Gépjárművek Üzemanyag ellátó Berendezései. Dr. Szabó József Zoltán Egyetemi docens ÓE BDGBMK Mechatronikai és Autótechnikai Intézet

Átírás

1 Gépjárművek Üzemanyag ellátó Berendezései Dr. Szabó József Zoltán Egyetemi docens ÓE BDGBMK Mechatronikai és Autótechnikai Intézet

2 11./I. Előadás Befecskendező rendszerek, adagoló szivattyúk

3 Történeti áttekintés - néhány fontos dátum 1927 Az első Robert Bosch széria adagoló Soros adagolók tökéletesítése 1962 Az első disztribútoros forgóelosztós adagoló 1976 Axiál dugattyús VE adagoló megjelenése 1986 Elektronikus VE adagoló megjelenése 1987 Soros adagoló elektronikus vezérléssel 1989 Elektronikus radiál dugattyús befecskendezésű rendszer 1994 Közvetlen PDTDi befecskendező (Pumpe-Düse, UIS, UPS rendszerek) 1995 Közös csöves (Common Rail) rendszer

4

5

6 Dízel adagolók felhasználási területei

7

8

9 Forrás: BOSCH

10 Mechanikus él-vezérlésű disztribútoros rendszerek SOROS BOSCH AXIÁLDUGATTYÚS VP FORGÓELOSZTÓS VE ADAGOLÓK

11 Soros adagoló rendszer elemei

12

13 Axialdugattyús VE befecskendező rendszer

14

15 Tüzelőanyag ellátás 1 Tüzelőanyag-tartály 2 Tüzelőanyag-vezeték 3 Tüzelőanyag-szűrő 4 Befecskendezőszivattyú 5 Nagynyomású vezeték 6 Befecskendezőfúvóka 7 Tüzelőanyag-visszavezetés 8 Izzógyertya Forrás: Bosch

16 A VE típusú forgóelosztós adagolószivattyú Szerkezeti felépítése 1 - Forgócellás tápszivattyú nyomásszabályozó szeleppel 2 - Nagynyomású szivattyú az elosztóval 3 - Mechanikus fordulatszám szabályozó 4 - Elektromágneses leállítószelep 5 - Befecskendezésállító

17 1 - Nyomásszabályozó szelep 2 - Szabályozócsoport 3 - Túlfolyószelep 4 - Elosztófej a nagynyomású szivattyúval 5 - Forgócellás tápszivattyú 6 - Befecskendezésállító 7 - Lökettárcsa 8 Elektromágneses leállítószelep Forrás: Bosch

18 Forgócellás tápszivattyú A szivattyú és az elosztó kapcsolódása 1 - Beömlőrés 2 - Kiömlőrés 1 - Kereszttárcsa 2 - Görgős gyűrű 3 - Lökettárcsa 4 - Kiegyenlítőtárcsák 5 - Elosztó dugattyú 6 - Rugókengyel 7 - Szabályozógyűrű 8 - Elosztó karima 9 - Nyomószeleptartó 10 - Rugó Forrás: Bosch

19 Az elosztódugattyú a löket- és szállítófázisokkal 1 A beömlő keresztmetszet zárása 2 Tüzelőanyag-szállítás Beömlőrés zárul 2 - Kifolyónyílás nyit 2 - Kifolyónyílás nyitva 3 - Nagynyomású tér 4 - Befecskendező fúvókához Leszabályozás Üzemanyag-hozzáfolyás Szabályozógyűrű 6 - Leszabályozó keresztmetszet nyit Forrás: Bosch

20 Mechanikus fordulatszám szabályozás A teljes fordulatszám-tartomány szabályozója Forrás: Bosch

21 Teljesfordulatszám-szabályozó, indítási és alapjárati üzemmód 1 - Röpsúly 2 - Szabályozó hüvely 3 - Feszítőkar 4 - Indítókar 5 - Indítórugó 6 - Szabályozó gyűrű 7 - Vezérlőfurat 8 - Elosztódugattyú 9 - Beállítócsavar (alapjárat) 10 - Fordulatszám-állító kar 11 - Kar 12 - Állítókar tengelye 13 - Szabályozórugó 14 - Tartó csapszeg 15 - Alapjárati rugó a - Az indítórugó útja c - Az alapjárati rugó útja h 1 - Maximális hasznos löket h 2 - Minimális hasznos löket M 2-4 és 5 forgáspontja a) Indítási helyzet b) Alapjárati üzemmód

22 A teljes fordulatszám-tartomány szabályozója, terheléses üzem 1 - Röpsúly 2 - Fordulatszám-állító kar 3 - Beállítócsavar (alapjárat) 4 - Szabályozórugó 5 - Alapjárati rugó 6 - Indítókar 7 - Feszítőkar 8 - Feszítőkar ütközője 9 - Indítórugó 10 - Szabályozógyűrű 11 - Maximális fordulatszám beállító csavarja 12 - Szabályozóhüvely 13 - Keresztfurat 14 - Elosztó dugattyú h 1 - Hasznos löket alapjárat) h 2 - Hasznos löket (teljes terhelés) M 2-6 és 7 forgáspontja Forrás: Bosch

23 A teljes fordulatszám-tartomány szabályozójának jelleggörbéi Forrás: Bosch

24 Az alapjárati és a maximális fordulatszám szabályozója Alapjárati fordulatszám szabályozója 1 - Röpsúly 2 - Fordulatszám-állító kar 3 - Beállítócsavar (alapjárat) 4 - Szabályozórugó 5 - Közbenső rugó 6 - Tartó csapszeg 7 - Alapjárati rugó 8 - Indítókar 9 - Feszítőkar 10 - Feszítőkar ütközője 11 - Indítórugó 12 - Szabályozógyűrű a) Az alapjárati és az indítórugó útja b) A közbenső rugó útja h 1 - Alapjárati hasznos löket Forrás: Bosch

25 A maximális fordulatszám szabályozója 13 - A végleszabályozás beállító csavarja 14 - Szabályozóhüvely 15 - Az elosztó dugattyú leszabályozási keresztmetszete 16 - Elosztódugattyú h 2 - Alapjárati hasznos löket Forrás: Bosch

26 Az alapjárati és közbenső rugóval ellátott alapjárati és maximális fordulatszám-szabályozó jelleggörbéi a - Az Indítórugó tartománya b - Az indító- és alapjárati rugó tartománya d - A közbenső rugó tartománya f - A szabályozórugó tartománya Forrás: Bosch

27 VP44 radiáldugattyús befecskendező szivattyú A hajtóanyag szállítását szárnycellás szivattyú biztosítja. A nyomást radiális dugattyús nagynyomású szivattyú állítja elő. A befecskendezés kezdet meghatározása: szögelfordulás jeladó (G208) hajtóanyaghőmérséklet jeladó (G81) Ezek az alkatrészek a radiáldugattyús elosztó-befecskendező szivattyúban találhatók.

28

29 Üzemanyagellátás Üzemanyagtartály Elektromos üzemanyagszivattyú üzemanyagmennyiség jeladóval (G 210) Radiáldugattyús befecskendező szivattyú Befecskendező Üzemanyagszűrő

30 VP 44 radiáldugattyús befecskendező szivattyú Fordulatszám jeladó A befecskendező szivattyú vezérlőegysége Mágnesszelep a mennyiség szabályozáshoz Befecskendezéskezdet szabályzó szelep

31 VP 44 S3 Radiáldugattyús befecskendező szivattyú Névleges terhelésen 1850 bar befecskendezési nyomás is elérhető.

32 VP 44 S3.5

33 A görgőcellás szivattyú a motor beindulása után leáll. Görgőcellás-előszállító szivattyú A görgőscellás szivattyú feladata, hogy minden motorindításkor kb. 3 bar-os tápnyomást hozzon létre a fogaskerék szivattyú beömlő oldalán. Így biztosítható a motor gyors indítása bármilyen tüzelőanyag hőmérséklet esetén.

34 Szárnycellás szivattyú A radiáldugattyús elosztó befecskendező szivattyúban szárnycellás szivattyú van építve, ami a hajtóanyagot a hajtóanyagtartályból kiszívja, és a szivattyúban (szivattyú belső tér) megfelelő előnyomást állít elő. A nyomást a szárnycellás szivattyú (excentrikus) térfogat csökkentéssel állítja elő.

35 Nagynyomású szivattyú Az előállított nyomás a hajtóanyagot nyitott mennyiségállítónál (N146) a szivattyún belüli összeköttetéseken keresztül a radiális dugattyús nagynyomású szivattyú nagynyomású terébe nyomja.

36 Nagynyomású szivattyú Az elosztótengelyt a befecskendező szivattyú hajtótengelye hajtja. Az elosztótengely forgásakor a szállítódugattyúkat a bütykös gyűrű működteti. A görgők felfutnak a bütykös gyűrű kiemelkedésén, és a szállítódugattyúk sugárirányban benyomódnak. Ez nagyon nagy befecskendező nyomást eredményez.

37 Elosztó tengely Ha a mennyiségállító zárt, akkor a hajtóanyag a nagynyomású teréből az elosztótest furatán, a fojtószelepen és az adott henger befecskendező fúvókáján keresztül a hengerbe jut. Az elosztótengely együtt forog a befecskendező szivattyú hajtótengelyével, és a nagynyomású teret egymás után egy-egy furattal köti össze.

38 kiindulási mennyiség alapjárat szabályozás menet üzemmód motorjárás szabályozás haladási sebesség szabályozás mennyiség korlátozás szabályozás rángatás csillapítás (hirtelen gázadáskor) Hajtóanyagmennyiség szabályzás A motor számára minden üzemállapotban optimális hajtóanyagmennyisége t biztosít. A következő tényezőket kell figyelembe venni:

39 Befecskendezéskezdet szabályozás

40 Befecskendezéskezdet szabályozás A befecskendezés kezdetnek nagy befolyása van a motor a teljesítményére a fogyasztására a zajszintre és a kipufogógáz kibocsátásra. A motorfordulatszámtól és a befecskendezett mennyiségtől függő előírt értékek a motorvezérlő-egységben vannak tárolva. Ezen kívül az előírt érték a hűtőfolyadék hőmérséklettől függően korrigálható. A befecskendezés kezdet aktuális értékének megállapítása a tűlöket jeladó jele kiértékelésével történik. Ha az előírt és a tényleges érték eltérnek egymástól, akkor a szállítás kezdet előírt értékét a motorvezérlő-egység megfelelően korrigálja. A motorvezérlő-egységből érkező szállítás kezdet jelet a befecskendező szivattyú vezérlőegység kiértékeli, és a befecskendezés kezdet szelepbe (N108) küldi.

41 Befecskendezéskezdet szabályozás korábbi irányba állítás Nyugalmi állásban a rugó eltolja a dugattyút. A befecskendező szivattyú belső terében nyomás van. A nyomás a fojtáson keresztül vezérlőnyomásként hat a hidraulikus ütköző gyűrűterére. Ha a befecskendezés kezdet szelep zárt, akkor a nyomás eltolja a dugattyút a rugó ereje ellenében előbb irányba (a képen jobbra)

42 Befecskendezéskezdet szabályozás A szabályozócsúszka eltolása következtében az 1. szabályozófurat megnyílik, és a hajtóanyag a befecskendezés állító dugattyú mögé áramolhat. A hajtóanyag a dugattyút korábbi irányba (jobbra) nyomja. A görgők hamarabb futnak fel a bütyökre, és a befecskendezés előbb kezdődik.

43 Befecskendezéskezdet szabályozás Későbbi irányba állítás A befecskendezés kezdet szelep akkor nyit, ha jele kap a vezérlőegségtől. Ennek következtében hidralikus ütköző gyűrűházában csökken a vezérlőnyomás. A vezérlődugattyút a rugó későbbi irányba (az ábrán balra) mozdítja.

44 Rendszeráttekintés

45 Vezérlőegységek kommunikációja

46 Befecskendező-szivattyú vezérlőegység J399 1 = CAN-Low 2 = CAN-High 5 = Motorállás jel 6 = Test 7 = 30-as pont

47 Szögelfordulás jeladó A jel felhasználása A befecskendező szivattyú pillanatnyi fordulatszámát méri. Meghatározza a mennyiségállító (N146) működtetésének időpontját. A jelkimaradás következményei A vezérlőegység a henger hozzárendelést és a befecskendező szivattyú fordulatszámot nem képes megállapítani. Így több hajtóanyag befecskendezésére nincs lehetőség. A motor leáll, és nem indítható.

48 Dízelmotor Porlasztó szivattyús befecskendező rendszerrel (PD) PDTDI = Pumpe-Düse Turbodiesel Direct Injection

49

50 3 hengeres PDTDI rendszer VW

51 Porlasztó-szivattyús befecskendező működési elve

52 1,9 PD TDI Hajtóanyag ellátás Az üzemanyag szivattyú a hengerfejen van, közvetlenül a vákuum szivattyú mögött. Feladata, hogy az üzemanyagot a tartályból a porlasztószivattyú egységekhez szállítsa. A vezérműtengelyről mindkét szivattyú meghajtása közös. (tandem szivattyú)

53 1,9 PD TDI Hajtóanyag ellátás Forró hajtóanyag Hűtött hajtóanyag

54 Hajtóanyag 1,9 PD TDI hűtés

55 Hajtóanyag hűtés 1,9 PD TDI A hajtóanyag hűtő Az üzemanyag hűtő egyik oldalán az üzemanyag, másik oldalán a hűtőfolyadék áramlik, közben az üzemanyag hőtartalmát a hűtőfolyadéknak átadja. Kiegészítő folyadékhűtő A visszahűtés csökkenti a hűtőfolyadék hőmérsékletét a hűtőfolyadék körben. A hűtőfolyadék hőtartalmát a környezet levegőjének adja át. Hűtőfolyadék szivattyú A motor vezérlőegység üzemanyag hűtés reléje kapcsolja be, ha az üzemanyag szivattyú hőmérséklet jeladónál az üzemanyag hőmérséklete túllépi a 70 C-ot.

56 Hajtóanyag hűtés

57 Felépítés

58 A nagynyomású tér feltöltése

59 Előbefecskendezés

60 Az előbefecskendezés vége

61 Főbefecskendezés

62 Fúvókatű csillapítás

63 2,0l TDI Motor

64 2,0l TDI 2. generáció

65 PD TDI Mágnesszelep Piezo szelep

66 Piezo elv

67 A befecskendezési folyamat a porlasztó-szivattyú vezérlésével kezdődik. Ekkor felépül a mágneses mező, emelkedik az áramerősség és a szelep zár. PD-elem vezérlése A mágnesszelep tű ülésen való felütközésénél egy törés van az áramfelvétel képében. Ez a jelrész BIP-nek van jelölve (a Beginig of Injection Period angol kifejezés rövidítése = a befecskendezés kezdete). A BIP jelzi a motor vezérlőgységnek a porlasztó-szivattyú mágnesszelep teljes zárását, ami a befecskendezés kezdet pillanata.

68 PD-elem (részecskeszűrővel szerelt motoroknál)

69 A porlasztó-szivattyú egység beszerelése után a nyomótér alja és a befecskendező dugattyú közötti legkisebb távolságot a legalsó állásban a porlasztószivattyú beállító csavarjával be kell állítani. PD-elem beállítása A beállítással megakadályozható, hogy a befecskendező dugattyú a hőtágulás miatt anyomótér