Az adagolóporlasztó
Pumpe Düse Einheit PDE Unit Injector UI Unit Injector System UIS
©Dr. Nagyszokolyai Iván, Csütörtöki Tamás, X-Meditor Autóinformatika, 2008
Rokonok és ősök… Kezdetben voltak a mechanikus és hidromechanikus vezérlésű adagolóporlasztórendszerek, így például
a GMC és a Cummins PTC
GMC adagolóporlasztó élvezérlésű, fogasléces adagolóelem elfordítással
Steyr – UI egység GAZ teherautóban – fogasléccel, elektromos beavatkozó közreműködéssel fordítjuk el az adagolóelemet
Cummins PTC-system UI elem (Cummins Engine Company, Inc. Columbus/USA)
nyomás- (P) és idővezérlés (T)
Krupp-Cummins PT-System
Az idővezérlésű PD-EDC korszak nyitánya Az első Bosch UIS 1994
Detroit Diesel (Bosch)
A távoli rokon… Ő a PLD adagoló-nyomócső-porlasztó egység
DELPHI E1 Unit Injector
A BOSCH adagolóporlasztója és adagolórendszere személyautómotorokhoz
UI és UIS
Egészen a legerősebbig… a V10 TDI motorig
Az adagolás, az adagolóporlasztó ötlete Rudolf Diesel agyában állítólag egy városi nyomókút láttán - 1905-ben támadt. Diesel úr szerint motorja ezzel majd egy napon füst és szagmentes lesz... Később mechanikus vezérlésű adagolóporlasztóval haszongépjármű és hajómotorok készültek. Sikeres példája a Cummins PT és a GM rendszer. A VW és a Robert Bosch AG együttműködése a hetvenes, nyolcvanas években az adagolóporlasztás idővezérlésűvé tételével újította meg a rendszert. Vonzó volt benne az, hogy a nagy befecskendezési nyomás a porlasztóban jön létre.
A motor újdonsága az adagoló-porlasztó egység németül Pumpe-Düse-Einheit (PD) (VW-terminológia) angolul Unit-Injector System (UI) (általános, Bosch terminológia)
pcsúcsnál = 400 – 2050 bar pilotadag = 1 – 2 mm3 fúvóka: 5 lyukú, geometria ks átfolyás = 550 cm3/30 s 100 bar-on
A PD-egység felépítése
A nyomáselőállítás és vezérlés
Befecskendezés/porlasztás
kiegyenlítő, tárolótér
mágnesszelepülék
tűemelkedéscsillapító
A meredek adagolási (felfutó) bütyökoldal – nagy elemsebesség, ezáltal nagy nyomás. Lankás lefutó bütyökoldal – a tüzelőanyag gőzbuborék képződés mentes beáramlása az adagolóelem hüvelybe. görgőshimba
görgőshimba
dugattyú
adagolóbütyök
dugattyú
adagolóbütyök
Felfutó bütyökoldal
Az adagolóelem a felső holtpontban van nyitva
visszafolyás
átöblítő áramlás
zárva
A pilotadag adagolás kezdete a mágnesszelep zárva
nyitva
A dízelmotorban a gyulladási késedelmet „kézben tartani” soha nem volt könnyű. A dízelmotor kemény járásának az oka is a gyulladási késedelem „környékén” keresendő. Ezért célszerű egy előadag – pilot adag – bejuttatása, amelyik előkészíti a lágyabb égés feltételeit. A pilotadagot φ2 szöggel késleltetve követi a főadag (dózis) dózis
φ1 φ2
főtengelyelfordulás FHP Adott előbefecskendezési szögnél (φ1 ) „elő- vagy pilotadag”
A PDTDI így csinálja… nyitónyomások kb. 300 bar
a főadag (dózis)
180 bar dózis [mm3]
főtengelyelfordulás „elő- vagy pilotadag” - mennyisége: 1…2 mm3
A pilotadag-képzés mechanizmusa
kiegyenlítődugattyú
fojtás
porlasztótű rugókamra
Pilotadag befecskendezési csillapítás rugókamra porlasztóház
„hidraulikus párna” A porlasztótű emelkedés első harmadában a tű csillapítatlanul emelkedik. Utána a porlasztótű csillapító dugattyúja a furatba lép, az előtte lévő tüzelőanyagot csak a fojtáson keresztül, a csap mellett tudja a tűrugó-házba nyomni. Ezzel mozgása lefékeződik, a befecskendezett tüzelőanyagmennyiség (pilotadag) lecsökken.
fojtórés hidraulikus „párna” csillapítódugattyú
Csillapítatlan tűemelkedési szakasz
a – nyugalmi helyzet (elemFHP), b – pilot start, c – pilot befejezés, d – főadag befecskendezés Tűkamra nyomás
Kiegyenlítődugattyú elmozdulás
Tűemelkedés
FHP
Főtengelyelfordulás
Pilotadag adagolás vége zárva
mágnesszelep nyitva porlasztótű rugó zárva
A főadag adagolása zárva
teljesen összenyomva nyitva
Üresjárat az elemdugattyú alsó holtpontja felé
nyitva
zárva visszafolyás, gázolaj visszanyomás a tápcsatornába
zárva
A tüzelőanyagvisszafolyás szerepe • a PDE átöblítése révén annak hűtése • a munkadugattyú (plunger) melletti résolaj elvezetése • a gőzbuborékok leválasztása, elvezetése
résolaj
fojtások
Az egyidejű események kronológiája
1 meghúzóáram, 2 BIP azonosítás, 3 tartóáram, 4 gyors zárás
mágnesszelep áram bekapcsolási vezérlőjel tűmozgás állapotérzékelés tűlöket idő
áramlefutás nyomáslefutás tűmozgás befecskendezési mennyiség
A PD elem belvilága !
A metszetet Szalai László készítette.
Szedjük szét !
Kiegyenlítőtárcsa 1,01 mm-1,99 mm-ig (lépcső 0,02)
rugótartó
kiegyenlítődugattyú
…és nincs tovább !
PE-egység mágnesszelep • Biztonság • ha a mágnesszelep nyitva marad, a gázolaj átfolyik rajta és a PD elemen, nincs befecskendezés, • ha mágnesszelep zárva marad, nem tud az elemhüvely feltöltődni, nincs befecskendezés.
• A PD-egység mint jeladó • A mágnesszelep áramlefutásásából megállapítható a tényleges befecskendezéskezdet.
A PDE mágnesszelep áramváltozás információtartalma
szelepvezérlés kezdet
áram
Az áramfelfutás a bekapcsolás után a mágneses tér kiépülése alatt viszonylag lassú. A mágnesszelep-tű meghúzása után az ülékén felütközik, ez visszahat az áram alakulására. Ezzel azonosítható a tényleges befecskendezés kezdet. Ez a BIP jel (Begining of Injection Period).
Ennek az eseménynek a szöghelyzetét a motorECU összeveti a vonatkozó „kell” értékkel. Ha nem azonos, akkor a mágnesszelep aktiválásának időpontját módosítja.
szelepzárás BIP
szelepvezérlés vége
tartóáram szabályozási tartomány
meghúzóáram
idő
A PDE mágnesszelep áramváltozás alapján végzett fedélzeti diagnosztikája • A rendszer diagnosztikájára is alkalmas a BIP jel. Az aktiválástól a BIP-ig terjedő idő – egy határértéken belül - a PDE-re jellemző. • Ha az idő több, vagy kevesebb a rendszer „szabályozási tartomány túllépés” üzenettel hibaüzenetet ad. • Például lelevegősödött esetben, a tűmozgással szembeni ellenállás kisebb lesz, így a zárás gyorsabb lesz, a szabályozási tartományból lefelé kilép.
0414720037
ATD, AVB motorhoz Bosch cseredarab: 0986441506
tűvezetés • Nemcsak a fúvókában kialakuló nyomás, hanem a fúvóka furat geometriája is befolyásolja a helyi sebességet, ezzel a porlasztást. A ks geometria kúpos furatú és lekerekített belépőnyílású. • A tűvezetés a porlasztócsúcs-furatok koncentrikus nyitását pontosítja, így befecskendezési sugarak tömegárama azonos lesz.
A 2,0 literes motor új PD és PPD egysége
Kiegyenlítődugattyúfékezés Célja: • működési-zaj csillapítás A zaj forrása: • a gyors nyomásfelépülés és leépülés a nagynyomású kamrában, • nyomásleépüléskor kialakuló kavítáció, • mechanikus felütközések.
kiegyenlítődugattyú
Kiegyenlítődugattyú vezetőhengere Háromoldalú hasáb Kiegyenlítődugattyú
Megnövelt kiegyenlítődugattyú átmérő
PDE test
Mikor már a gázolajnyomás a nagy átmérőjű dugattyúfelületre is hat, az előbefecskendezés gyorsan véget ér.
Amikor a kiegyenlítődugattyú vezetőhengere eléri a vezérlőélt, a dugattyú mozgása lefékeződik és így lassabban éri el az alsó ülékét, kisebb felütközési zajt keltve. vezérlőél kiegyenlítődugattyú nyomáskamra
PPD Piezo Pumpe Düse
PPD Piezo Pumpe Düse
Részletesen a Piezo_Pumpe_Düse.pdf fájlban olvashat erről a befecskendezőről!
VW SiemensVDO
Hova tovább ? és Hova (nem) tovább ? Tegyük a PD egységet időzíthetően, többszöri befecskendezésre alkalmassá !
Frankfurt IAA 2005
A CR rendszerhez hasonló tűnyitás és –zárás !
Bosch 3. generációs haszongépjármű-motor UI. Maximális befecskendezési nyomás 1800 … 2000 bar. A belső mágnesszelep a pilotadag képzést hivatott szolgálni.
Gen. N4
Gen. N3.1
PDüse
PDüse
Zeit
Zeit
Bosch UI generációk haszongépjárműmotorok részére
A BOSCH Unit Injector (PD) rendszer 4. generációja szgk. motor részére
Koaxiális vario-porlasztó Foto: Bosch
„Vario”-porlasztó a külső és a belső fúvókatű külön vezérelhető
Két fúvókalyuk-sor – az alsó, kis mennyiség befecskendezése a szívóütemben homogén keverék előállítása, a (gyújtó) főadag egymás után mindkét lyuksorból.
