi hızlanma anlamına geliyordu. 2003
yılında “piezo” enjektörlere sahip Common Rail enjeksiyon sistemi piyasaya sürüldü.
Önceki modellerle kıyaslandığında, bu sistem, dizel motorun yakıt tüketimini ve
egzoz emisyonlarını düşürürken motor gürültüsünü de azalttı.
Ekonomik, çevre dostu dizel motorlar için daha iyi verim Azot Oksit (NOX)
emisyonlarının daha fazla düşürülmesi gerektiği anlamına gelen Euro 5’ten Euro 6
emisyon standardına geçişle birlikte son yıllarda yakıt tüketimini düşürme
hedefleri de daha sıkı hale geldi. Dizel yakıt sistemleri üzerine çalışan mühendisler
halen, daha katı emisyon sınırlarını karşılamak ve yakıt tüketimiyle karbondioksit
(CO2) emisyonlarını daha da düşürmek amacıyla 2000 bar’dan daha fazla basınç
üretebilen enjeksiyon sistemleri üzerinde çalışmaktadırlar.
Otoguncel
Figure: A typical distributor-type diesel injection pump showing
the pump, lines, and fuel filter.
Sıra tipi (Sıralı tip) yakıt enjeksiyonu pompası
In-line fuel-injection pump with
mechanical (flyweight governor)
1 Fuel tank,
2 Governor,
3 Fuel-supply pump,
4 Injection pump,
5 Timing device,
6 Drive from engine,
7 Fuel filter,
8 Vent,
9 Nozzle-and-holder assembly,
10 Fuel return line,
11 Overflow line.
Automotive Handbook
Figure: A typical injector-pump-type automotive diesel fuel injection system
Sıra tipi (Sıralı tip) yakıt enjeksiyonu yakıt kontrolü
Fuel-delivery control in the in-line fuel-injection pump
1 From fuel gallery,
2 To nozzle,
3 Barrel,
4 Plunger,
5 Lower helix,
6 Vertical (stop) groove.
Automotive Handbook
YÜKSEK BASINÇ POMPASI (ELEKTRONİK/MEKANİK ÜNİTE POMPA)
Ortak raylı yakıt enjeksiyon sistemlerine benzer olarak, özellikle orta sınıf ticari araçlar
ve iş makinalarında pompa-yüksek basınç borusu-enjektör adı verilen yakıt enjeksiyon
sistemleri de yoğun olarak kullanılmaktadır. Bu tür yakın enjeksiyon sistemlerinde,
uygulamaya bağlı olarak elektronik ya da mekanik yüksek basınç pompaları
kullanılmaktadır.
Pompa-Boru-Enjektör (PLN) Yakıt Enjeksiyon Sistemi
In-line control-sleeve fuelinjection pump
In-line control-sleeve pump
1 Pump plunger,
2 Control sleeve,
3 Control-sleeve adjustment shaft,
4 Control rack.
Automotive Handbook
Distribütör tip yakıt enjeksiyonu pompası
Distributor Injection Pump
•
•
•
•
•
A distributor diesel injection pump is a high-pressure
pump assembly with lines leading to each individual
injector.
The high-pressure lines between the distributor and
the injectors must be the exact same length to ensure
proper injection timing.
The injection pump itself creates the injection advance
needed for engine speeds above idle and the fuel is
discharged into the lines.
The high-pressure fuel causes the injectors to open.
Due to the internal friction of the lines, there is a slight
delay before fuel pressure opens the injector nozzle.
Figure: A schematic of a Stanadyne diesel fuel injection
pump assembly showing all of the related components.
Distributor-type fuel-injection pump (VE)
VE Distributor-type fuelinjection pump (basic
version).
1 Vane-type supply pump,
2 Governor drive, 3 Timing
device, 4 Cam plate, 5
Control collar, 6 Distributor
plunger, 7 Delivery valve, 8
Solenoid-actuated shutoff,
9 Governor lever
mechanism, 10 Overflow
throttle, 11 Mechanical
shutoff device, 12 Governor
spring, 13 Speed-control
lever, 14 Control sleeve, 15
Flyweight, 16 Pressurecontrol valve.
Automotive Handbook
Radial-piston distributor pump
Fuel-injection system
with radial-piston
distributor pump
1 Engine ECU, 2 Glowcontrol unit, 3 Airmass sensor, 4 Pedaltravel sensor, 5
Nozzles, 6 Sheathedelement glow plugs, 7
Radial-piston
distributor pump with
pump ECU, 8 Fuel
filter, 9 Temperature
sensor, 10 Speed
sensor.
Automotive Handbook
Time-controlled single-cylinder
pump systems
Unit Injector (UI).
1 Return spring, 2 Pump body, 3 Pump
plunger, 4 Cylinder head, 5 Spring retainer, 6
Tension nut, 7 Stator, 8 Armature plate, 9
Solenoid-valve needle, 10 Solenoid-valve
tension nut, 11 High-pressure plug, 12 Lowpressure plug, 13 Solenoid travel stop, 14
Restriction, 15 Fuel return, 16 Fuel supply,
17 Injector spring, 18 Pressure pin, 19 Shim,
20 Injector.
Automotive Handbook
POMPA-ENJEKTÖR
POMPA-ENJEKTÖR
POMPA-ENJEKTÖR
POMPA-ENJEKTÖR
POMPA-ENJEKTÖR
Supap
Kamları
Külbütör
Enjektör
kamları
POMPA-ENJEKTÖR
POMPA-ENJEKTÖR
Püskürtme Aşamaları
POMPA-ENJEKTÖR
POMPA-ENJEKTÖR
Common Rail Doğrudan Enjeksiyon (CRDI)
Common Rail = Yüksek Basınç Akümülatörü = Rampa = Ortak Yakıt Hattı
Common Rail Doğrudan Enjeksiyon (CRDI) sistemleri
aşağıdaki ana parçalardan oluşur:
•
Motor Kontrol Modülü (ECM)
• Yüksek Basınç Pompası
• Enjektörler
• Yüksek Basınç Akümülatörü (Rail)
1. Depo
2. Alçak basınç
besleme pompası
3. Mazot filtresi
4. Yüksek basınç
pompası
5. Ortak yakıt hattı
basınç regülatörü
6. Ortak yakıt hattı
7. Enjektörler
8. Yakıt hattı basınç
kaptörü
9. Yakıt sıcaklık
kaptörü
10. Isıtma devresi
11. Soğutucu
12. Hava alma musluğu
Common-rail accumulator injection system
1 Fuel tank, 2 Filter, 3 Presupply pump, 4 High-pressure pump, 5 Pressure-control valve,
6 Pressure sensor, 7 Fuel rail, 8 Injectors, 9 Sensors, 10 ECU.
Automotive Handbook
High-pressure Common Rail
Figure: Overview of a computer-controlled high-pressure common rail V-8 diesel engine.
Common rail doğrudan enjeksiyon sistemlerinde, yüksek basınç pompası
tarafından üretilen yüksek basınç, akümülatörde toplanır. Aynı
zamanda, akümülatör, yüksek basınç pompası dağıtımına bağlı olarak
üretilen basınç dalgalanmalarını azaltır. Yakıt enjeksiyonu da yakıt hattı
hacmi tarafından sönümlenir. Bu yüksek basınç akümülatörü tüm
silindirlerde ortaktır, bu yüzden adı "Common Rail"dir. Büyük
miktarlarda yakıt alındığında bile, common rail iç basıncını pratikte
sabit tutar. Bu da enjeksiyon basıncının, enjektör açıldığı andan itibaren
sabit kalmasını sağlar.
İki farklı CRDI sistemi kullanmaktadır. Bosch ve Delphi. Sistemler, giriş
ya da çıkış kontrollü tip olarak ayırt edilebilir. Hatta ikisinin bir
kombinasyonu belirli motorlarda mevcuttur.
Giriş kontrollü sistemler, bir Manyetik Oranlama Valfi (Bosch-CRDI)
ya da yüksek basınç pompasına bağlı Emme Ölçüm Valfi (Delphi-CRDI)
kullanarak yüksek basınç pompasına giren yakıt miktarını ölçer. Çıkış
kontrollü sistemler, yakıt hattına bağlı bir Yakıt Hattı Basıncı Kontrol
Valfi (Bosch-CRDI) kullanır.
Ortak/Müşterek Hatlı Yakıt Enjeksiyon Sistemleri
Delphi
Bosch CRDI, Yakıt Dağıtım Sistemi, Düşük Basınç Dağıtımı
Bosch CRDI, Yakıt Dağıtım Sistemi, Yüksek Basınç Dağıtımı
Yüksek basınç pompası eksantrik kayışı tarafından çalıştırılır. Pompa mili
üzerinde bir kam bulunur. Bu kam üç pistonun yer değiştirmesini sağlayan bir
halka kama hareket verir. Elektrikli alçak basınç pompası, bir piston aşağı
indiği zaman giriş supabından yüksek basınç pompasının doldurulmasını
sağlar.
Pistonun yukarı çıkışı süresince giriş supabı kapalı kalır ve yakıt sıkıştırılır.
Böylece çıkış supabı açılır ve yakıt basınçlı bir şekilde yüksek basınç devresine
gönderilir.
Ortak/Müşterek Hat (Ray)
Ortak raylı yakıt enjeksiyon sistemlerinde kullanılan ray komplesinin
bileşenleri Şekilde gösterilmiştir. Bir ray komplesinin ana fonksiyonları:
• Yüksek basınç pompasından çıkan yakıt için basınç kabı görevi görmek
ve basınçlı yakıtı enjektörlere iletmek.
• Yüksek basınç pompası ve enjektörler arasındaki basınç
dalgalanmalarını sönümlemek (giriş-çıkış delikleri için kalibre edilmiş
jet ya da mikro delik ile optimize edilmektedir).
• Sistemdeki basıncı ray üzerindeki basınç sensörü ile ölçerek ECU’ya bilgi
vermek.
• Yüksek basınç valfi (HPV) bulunan raylarda sistem basıncını ve yakıt
geri dönüşünü dengelemek.
• Gerektiğinde HPV geri dönüşünü kullanarak yakıt sıcaklığını artırmak
ve soğukta çalıştırma performansına katkı sağlamak.
• HPV yerine basınç tahliye valfi (PLV) kullanılan sistemlerde sistemdeki
basıncın aşırı yükselmesine engel olmak.
Delphi
Delphi
Yüksek Basınç Yakıt Enjeksiyon Rayındaki Trend
2500 barlık sistem basıncı şartlarını sağlayabilecek müşterek hat
üretimi; işlenebilirlik, montajlanabilirlik, otofretaj prosesi ile
sertlendirilebilirlik gibi doğrulama süreçlerini gerektirmektedir.
Enjektör Gövdesi
Enjektör
gövdesi
(kütük),
enjektörün mekanik, hidrolik ve
elektronik ara yüzüdür. Filtre,
enjektör
üzerindeki
tüm
delikleri ve memeyi kirliliğe
bağlı tıkanmalardan korur.
Geri dönüş nipeli enjektörün
geri dönüş hattına bağlantı için
kullanılır. Bobin, elektrik akımı
sayesinde
kontrol
valfini
hareket ettirir. Pim, yayın
kontrol
valfine
ön
yük
vermesini sağlar. Yay basıncı,
kontrol
valfinin
yuvasına
oturmasını sağlar.
Delphi
Bosch CRDI, Girişler ve Çıkışlar
Rail Pressure Control Valve – RPCV / Inlet Metering Valve - IMV
PTC (Positive Temperature Coefficient): Pozitif ısı katsayılı termistördür. Üzerindeki sıcaklık arttıkça direnci
artar, sıcaklık düştükçe dirençi azalır.
Şimdi her bir giriş sinyalinin amacına kısaca bir göz atalım.
Akü:
Akü voltajı sinyali, mevcut voltajı tespit eder. Bu sinyal, aktüatörlerde (örn.
enjektörlerde) düşük voltajdan kaynaklanan bir gecikmeyi telafi için kullanılır.
Gaz Pedalı Sensörü (APS)
APS pedalın basılı kalma miktarını tespit etmek için kullanılır. Bu sinyal sürücü
tarafından talep edilen güç çıkışını iletmek için kullanılır.
Krank Mili Konum Sensörü (CKP)
CKP sensörü krank milinin konumunu ve hızını tespit etmek için kullanılır. Bu sinyal
enjeksiyon miktarını ve enjeksiyon süresini tespit etmek için kullanılan ana
sinyallerden birisidir.
Kam Mili Konum Sensörü (CMP):
Kam Mili Konum Sensörü (CMP) hangi silindirin kompresyon strokunda olduğunun
tanımlanmasında belirleyicidir.
Barometrik Basınç Sensörü:
Barometrik basınç sensörü hava yoğunluğu hakkında bilgi almak için gerekli hava
basıncını tespit eder. ECM'nin içerisine yerleştirilmiştir.
Motor Soğutma Suyu (ECT)/Yakıt Sıcaklık (FT) Sensörü:
ECT ve FT sensörleri; ateşleme ve enjeksiyon miktarını ayarlamak için motor soğutma
suyu ve yakıt sıcaklığını tespit amacıyla kullanılır.
Kütle Hava Akış Sensörü (MAFS):
MAF sensörü EGR kontrolü için kullanılır
Yakıt Hattı Basınç Sensörü (RPS):
RPS Yakıt Hattı Basıncını tespit etmek için kullanılır
Araç Hız Sensörü (VSS):
Araç Hız Sinyali; Cruise, TCS ve ESP kontrolü için kullanılır.
Fan düğmesi:
Fan düğmesi girişi klima kompresör kavramasına güç sağlamak için motor kontrol
modülü tarafından kullanılır.
Turbo Basıncı Sensörü (BPS):
BPS; değişken geometrili turboşarjın kanatçık konumunu kontrol etmek için
kullanılır.
Fren, Debriyaj anahtarı:
Bu anahtarlar sabit hız kontrolü için gereklidir
Otomotiv Basıncı Transformatörü (APT):
Motor Kontrol Modülü radyatör fan devrini ve APT sinyaline bağlı kompresörün
elektromenyetik kavramasını kontrol eder.
Oksijen Sensörü:
Oksijen Sensörü tam EGR kontrolü için kullanılır
İvme ölçer (Vuruntu sensörü):
İvme ölçer pilot enjeksiyonu belirlemek için Delphi CRDI üzerinde kullanılır.
Diferansiyel Basınç Sensörü (DPS):
DPS partikül filtresinde biriken partiküllerin miktarını görüntülemek için kullanılır.
Egzoz Gazı Sıcaklık Sensörü (EGTS):
İki adet EGTS egzoz gazı buhar sıcaklığını ölçmek için kullanılır.
***
Şimdi her bir AKTÜATÖRÜN çalışma amacına kısaca bir göz atalım. Tüm aktüatörler
ECM'den gelen bir komut tarafından tahrik edilir.
Arıza Gösterge Lambası (MIL): Sistemin hazır olup olmadığını ve sistem arızalarını
sürücüye gösterir
Enjektör: Enjektörler doğrudan ECM tarafından kontrol edilir ve yanma odasına
belirlenmiş miktardaki yakıtı enjekte eder.
Yakıt Hattı Basınç Kontrol Valfi (RPCV): RPCV, yakıt hattındaki basıncı ayarlamak
için kullanılır.
Manyetik Oranlama Valfi (MPROP): MPROP, yakıt hattındaki basıncı ayarlamak için
kullanılır.
Emme Ölçüm Valfi (IMV): IMV, yakıt hattındaki basıncı ayarlamak için kullanılır.
EGR Selenoid/Aktüatör: EGR selenoid/aktüatörü yanma işlemi esnasında
belirlenmiş miktardaki egzozun devridaimini sağlayarak yanma sıcaklığını ve NOx
oluşumunu azaltır.
Kızdırma bujileri: Kızdırma bujilerinin görevi verimli soğuk çalıştırmayı sağlamak
ve ısınma süresini kısaltmaktır
Pozitif Sıcaklık Katsayısı (PTC) Isıtıcı:
PTC ısıtıcısı yolcu bölmesinin hızlı biçimde ısıtılmasını sağlamak için kullanılır. ECM ve
ısıtıcı kontrolörü tarafından kontrol edilir.
Fan Kontrolü:
Soğutucu fan rölesi ve PDW modülü soğutucu fanını kontrol etmek için kullanılır, PDW bir
basamak daha aşağıda kontrolü sağlar.
Yakıt pompası rölesi:
Yakıt pompası rölesi yakıt pompasının çalışmasını kontrol eder. Bu sinyal örneğin herhangi
bir krank sinyali tespit edilmediğinde yakıt pompasını kontrol etmek için kullanılır.
Yakıt filtresi ısıtıcısı:
Yakıt filtresi ısıtıcısı soğuk ortam koşullarında dizel yakıtı ısıtır. Yakıt filtresi yuvasında
bulunan yakıt sıcaklık sensörüne bağlı olarak yakıt filtresi ısıtıcı sistemi devreye girer.
Klima Kompresörü Rölesi:
Klima kompresör rölesi, kompresör döngüsünün açılmasını ve kapatılmasını kontrol eder.
Bu, aşırı ısınmayı önleyerek rölanti esnasında genleşme oluşmasını engeller (belirli bir
sıcaklığın üzerinde klimayı kapatır).
Değişken Türbülans Aktüatörü (VSA):
VSA, iki emme portundan birini tıkayarak emilen hava devrini artırabilir, böylece
türbülans etkisini artırır ve motor emisyonunu azaltıp, motor torkunu artırmış olur.
Hava Kontrol Valfi:
Hava Kontrol Valfi, egzoz gazı devridaim oranını artırmak amacıyla emme manifoldundaki
aşırı basıncı azaltmak için kullanılır.
ENJEKTÖR
Enjeksiyonun başlaması ve enjekte edilen yakıt miktarı elektrikle
çalıştırılan enjektörler tarafından ayarlanır.
Tasarımı ve yapısı
Enjektör birçok fonksiyon bloğuna bölünür:
• Delikli tip püskürtme memesi
• Hidrolik servo sistemi
• Selenoid valfi
Yakıt beslemesi kanal aracılığıyla yüksek basınç bağlantısından püskürtme
memesine ve besleme orifisinden de kontrol odasına yapılır. Kontrol odası
selenoid valfi tarafından açılan besleme orifisi ile yakıt dönüş hortumuna
bağlanır. Tahliye orifisi kapatılınca, valf kontrol plancerine uygulanan
hidrolik kuvvet püskürtme iğnesi basınç omzuna kadar uzanır. Sonuç olarak
iğne yuvasına doğru zorlanır ve yanma odasındaki yüksek basınç kanalını
kapatır. Enjektör selenoid valfi tetiklendiğinde, tahliye orifisi açılır. Bu durum
kontrol odası basıncında bir düşüşe neden olur ve sonuçta plancer
üzerindeki hidrolik basınç da düşer. Hidrolik basınç iğne ucu basınç
omzundaki kuvvetin altına düşerse, püskürtme iğnesi açılır ve püskürtme
deliklerinden geçen yakıt yanma odasına enjekte edilir.
ENJEKTÖR
ENJEKTÖR
İğnenin hızla açılması için gerekli kuvvetler doğrudan selenoid valfinde üretilmediğinden,
hidrolik kuvvet yükseltme sistemi kullanan püskürtme iğnesi dolaylı olarak kontrol edilir.
Enjekte edilen yakıt miktarının dışında püskürtme iğnesinin açılması için gereken kontrol
miktarı da vardır ve bu kontrol odası orifisleriyle yakıt dönüş hattına geri gönderilir.
Kontrol miktarının yanında, yakıt ayrıca püskürtme iğnesi ve supap plancer kılavuzlarında
kaybolur. Bu kontrol ve yakıt miktarındaki sızıntılar yakıt dönüş hortumundan geçerek
yakıt deposuna ve taşma supabı, yüksek basınç pompası ve basınç kontrol supabının
bağlandığı toplama hattına geri döner.
Memeler: Enjektör memeleri common rail enjektörlerine bağlandığından meme tutucu
grubunun görevini üstlenir. Memeler belirtilen motor koşullarına göre dikkatlice
eşlenmelidir. Meme tasarımı ayrıca enjekte edilen yakıtın ölçülmesi (her bir derece krank
mili için enjeksiyon zamanı ve enjeksiyon yakıt miktarı), yakıt yönetimi (enjeksiyon
püskürtücüleri, püskürtme şekli ve enjeksiyon püskürtücünün püskürtmesi), yanma
odasındaki yakıtın dağılımı, yanma odasından ayrılması için belirleyicidir. 4 mm iğne
çapındaki sac delik memeleri ve silindirik sac delik ucu common rail doğrudan
enjeksiyonlu motorlar için kullanılır. Püskürtme delikleri püskürtme konisinin etrafına
yerleştirilir. Püskürtme delikleri elektrik boşaltma makinesi (EDM elektrik partikülün dışarı
atılması) ile delinir. Püskürtme deliklerinin sayısı ve çapları enjekte edilen yakıt miktarına,
yanma odasının şekline ve yanma odasındaki hava türbülansına bağlıdır.
Silindir ve yarı silindir sac delik şekli, püskürtme delikleri, püskürtme deliği uzunluğu ve
enjeksiyon açısına göre yüksek düzeyde serbest tasarım imkanı sunar. İğne ucu sac deliğiyle
birlikte yarı silindir şeklindedir ve püskürtme deliklerinin aynı uzunlukta olduğunu garanti
eder.
ENJEKTÖR
ENJEKTÖR
Akım kontrol devresi, güç verme süresini (enjeksiyon süresini) akım toplama
fazına ve tutma fazına ayırır. Tüm çalışma koşullarında enjektörün yeniden
enjeksiyon gerçekleştirmesini sağlamak için bu akım kontrol devresi doğru bir
şekilde çalışmalıdır. Bunun yanı sıra, ECM'deki ve enjektörlerdeki güç kaybını
azaltmalıdır. Motor çalışırken ve yüksek basınç pompası basınç üretirken,
enjektörün çalışması dört çalışma durumuna ayrılabilir. Bu çalışma durumları,
enjektörün parçalarına uygulanan kuvvet dağıtımından kaynaklanır. Motor
durdurulduğunda ve yakıt hattında basınç olmadığında, püskürtme memesi
yayı, enjektörü kapatır.
Enjektör kapalı (dinlenme durumunda):
Dinlenme durumunda, selenoid valfe güç verilmez ve dolayısıyla kapalıdır.
Tahliye orifisi kapalı iken, valf yayı, armatürün bilyasını tahliye orifisi yuvasına
doğru bastırır. Yakıt hattı yüksek basıncı, valf kontrol odasında birikir ve aynı
basınç ayrıca püskürtme memesi odası hacmine uygulanır.
Püskürtme memesi yayının kuvveti ile birlikte kontrol plancerinin uç yüzüne
uygulanan yakıt hattı basıncı, püskürtme memesini basınç aşamasında
uygulanan açma kuvvetlerine karşı kapalı konumda tutar.
ENJEKTÖR
Enjektör açılır (enjeksiyon başlangıcı):
Enjektör dinlenme konumundadır. Selenoid valfe, hızla açılmasını sağlayan
toplama akımı ile güç verilir. Tetiklenmiş selenoid tarafından uygulanan
kuvvet şu an valf yayınınkini aşar ve armatür, tahliye orifisini açar. Çabucak,
yüksek seviye toplama akımı, elektromıknatıs için gerekli uzun tutma akımına
azaltılır. Manyetik devrenin hava boşluğu şu an daha küçük olduğundan bu
işlem mümkündür. Tahliye orifisi açıldığında, yakıt, valf kontrol odasından
onun üzerinde bulunan boşluğa ve oradan da yakıt geri dönüşü vasıtasıyla
yakıt deposuna akabilir. Tahliye orifisi, tam basınç dengesini önler ve bunun
sonucunda valf kontrol odasındaki basınç düşer. Bu da valf kontrol odasındaki
basıncın hala yakıt hattıyla aynı basınç seviyesinde olan püskürtme memesi
odasının basıncından daha düşük olmasına yol açar. Valf kontrol odasındaki
azaltılmış basınç, kontrol plancerine uygulanan kuvvette azalmaya neden olur;
bunun sonucunda püskürtme memesi iğnesi açılır ve enjeksiyon başlar.
Püskürtme memesi iğnesinin açılma hızı, tahliye ve besleme orifislerinden
akış hızındaki fark tarafından belirlenir. Kontrol planceri, üst durma noktasına
ulaşır; burada tahliye ve besleme orifisleri arasındaki yakıt akışı tarafından
üretilen yakıt tamponu tarafından desteklenir. Enjektör memesi şu an
tamamen açılmıştır ve yakıt, yakıt hattındakine neredeyse eşit bir basınçta
yanma odasına enjekte edilir. Enjektörün kuvvet dağıtımı, enjeksiyon
fazındakine benzerdir.
ENJEKTÖR
Enjektör kapanır (enjeksiyon sonu):
Selenoid valf tetiklenmedikçe, valf yayı, armatürü aşağı doğru bastırır ve
bilya, tahliye orifisini kapatır. Armatür, iki parçalı bir tasarımdır. Burada,
armatür
plakası
aşağı
doğru
hareketinde
sürücü
desteğiyle
yönlendirilmesine rağmen, armatüre ve bilyaya aşağı doğru hareket etme
kuvveti uygulanmaması için geri çekme yayıyla birlikte „aşırı sıçrama"
yapabilir. Tahliye orifisinin kapanması, besleme orifisinden gelen giriş
vasıtasıyla kontrol odasında basınç birikimine yol açar.
Bu basınç, yakıt hattındakiyle aynıdır ve kontrol plancerine uç yüzü
üzerinden artırılmış kuvvet uygular. Yayınkiyle birlikte bu kuvvet şimdi oda
hacmi tarafından uygulanan kuvveti aşar ve püskürtme memesi iğnesi
kapanır. Püskürtme memesi iğnesinin kapanma hızı, besleme orifisinden akış
tarafından belirlenir. Püskürtme iğnesi tekrar alt durma noktasına gelince
enjeksiyon sona erer.
Motor Torku Kontrolü
Tork kontrolü, motorun doğru motor torkunu ilettiğinden emin olmak için
kullanılır. Motor kontrol modülü (ECM), enjekte edilen yakıt miktarını
düzenleyerek motor torkunu düzenler.
Aşağıdaki işlevler motor torkunu talep edebilir:
• Pedal talebi
• Sabit hız kontrolü
• TCS/ESP
• Klima ve jeneratör dengeleme
• Rölanti
• Aktif genleşme sönümlemesi
• Dahili motor sürtünmesi
Ancak, talep edilen motor torku her zaman elde edilemez. Bunun nedeni, söz
konusu motor devri için izin verilen maksimum motor torku ya da TCS/ESP'nin
torkta azalma talep etmesidir. Aşağıdaki işlevler motor torkunu kısıtlayabilir:
• TCM
• Düz şanzıman
• Motor koruma işlevi
• Aktif genleşme sönümlemesi
• Fren
• Dahili motor sürtünmesi
Bunlar ortak bir sürüş torku talebine koordine edilirler, motor çalıştırıldığında işlev
kullanılır. Motoru çalıştırmak için, talep edilen bir marş torku vardır. Ortaya çıkan marş ya
da sürüş torku talebi, yakıt miktarı talebine dönüşür. Motor torkunu talep edebilecek
işlevlerle başlayalım.
Pedal talebi: Motor devriyle beraber pedal konumu, bir matris kullanarak talep edilen
motor torkunu verir. Tork talebi 0 Nm (rölanti) ve motor için izin verilen azami tork
değerinden biraz daha büyük olan bir değer arasında değişir.
TCS/ESP'den gelen talep: Tekerleğin dönmesi durumunda, TCS, onu etkisiz hale getirmek
için motor torkunda bir azalma talep edebilir. Benzer şekilde, ESP, otomobilin kayması
durumunda, motor torkunda bir azalma talep edebilir. TCS, fakat özellikle ESP, örneğin
kaymayı etkisiz hale getirmek için, motor torkunda bir artış talep edebilir.
Klima talebi ve jeneratör dengeleme: Belirtilen motor torkunu, klima kompresörü
(otomatik basınç transformatörü) ve jeneratördeki mevcut yükten bağımsız tutmak için, bu
işlevden tork talep edilebilir.
Rölanti devri kontrolü: Rölanti devri kontrolü motor torkunu düzenlemek için kullanılır,
böylece motor tarafından üretilen tork ve motoru ile yardımcı donanımını çalışır şekilde
tutmak için gerekli olan tork arasında denge sağlanır. Nominali aşan bir rölanti devriyle,
motor torku fazlalığı olacaktır ve rölanti işlevi, nominal rölanti devrine ulaşıncaya kadar,
daha düşük bir değer talep edecektir. Rölanti devri nominal değerin altında olduğunda, tork
eksikliği olacaktır ve rölanti devri, nominal rölanti devrine ulaşması için artmak zorunda
kalacaktır. Nominal rölanti devri, soğutma suyu sıcaklığına bağlıdır. Rölanti devri, soğuk bir
motor için daha yüksektir. Rölanti devri kontrolü, gaz pedalına basılmadığında aktiftir.
Aktif genleşme sönümlemesi: Hızlanma / yavaşlama sırasında belirli bir
dalgalanma oluşabilir. Bu, motor bağlantıları ve aktarma organlarındaki belirli bir
elastikiyetle ve motor torkundaki ani bir artış nedeniyle olur. Genleşmeyi önleyen
işlev, motor devrindeki dalgalanmaları tespit eder ve torkta bir artış ya da azaltma
talep ederek onları sönümler. Bu, dalgalanmayı azaltır ya da yok eder.
İç motor sürtünmesi: Motorun, genellikle kendi iç sürtünmesinden ve pompalama
kayıplarından oluşan kendi tork tüketimi vardır. Bunu dengelemek için, işlev
genellikle tork talep eder. Motorun iç tork tüketimi genellikle şunlardan hesaplanır:
Soğutma suyu sıcaklığı, yağ sıcaklığı, motor devri, partikül ayırıcıya düşen basınç
(sadece katalize partikül filtreli motorlarda), hesaplanmış egzoz kütlesi akışı.
Tork sınırlandırma TCM: Motor torku bazen daha yumuşak bir vites değiştirme
sağlamak için sınırlandırılmalıdır. Bazı durumlarda, güvenlik ve sağlamlık gibi
nedenlerle tork sınırlandırılmalıdır. İzin verilen azami motor torkunu TCM belirler.
Konfor nedeniyle, vites değiştirirken, motor torku sık sık azaltılacaktır. Tork azalması,
sağlamlık nedeniyle de sınırlandırılabilir. Bayılma sırasında şanzımanı korumak
için, TCM, bus üzerinden izin verilen azami motor torkunu gönderir.
Tork sınırlandırma, düz şanzıman: Geri vites kavraştığında, motor torku
sınırlanır.
Tork sınırlandırma, fren: Dayanıklılık nedeniyle fren pedalına basıldığında, azami
motor torku sınırlandırılmalıdır.
Enjeksiyonun Hesaplanması
Talep edilen motor torku, talep edilen enjeksiyon zamanlamasına, enjeksiyon
süresine ve enjektörler için yakıt basıncına dönüştürülür. Öncelikle, talep edilen
motor torku, yakıt kütlesine dönüştürülmelidir.
Motor torkunu yakıta dönüştürme: Motor Kontrol Modülü (ECM), talep edilen
motor torkuna denk gelen yakıt kütlesini, tablo ve kayıtları kullanarak hesaplar.
Yakıtın sıcaklığını ölçerek, ECM, sıcak ve soğuk yakıt arasındaki yoğunluk
farklılıklarını giderecektir. Sonuçta bu, yanma başına motora eklenecek ya da
motordan çıkarılacak yakıt kütlesidir. Değer, yakıt kütlesinden yakıt miktarına
dönüştürülür (yakıt hacmi). Daha sonra bu değer, yakıtın toplanarak ya da
çıkarılarak dengelendiği silindir dengeleme işlevine aktarılır.
Silindir dengeleme: Silindir dengeleme işlevinin amacı, her bir silindirdeki yanma
palslarını dengelemektir böylece motor düzgün çalışacak ve dolayısıyla titreşimi
azaltacaktır. Bu, yakıt eklenerek ya da çıkarılarak yapılır. Rölantideyken, enjekte
edilen yakıt miktarı oldukça küçük olduğundan, bu, her bir silindire enjekte edilen
yakıt miktarındaki farklılıkları ve verimlilik farklılıklarını dengelemek için yapılır.
Rölanti devrinin üzerinde çalışıyorken, dengeleme esas olarak, her bir silindirin
verimliliğindeki farklılığa bağlı olarak yapılır. Bu, her bir silindire bağımsız olarak
enjekte edilen miktarın hesaplanması ve değiştirilmesiyle yapılır.
ECM, her stroktan sonra krank mili hareketini ölçer ve ateşlemeden sonra, örneğin
silindir 2'de, daha kuvvetli çalışması durumunda, bu silindirdeki yakıt miktarının
azaltılması gerekecektir. Bu silindirde, daha sonra bir ateşleme meydana geldiğinde,
dengeleme miktarı için (bu durumda negatif) bir hesaplama hazır bulunacaktır. Bu
dengeleme miktarı ayarlanmıştır böylece daha sonraki yanma, diğer silindirler gibi
yanmadan sonra aynı güç sinyallerini verecektir. Toplam değer, duman sınırlama
işlevine gönderilir.
Duman sınırlama: Duman sınırlama işlevinin amacı, duman sınırını aşmadan enjekte
edilebilen maksimum yakıt miktarını belirlemektir. Duman sınırlama, dumansız bir
yanma elde edebilecek yeterli yakıt kütlesi olmadığında başlayacaktır. Motor devrine
ve yanma başına düşen hava kütlesine dayanarak, duman sınırını aşmadan enjekte
edilebilen maksimum yakıt miktarı hesaplanır. Bu değer, enjekte edilebilen yakıt
miktarının üst sınırı görevi yapacaktır. Motor torkundan hesaplanan yakıt miktarının
değeri, duman sınırlama işlevi yakıt miktarını aşarsa, yakıt miktarı kısıtlanacaktır. Bu
motor torkunun kısıtlanmasını gerektirir. Değer, kesme işlevine gönderilir.
Kesme işlevi:
Bu işlev, yakıt miktarını 0'a, motoru durduracak miktara, ayarlayabilir.
Bu, KONTAK (+15) sinyali mevcut değilse ya da önemli bir güvenlik arızası oluşursa
yapılır.
Normal çalışma sırasında, bu işlev sadece değeri, enjeksiyon zamanlaması için olan
hesaplamaya gönderecektir.
Enjektör açma süresi, temel süre: Yakıt hacmi/yanma, mevcut basınç farkında
enjektör akışına bağlı olarak enjektörün açılması gereken zamana dönüştürülür.
Yakıt hattındaki basınç, yakıt hattı basınç sensörü ile ölçülür. Pilot enjeksiyonundan
ve partikül ayırıcının işlevlerinin yenilenmesinden de bir talep gelebilir.
Pilot enjeksiyon: Düşük soğutma suyu sıcaklıklarında, "dizel vuruntusunu",
azaltmak için pilot enjeksiyon işlevi kullanılır. Bu, küçük miktardaki yakıtın, temel
yanmadan az sonra enjekte edilmesi demektir. Motor ve modele bağlı olarak iki pilot
enjeksiyonun da kullanılabilir. Soğutma suyu sıcaklığı +60°C'nin altında olduğunda,
işlev devrededir. Yüksek motor devirlerinde kapanacaktır. Yakıt hızla ateşlendiğinde,
dizel vuruntusu ortaya çıkar. Yanma odasına enjekte edilen yakıt ile ateşleme
arasındaki zaman, ateşleme gecikmesi olarak adlandırılır. Prensipte, ateşleme
gecikmesi mümkün olabildiğince kısa tutulmalıdır ve bu gecikme esas olarak yakıtın
setan sayısına, silindirlerdeki sıcaklığa ve enjeksiyon sırasında yakıtın ne kadar iyi
dağıtıldığına bağlıdır. Uzun bir ateşleme gecikmesi, oldukça büyük orandaki yakıtın,
ateşleme öncesinde silindirlere enjekte edileceği anlamına gelir. Bu, silindir içinde,
ses ve motorun kötü çalışmasıyla sonuçlanan şiddetli basınç artışına neden olur.
Yüksek setan sayılı yakıt, sonuç olarak, daha kısa ateşleme gecikmesiyle beraber
enjeksiyon sırasında yanma odasındaki yüksek sıcaklıklara sebep olur. İyi bir yakıt
dağıtımı, püskürtme memesi tipi ve yüksek yakıt basıncının kombinasyonuyla elde
edilir.
Motor düşük soğutma suyu sıcaklıklarında çalışıyorken, silindirlerden çevreye olan ısı
kaybı yüksektir. Bu, enjeksiyon sırasında havanın sıcaklığının o kadar yüksek olmadığı
anlamına gelir. Sonuç, uzun bir ateşleme gecikmesi ve daha fazla „dizel vuruntusu“dur.
Ana enjeksiyondan hemen önce ateşleyecek sadece küçük bir miktar yakıtı enjekte
ettiğimizde, yanma odasındaki sıcaklık önemli ölçüde artacaktır. Ana enjeksiyon
başladığında, sadece kısa bir gecikme olacaktır. Bu daha az motor sesi verir. Delphi
CRDI'da, pilot enjeksiyon zamanını tanımlamak için bir İvme Ölçer (Vuruntu
Sensörü) kullanılır.
Partikül ayırıcının yenilenmesi: Partikül ayırıcıyı yenilerken, kurumun yanması için,
iç sıcaklığı en az 550 °C'ye çıkmalıdır. 160 derece civarında Üst Ölü Noktadan Sonra
(ÜÖNS), az miktarda yakıt silindire enjekte edilecektir. Yakıt bu kadar geç enjekte
edildiği için (piston neredeyse alt ölü noktadadır ve egzoz supabı açıktır), bu yakıt
torka katkıda bulunmayacaktır. HC (hidrokarbon) ile kolaylıkla kuvvetlendiğinden,
egzoz sıcaklığı da büyük miktarda artmayacaktır. Bu, katalitik konvertörün önünde bir
reaksiyon başlatacaktır, böylece sıcaklık artacaktır. Sıcak gazlar partikül ayırıcıya
girdiklerinde katalitik konvertörü ile tepkimeye gireceklerdir, bundan dolayı sıcaklık
daha fazla artacaktır. Partikül ayırıcıdaki kurum bu durumda yanabilir.
Enjektördeki gecikmenin dengelenmesi: Dengeleme, enjektörler açılmadan ve yakıt
enjekte edilmeden, ECM'deki güç aşaması devreye sokulduğunda yapılmalıdır. Gecikme
süresi sisteme bağlıdır.
Şok dalgası dengelemesi: Enjektör açıldığında, bağlantı borularında ve yakıt
hattında bir şok dalgası oluşur. Motor Kontrol Modülü (GCM) bu durumu telafi
etmezse hatalı miktarda yakıt enjekte edilir. Dengeleme, her silindir için
bağımsızdır ve çoğunlukla yakıtın basıncını ve sıcaklığını göz önünde
bulundurur.
Enjektörleri etkinleştirme: ECM, söz konusu enjektörü hesaplanan zamanda
etkinleştirir ve hesaplanan enjeksiyon zamanlaması için açık tutar.
Enjeksiyon süresi: Enjeksiyon süresi, motor devrine ve yüküne bağlı olarak
düzenlenir. Bu düzenlemenin amacı, yanma basıncının doğru oluşumunu elde
etmektir. Enjeksiyon zamanlamasıyla karıştırılmaması gereken enjeksiyon
süresi, krank mili derecelerindeki enjeksiyon süresini göstermektedir.
Yakıt basıncı: Yakıt basıncı, sisteme ve mevcut koşula bağlı olarak 400 – 2000
bar arasında değişir. Basınç bir ya da, sisteme bağlı olarak, iki basınç kontrol
valfiyle düzenlenir. ECM, yakıt hattına monte edilmiş bir yakıt basıncı sensörü
kullanarak, talep edilen basınca ulaşılıp ulaşılmadığını kontrol eder.
Hava Kütlesi Gereksiniminin Hesaplanması
Hava işlevi, mevcut sürüş koşulları için gerekli olan yanma başına hava kütlesini
hesaplar. Bu, esas olarak talep edilen yakıt kütlesine ve motor devrine dayanır.
Hava Kütlesi Gereksiniminin Düzenlenmesi
Belirli bir yakıt kütlesi için gerekli olan yanma başına hava kütlesi hesaplandığında,
ECM'nin hava kütlesi talebini gerçekleştirmek için iki yolu vardır. Bu, turbo kontrolle
(sadece VGT'li araçlarda) ve/veya EGR düzenlemesiyle yapılır. Turbo kontrol
kullanımı motor çekiş gücünü artıracaktır. Şarj havasının artan basıncı, artmış hava
kütlesini motora verir. EGR'nin işlevi tersine çalışır, hava kütlesi, egzoz gazıyla
değiştirilir. ECM, mevcut hava kütlesini hava kütlesi akış sensörü kullanarak ölçer.
Bu, yanma başına hava kütlesine dönüştürülür ve talep değeri ile karşılaştırılır.
Değerler farklıysa, turbo kontrol ve EGR düzenlemesi bir düzeltme yapacaktır. Hava
kütlesi akış sensöründeki değer, emme sistemindeki hava ataleti için düzeltilir, örn.
Borularda ve ara soğutucuda.
Turbo ayarlaması (sadece VGT): Yanma başına talep edilen hava kütlesi, takviye
basıncını düzenleyerek gerçekleştirilir. ECM, yanma başına talep edilen hava
kütlesini elde etmek için gerekli olan (arzu edilen) takviye basıncını hesaplar. Arzu
edilen değer çoğunlukla, şu parametreler kullanılarak hesaplanır: Motor devri, yakıt
miktarı, mevcut takviye basıncı.
Okuma Parçası – Önemli Sorular
Dizel motorlarda püskürtülen yakıtın debisinin yani püskürtme
hızının artmasının egzoz emisyonları üzerine etkileri
Püskürtülen yakıtın debisi yani püskürtme hızı arttıkça, is, HC, CO
emisyonları azalmakta ancak silindir içerisinde yakıtın daha hızlı tutuşup
yanmasıyla artan sıcaklığa bağlı olarak NOx emisyonları artmaktadır.
Dizel motorlarında; kademeli püskürtme yapan enjektörler ve
enjektörlerin delik sayısı
Dizel motorlarında kademeli püskürtme yapan enjektörlerin kullanılması ile
yakıt debisi kademeli olarak ayarlanabilmektedir. Önce yavaş ve sonra
hızlanan püskürtme yapılmaktadır. Bu uygulama gürültüyü azaltmaktadır.
Dizel motorlarında kullanılan enjektörlerin delik sayısının arttırılması
Yakıt demetinin yanma odasına daha düzgün dağılmasına ve bütün devir
sayısı aralıklarında karışımın en iyi şekilde yapılmasına katkı sağlamaktadır.
Bu uygulama ile is emisyonları düşürülürken hava hareketleri daha da
azaltılarak motor verimi arttırılır.
OKUMA PARÇASI
Yakın Gelecekte Ağır Ticari Taşıtlar için Kullanılacak Yüksek
Basınçlı Müşterek Hatlı Yakıt Enjeksiyon Sistemleri
Ağır ticari araçlar pazarında, 2013’ten itibaren yürürlüğe giren Euro6
emisyon seviyeleri için 2400 bar, 2016’dan itibaren ise 2700 bar
kapasiteli talepler olacaktır. Ayrıca, ağır ticari araçlarda kullanılan
yakıt enjeksiyon rayları 1000 mm’ye kadar çıkmaktadır. Dizel
otomotiv pazarında, anılan sistem basınçları ve boyutlar için
geliştirilen yakıt enjeksiyon rayları, çekme boru ve kaynak teknolojisi
ile üretilmektedir. / Delphi
EKLER
Basınç Regülatörü
Basınç regülatörü direkt olarak yüksek basınç pompası çıkışına takılmıştır. Ortak hatta,
enjeksiyon kontrol ünitesi tarafından belirlenen basınç değerini sağlar. Partiküllere karşı aşırı
hassastır. Kesinlikle sökülmemelidir.
Enjektörler
Enjektörler, hava/yakıt karışımının etkinliğini artırmak için delikli yapıdadır ve enjeksiyon
kontrol ünitesi tarafından bağımsız olarak kumanda edilir. Enjektör kütüğüne entegre edilmiş
bir bobin ile yüksek püskürtme basıncı kumanda edilir.
Kaptörler/Sensörler/Algılayıcılar
EGR elektrovanası konum kaptörü: EGR elektrovanasının içine entegre edilmiş bir
potansiyometredir. EGR elektrovanasının konumunu kontrol etmek için kullanır.
Kam mili konum kaptörü: Silindir kapağının üzerinde, kam mili kasnağına yakın bir yere
yerleştirilmiştir. Manyetik algılayıcı tipindedir. Kam mili kasnağının üzerine, kaptörün kontrol
ünitesine göndereceği kare sinyali üretmesi için bir işaret noktası konulmuştur. Motorun
zamanlarına bağlı olarak, püskürtme sırasını belirlemede kullanır (sıralı enjeksiyon).
Emme basıncı kaptörü: Motor bölümünde göğüs sacı üzerine tespit edilmiştir. Piezo elektrik
prensibine göre çalışır. Hava emme borusuna bağlıdır. Emme basıncına bağlı olarak değişen
bir gerilim üretir. Turbo basıncı düzenleme elektrovanasına kumanda etmek için kullanır.
Ortak/Müşterek hat basınç kaptörü: Ortak yakıt hattı üzerine tespit edilmiştir. Piezo elektrik
prensibine göre çalışır. Ortak hat içerisinde bulunan yakıtın basıncına göre değişen bir gerilim
üretir. Yakıt basınç regülatörünü kumanda etmek için kullanır.
Kumanda Edilen Elemanlar
Enjektörler: Günümüze kadar dizel motorlarda püskürtme süresi, enjeksiyon pompası tarafından basılan yakıt
miktarına bağlı olarak değişirdi. Common Rail sisteminde püskürtme süresi, enjektörlerin elektriksel olarak açık
tutulduğu süredir. Bu süre belirlenen yakıt miktarını püskürtebilmek için enjeksiyon kontrol ünitesi tarafından
belirlenir. Ayrıca püskürtmenin başlama anını da kontrol ünitesi belirler (püskürtme avansı). Bundan dolayı,
kontrol ünitesi enjektörlere kumanda edebilmek için farklı birçok bilgiyi almak zorundadır. Bunlar;
•
Yakıt debisinin belirlenmesi
•
Püskürtme süresi
•
Püskürtme avansı
•
Püskürtmenin şekli
Yakıt debisinin belirlenmesi: Yakıt debisi şunlara bağlı olarak değişir:
•
Gaz pedalının konumu.
•
Motor devri.
•
Kullanılan düzeltme faktörleri, yakıt ve su sıcaklık değerleri, emilen hava miktarı, fren ve debriyaj pedalı
kontaktörleri, araç hızı ve klima bilgileridir.
Püskürtme süresi: Bu süre şunlara bağlı olarak değişir:
•
Tavsiye edilen yakıt debisi.
•
Ortak hat içindeki yakıt basıncı.
Püskürtme avansı: Şunlara bağlı olarak değişir:
•
Püskürtme süresi (debi).
•
Motor devri.
•
Kullanılan düzeltme faktörleri, su sıcaklığı, emilen hava sıcaklığı ve atmosferik basınç değerleridir.
Püskürtmenin şekli: Motor devrine göre değişir.
Gürültüyü sınırlandırmak için kontrol ünitesi enjektörlere özel bir şekilde kumanda eder. Gerçekte, püskürtme
süresi ve avansı hesaplandıktan sonra yanmayı başlatmak amacıyla ön püskürtme yapılır, ardından ana
püskürtme gerçekleştirilir. İki püskürtme arasındaki zaman, motor devrine göre enjeksiyon kontrol ünitesi
tarafından belirlenir.
Hatırlatma: Motorun zamanları, volan üzerindeki işaretin ve kam milinin konumuna göre belirlenir.
Basınç regülatörü: Ortak hattaki basınç yaklaşık 200 ile 2000 bar arasında değişebilir. Bu
basınç değişkenliği düşük devirlerdeki gürültüyü azalttığı gibi çevre kirliliğini de azaltır.
Ortak hat basıncı şunlara bağlıdır:
• Belirlenen yakıt debisine.
• Motor devrine.
• Kullanılan düzeltme faktörleri su, hava ve mazot sıcaklık değerleridir. Elektronik
enjeksiyon kontrol ünitesi, basınç regülatörüne yakıt basınç kaptöründen aldığı bilgi
doğrultusunda "Çevrimsel Açılma Oranına" (RCO) göre kumanda eder.
Alçak basınç besleme pompası: Göğüs sacı üzerine tespit edilmiştir. Elektronik
enjeksiyon kontrol ünitesi tarafından bir röle aracılığı ile kumanda edilir. Kontak
açıldığında 30 saniye süresince beslenir, motor çalıştığı sürece beslemede kalır.
Turbo besleme basıncı elektrovanası: Göğüs sacı üzerine tespit edilmiştir. Elektronik
kontrol ünitesi elektrovanaya, motor devrine ve hava debisine bağlı olarak "Çevrimsel
Açılma Oranına" (RCO) göre kumanda eder. Direkt olarak waste-gate diyaframının
kumanda basıncına etki eder. Diyaframa kumanda süresini etkileyen bazı düzeltme
parametreleri; atmosfer basıncı, hava ve su sıcaklığıdır. Turbo besleme basıncına enjeksiyon
kontrol ünitesi tarafından bu şekilde kumandası sürüş zevkinin iyileştirilmesini sağlar.
Hatırlatma: Diyafram, atmosfer basıncına bağlandığında waste-gate açık konumdadır.
Bundan dolayı turbo basıncı sıfır olur.
Enjektör
The electric solenoid attached to the injector nozzle is
computer controlled and opens to allow fuel to flow into
the injector pressure chamber.
Figure: Typical computer-controlled diesel engine fuel injectors.
EGR elektrovanası: Emme borusu üzerine yerleştirilmiştir. EGR vanası hem vakumla hem
de elektrikle kontrol edilebilir. Elektronik enjeksiyon kontrol ünitesi tarafından Çevrimsel
Açılma Oranına göre kumanda edilir. Vananın konumu, içine yerleştirilen bir
potansiyometre tarafından kontrol edilir.
Elektronik kontrol ünitesi EGR vanasını; motor devri, hava ve su sıcaklıkları ve atmosferik
basınç değerlerine göre kumanda eder. Çevrime giren egzoz gazının gerçek miktarını
belirlemek için kontrol ünitesi, vanaya açık-kapalı şeklinde, hava debimetresiyle birlikte
kumanda eder.
Ön-art ısıtma kutusu: Bu kutu enjeksiyon kontrol ünitesinden bağımsızdır. İçinde, bujilerin
arıza teşhisini yapabilen elektronik bir devresi bulunur. Kutu enjeksiyon kontrol ünitesi
tarafından, motor devrine ve su sıcaklığına bağlı olarak kumanda edilir. Ayrıca, ön ısıtma
ikaz ışığı direkt olarak enjeksiyon kontrol ünitesi tarafından kumanda edilir.
Araç içinin ısıtılması (Termoplancırlar): Soğutma sıvısını ısıtarak araç içinin daha çabuk
ısınmasını sağlar.
Fan motoru kumandası: Fan motorlarına ve hararet ikaz ışığına enjeksiyon beyni
tarafından kumanda edilir. Su sıcaklığı merkezi kontrol sistemi (GCTE) bulunur.
ADAC (Gösterge Tablosu Bilgisayarı) ve motor devri: Enjeksiyon kontrol üniteleri,
gösterge tablosuna yakıt debi bilgisi üretmektedir. Ayrıca, motor devri alternatörden
alınmaz, enjeksiyon kontrol ünitesi tarafından gösterge tablosuna gönderilir.
İkaz ışıkları:
Arıza ikazı: Enjeksiyon sisteminde bir arıza meydana geldiğinde, ikaz ışığı sabit yanar.
MIL ikaz ışığı: EOBD ışığı (Motor sembolü), kontak açıldığında yanar ancak motor
çalışırken yanmaz.

DIZEL YAKIT SISTEMLERI ve COMMON RAIL-2015

Transkript

Benzer belgeler

suzuki burgman 200 foy

Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri

YENİ FORD FOCUS

Araçların Teknik ALfabesi

anko flame katalog kontrol