EVMT 20 Brandstofsystemen 1

EVMT 20 Brandstofsystemen 1

Zelfstudie en huiswerk

Naam Cursist: ___________________________

Trainer: _________________________________

Datum: _________________________________

copyright 2011

Instructeur

Zelfstudie

2


Instructeur

Zelfstudie

3

Introductie Dit zelfstudiepakket is een voorbereiding op de RPT-dag "Brandstofsystemen 1", die je binnenkort gaat volgen. Tijdens deze RPT-dag ga je een aantal opdrachten uitvoeren. De informatie in de Zelfstudie is speciaal gericht op deze opdrachten. De Zelfstudie vormt een aanvulling op de Theorieleerstof die bij de beroepsopleiding hoort. In de Zelfstudie moet je een aantal vragen beantwoorden. Doe dit zo goed als je kunt. Het helpt je ook om met succes door de Starttoets te komen. De vragen worden tijdens de dag door de instructeur besproken. Neem daarom de ingevulde Zelfstudie mee naar de RPT-dag en bewaar hem goed. Hij kan ook zeer nuttig zijn bij de voorbereiding op het praktijkexamen. Doelstellingen: Na deze dag kun je met betrekking tot: Meten met de scoop:  Een scoop goed instellen  Het beeld goed interpreten met betrekking tot een V2 en een V3 meting Sensoren:  Basisprincipes van diverse sensoren herkennen  Diverse sensoren opmeten  Signalen van sensoren beoordelen Actuatoren:  Basisprincipes van diverse actuatoren herkennen  Diverse actuatoren opmeten  Signalen van actuatoren beoordelen  Stoom meten van actuatoren Beoordeling: Aan het einde van de RPT-dag vult de trainer een beoordelingsformulier in. Dit formulier wordt aan de cursist meegegeven. Hierop staan de beoordelingen voor de uitgevoerde werkorders. Ook geeft de trainer een algehele beoordeling voor de manier waarop er de hele dag gewerkt is. De beoordeling voor de verschillende onderdelen is Goed (G), Voldoende (V) of Onvoldoende (O). Succes!


Instructeur

Zelfstudie

4

Inleiding In de diesel verbrandingsmotor techniek zijn verschillende motoren te herkennen zoals: direct ingespoten en indirect ingespoten dieselmotoren. Indirect ingespoten motoren zijn er steeds minder omdat deze niet kunnen voldoen aan de huidige milieunormen en deze systemen zullen we op deze RPT-dag niet behandelen. Bij direct ingespoten dieselmotoren zijn diverse inspuitsystemen te herkennen zoals:  de roterende inspuitpomp zowel mechanisch als elektronisch geregeld  de lijninspuitpomp zowel mechanisch als elektronisch geregeld  het blokpomp/verstuiver systeem zowel mechanisch als elektronisch geregeld  het pompverstuiver systeem zowel mechanisch als elektronisch geregeld  het commonrailsysteem Op deze RPT-dag “Brandstofsystemen 1” behandelen we de elektronisch geregelde systemen en gaan we diverse sensoren en actuatoren meten en beoordelen. Op dag 2 van “Brandstofsystemen” gaan we meer in op het onderling verband van de diverse sensoren en actuatoren en de diagnosemogelijkheden die de diverse fabrikanten ons aanreiken. De testapparatuur van de verschillende fabrikanten kunnen ons een heel eind op weg helpen maar er zullen altijd storingen optreden die men met het testapparaat niet goed kan zien of die niet opgemerkt worden. Vandaar dat het heel belangrijk is dat we ook zelf signalen kunnen meten en kunnen beoordelen of deze goed of fout zijn. Ook de onderlinge samenhang(systeemkennis) tussen de diverse sensoren is van essentieel belang omdat bijvoorbeeld een fout sensorsignaal, een slechte massa of een mechanisch defect er voor kan zorgen dat er heel ergens anders een hapering of storing in de motor zich voordoet. Elektronisch geregelde inspuitsystemen Moderne motoren worden bestuurd door een regelapparaat, de microcontroller of ECU, die zijn taak alleen goed kan uitvoeren als hij goede informatie krijgt van de verschillende sensoren. De sensoren zijn dus de zintuigen van iedere computer. Zonder deze informatie kan een elektronisch systeem onmogelijk werken. Alle systemen hebben gemeen dat ze volgens het IVO-principe voor gegevensverwerking werken.

Bij de input gaat het voornamelijk om sensoren die als signaalgever, voeler, of opnemer aangeduid worden. De verwerking van elektrische signalen gebeurt in de regeleenheid die beslissingen neemt en actuatoren aanstuurt via geprogrammeerde kenvelden en mathematische formules.


Instructeur

Zelfstudie

5

Aan de output bevinden zich de actuatoren die de commando’s van de regeleenheid omzetten in fysische grootheden zoals kracht, beweging, licht, warmte, etc. Sensoren en actuatoren kunnen, afhankelijk van hun uitvoering en functie,analoog, digitaal of binair werken. Deze zelfstudie wordt ingedeeld in 6 verschillende gedeelten: sensoren en actuatoren en hun aansturing



 algemene sensoren en actuatoren  sensoren en actuatoren van systemen met roterende inspuitpompen  sensoren en actuatoren van systemen met EDC-lijnpompen  sensoren en actuatoren van systemen met pompverstuivers  sensoren en actuatoren van systemen met common rail De pomp/verstuiver systemen worden niet apart behandeld omdat als men met de voorgaande sensoren en actuatoren van de verschillende systemen bekent is, dit geen probleem meer mag zijn. 1

Sensoren en actuatoren en hun aansturing

Taak van sensoren Fysische grootheden zoals druk, temperatuur, gewicht, positie zijn signalen uit de buitenwereld, die een motormanagementsysteem nodig heeft om goed te kunnen functioneren. Echter deze grootheden geven meestal geen elektrisch signaal af. Sensoren vertalen signalen uit de buitenwereld in elektrische signalen, of te wel spanning. Het signaal van de sensor zal deze spanning in analoog, amplitude of frequentie kunnen wijzigen. Enkele grootheden en toepassingen zijn: Grootheden

Toepassing

Temperatuur

Koelmiddel-, uitlaatgas-, luchttemperatuursensor

Positie

Nokkenas-, gashandelsensor

Gewicht

luchtmassameter

Toerental

Krukas-, turbinewielsensor

Versnelling

G-sensor

Druk

Oliedruk-, atmosferische druk-, brandstofdruksensor

Gassamenstelling

Lambda-, NOx sensor

Trilling

Klopsensor


Instructeur

Zelfstudie

6

Soorten sensoren Men spreekt wel over actieve- en passieve sensoren maar een eenduidige definitie is hiervan niet te geven. Een grove definitie kan zijn; passieve sensoren geven meestal een analoog signaal af en hebben geen externe voeding nodig, actieve sensoren geven meestal een digitaal signaal af en hebben vaak een externe spanning nodig om te kunnen functioneren. Er zijn tegenwoordig ook intelligente sensoren of smart sensors die een elektrisch signaal direct verwerken naar een digitaal signaal dat direct op de databus gezet kan worden van het motormanagementsysteem. Een voorbeeld hiervan is de NOx sensor. Taak van een actuator Actuatoren zijn de uitvoerende componenten van het motormanagmentsysteem en worden door de regeleenheid aangestuurd. Ze kunnen een koppel, temperatuur, licht of toerental genereren. Ook worden al intelligente of smart actuatoren toegepast. Deze actuator is voorzien van een lokale intelligentie in de vorm van een microcontroller die de regeling van het uitgangsignaal van de actuator uitvoert. Een voorbeeld hiervan is de variabel turbo met elektrische aansturing. Enkele toepassingen zijn: Grootheden

Toepassing

Temperatuur

Thermostaatsturing, gloeibougie

Positie

Gasklep, EGR-klep, nokkenasverdraaiing

Magnetisme

Spoelverstuiver, stappenmotor

Toerental

Elektromotoren

Licht

Lampen, LED’s

Druk

Brandstofdruk, turbodruk

Debiet

Inspuithoeveelheid, luchthoeveelheid

Voedingen voor actuatoren en sensoren Om te kunnen werken onder normale omstandigheden hebben het stuurapparaat, sensoren en actuatoren een voeding nodig. Het stuurapparaat wordt doorgaans gevoed met de positieve bedrijfsspanning 12/24 Volt na contact(15). Een permanente voeding kan nodig zijn om bepaalde waarden te bewaren, die opgeslagen zijn in een vluchtig geheugen van het stuurapparaat. Sommige complexe sensoren zijn voorzien van componenten die er de schakeling en de signaalvorming van verzorgen. Een voorbeeld hiervan is de luchtmassameter die bestaat uit een elektrische voeding, bruggeschakelde weerstanden en een versterker plus een temperatuurmeter. Dit leidt tot een signaal dat voor het stuurapparaat leesbaar is zelfs al treed in de meetbrug een klein spanningsverschil op. Andere sensoren worden rechtstreeks gevoed met een spanning die door het stuurapparaat wordt opgewekt en beschermd. Meestal bedraagt deze spanning 5 Volt en voedt sensoren die signalen naar het stuurapparaat zenden.


Instructeur

Zelfstudie

7

Andere sensoren zoals inductieve sensoren(b.v. krukassensor) genereren zelf een spanning. Hierbij kan het stuurapparaat spanning op één van de draden zetten om een gesuperponeerd of off-set signaal te krijgen. Actuatoren kunnen een behoorlijke stroom vragen. Daarom wordt de actuator via een voedingsrelais of via een zogenaamde vermogenseindtrap in het stuurapparaat van positieve spanning voorzien. Ook moet voorkomen worden dat er stoorsignalen van de actuator naar het stuurapparaat teruggestuurd worden. Tevens moet er voor gezorgd worden dat een stoorsignaal of een defecte actuator de uitgangen van een stuurapparaat nooit kunnen beschadigen.

Meestal wordt de actuator rechtstreeks aan voeding gelegd en zorgt het stuurapparaat voor de stroomkring door de massa te sluiten. In dit geval spreken we over een negatieve sturing of massa geschakeld. Dit komt het meest voor en heeft als voordeel dat het stuurapparaat actuatoren kan controleren op hun aanwezigheid, onderbreking of kortsluiting. Er zijn echter ook actuatoren die positief gestuurd worden omdat dit eenvoudiger uitvoerbaar is, denk hierbij bijvoorbeeld aan gloeibougie’s. Om de stroom te beperken worden er soms speciale transistoren(MOSFET’s) gebruikt. Bij een te grote stroomafname sperren deze transistoren en wordt er geen stroom meer doorgelaten. Als de stroomafname weer daalt gaan ze weer in geleiding. Hierdoor lijkt het alsof er een onderbreking in het stroomcircuit is. Ook bij een kortsluiting wordt het stroomcircuit soms onderbroken maar blijft de zekering heel. Als de stroom in beide richtingen door de actuator moet kunnen vloeien om een tegengestelde draairichting te verkrijgen zorgt het regelapparaat voor de ompoling.


Instructeur

Zelfstudie

8

De waarde van de voedingsspanning is meestal de boordspanning 12/24 Volt maar kan ook hoger liggen. . Door een speciale schakeling en het gebruik van condensatoren kan deze spanning omhoog gebracht worden. Denk hierbij aan het aansturen van inspuitventielen waarbij de waarde 80 Volt kan zijn of bij sommige inspuitsystemen is deze spanning nog hoger. Eindtrap Voor de eindtrap worden transistoren gebruikt die via een darlingtonschakeling versterkt worden. De eindtransistor is een vermogenstransistor. Deze wordt warm wanneer hij moet schakelen. Meestal zitten deze eindtrappen in het stuurapparaat. De koeling gebeurt door koelplaten die aan de buitenkant van het stuurapparaat worden geplaatst. Bij grote vermogens wordt er ook wel gebruik gemaakt van extern geplaatste transistoren. Men ziet vaak dat het stuurapparaat aan de motor wordt gemonteerd. De koeling geschiedt dan met vloeistof (brandstof of koelwater).

2

Algemene sensoren en actuatoren

We gaan nu sensoren en actuatoren behandelen. Hiervan zullen we de meest voorkomende beschrijven Sensoren en actuatoren die vaak gebruikt worden bij de diverse inspuitsystemen zijn:  gashandel sensor  gasklep actuator  EGR  Krukassensor  Nokkenassensor  Temperatuursensoren(olie/water/brandstof/lucht)  Druksensoren(olie/lucht/brandstof)  Luchtmassameter


Instructeur

Zelfstudie

9

Gashandel sensor Deze is meestal uitgevoerd als dubbele potentiemeter waarbij beide signalen oplopend of dalend kunnen zijn. Er zijn er ook waarbij de beide signalen tegengesteld zijn. Een gashandel met een enkele potentiometer komt ook voor. Controleer bij het meten van deze sensor de aangelegde spanning en de massa en voer een controle uit met een scoop waarbij de spanning van de loper gelijkmatig moet veranderen met het veranderen van de gashandel stand.

Voer ook de ruistest uit op dit signaal want deze mag niet te groot zijn.


Instructeur

Zelfstudie

10

De lineaire Hallsensor wordt ook toegepast op de gashandel. Deze lineaire Hallsensor genereert een analoog signaal dat proportioneel is aan de magnetische flux die het Hallelement beïnvloedt. Via ingebouwde elektronica wordt de Hallspanning versterkt tot een uitgangssignaal tussen 0,3 V en 4,8 V en kan ook twee uitgangen hebben. De controle van deze sensor is identiek aan die van de potentiometer en het voordeel is dat er minder ruis op het signaal is. De nieuwste lineaire Hallsensoren worden voorzien van elektronica die het signaal direct verwerken tot een digitaal signaal wat rechtstreeks op het datanetwerk kan worden gezet. Dit is dus een voorbeeld van een smart sensor.

Actuatoren algemeen Eigenlijk zijn bijna alle actuatoren spoelen of wikkelingen. Een uitzondering hierop is de Piëzo-verstuiver. Toch kun je de actuatoren in 4 hoofdgroepen indelen: Groep 1: verwarmingselementen zoals gloeispiralen, gloeibougies en verwarmingselementen voor bijvoorbeeld verwarmde spiegels. Groep 2: lichtbronnen zoals gloeilampen, xenonlampen, halogeenlampen en LED’s. Groep 3: elektromotoren zoals gelijkstroommotoren, borstelloze motoren en stappenmotoren. Groep 4: elektromagnetische ventielen zoals pneumatische drukregelventielen, hydraulische drukregelventielen en luchtregelkleppen Omdat computers alleen in digitale O/I-modus kunnen werken, wordt de elektromagneet meerdere malen per seconde in- en uitgeschakeld. Daarbij wordt door verandering van de inschakelduur (ook wel duty-cycle genoemd) een nagenoeg traploos openen en sluiten van een ventiel gerealiseerd. Deze manier van aansturing heet pulsbreedte modulatie. Een regeling van de duty-cycle is voor de computer een eenvoudige methode om door veranderen van de pulsbreedte (inschakelduur), de spanning te variëren. De gemiddelde spanning naar de bedienbare component is dan proportioneel met de pulsbreedte. De frequentie van duty-cycle-sturingen ligt tussen de 100 Hz tot 1 KHz of meer. Er bestaan twee duty-cycle-typen, namelijk die met een vaste frequentie en die met een variabele frequentie. Het veranderen van de frequentie heeft meestal te maken


Instructeur

Zelfstudie

11

met het nauwkeuriger regelen van het hydraulisch ventiel om trillingen te voorkomen in het systeem. De frequentie varieert dan wanneer het motortoerental verandert. Gasklep actuator Deze is meestal uitgevoerd met een veerbelast elektromagneet waarbij de verdraaiing van de gasklep wordt gerealiseerd door de spanning op de elektromagneet geleidelijk op te voeren. Dit wordt gedaan door een duty-cycle op de voedingsdraad van de elektromagneet te zetten waarbij de gemiddelde spanning is te regelen. De frequentie van dit signaal is constant. In de meeste gasklep actuators zit ook potentiometer( onderste lijn) wat een variabel analoog signaal afgeeft. Dit is een terugkoppeling naar de rekeneenheid voor de werkelijke stand van de gasklep.


Instructeur

Zelfstudie

12

EGR De EGR-klep zorgt voor een bepaalde hoeveelheid terugvoer van uitlaatgassen naar het inlaatkanaal. Op deze manier wordt de eindverbrandingstemperatuur verlaagd waardoor er minder Nox in de uitlaatgassen zit. Mechanisch wordt de EGR-klep door luchtdruk bediend. De luchtdruk wordt door de magneetklep geregeld middels een duty-cycle. De recirculatieklep zelf is op het spruitstuk gemonteerd. De EGR-klep kan nog uitgerust zijn met een regelweg sensor. Deze sensor geeft de regeleenheid informatie over de werkelijke stand van de klep. Deze terugkoppeling wordt in sommige gevallen ook verzorgt door de lucht massa meter. Bij meting met de scoop geeft dit nagenoeg hetzelfde beeld als de gasklep actuator. Aansturingen van bijvoorbeeld een variabele turbo of waste-gate kan op een zelfde manier geregeld zijn als de aansturing van de EGR of de gasklepactuator. Krukassensor of BDP-sensor Hiervoor wordt meestal een inductieve sensor gebruikt die zelf een signaal opwekt. De amplitude kan bij de diverse merken afwijken. Wel moet men weten hoe de vertanding bij het vliegwiel is opgebouwd. Meestal is er één tand verwijderd, maar er zijn ook motoren die voor elk cilinder één tand verwijderen. Het is dus belangrijk om te weten hoe een motorfabrikant het signaal wil zien, één maal bij elke krukasomwenteling of bij elke cilinder één signaal. Bij een 6 cilinder krijgen we 6 dezelfde signalen maar dat betekend dat het vliegwiel maar één keer is rondgedraaid.


Instructeur

Zelfstudie

13

Vaak wordt het signaal gesuperponeert, d.w.z. op één draad van de inductieve sensor wordt vanuit de rekeneenheid een bepaalde spanning gezet; bijvoorbeeld 2 Volt. Hierdoor wordt het signaal boven de 0-lijn opgetild(OFF-SET). Bij een meting met de scoop moet erop gelet worden dat het signaal DC gemeten wordt. In AC wordt de OFF-SET niet zichtbaar.

Ook worden er BDP-sensoren toegepast die met een Hall element werken. Hierdoor krijgt men een bloksignaal. Dit kan door de rekeneenheid gemakkelijker verwerkt worden en heeft ook minder last van ruis.


Instructeur

Zelfstudie

14

Nokkenassensor of fasesensor De nokkenassensor of fasesensor is vaak een sensor met een Hall-element. Dit geeft een bloksignaal. Het signaal kan er zeer verschillend uitzien. Wel kan men het aantal cilinders hier herkenen en ziet men ook duidelijk de periodetijd.

Er zijn echter ook motoren die een inductieve sensor toepassen als fasesensor.

Temperatuursensoren Deze sensoren zijn er in diverse uitvoeringen en worden op een motor voor veel doeleinden gebruikt. Denk hierbij aan koelwater-, olie-, lucht-, brandstof- en uitlaatgastemperatuur. Het zijn vaak NTC weerstanden maar worden soms ook uitgevoerd als PTC weerstand. Een temperatuursensor is met een scoop moeilijk te meten omdat deze maar zeer langzaam veranderd. Beter is een weerstandstest met verschillende temperaturen. In de fabrieksgegevens staan vaak tabellen die laten zien welke weerstand een sensor moet hebben bij de verschillende temperaturen.


Instructeur

Zelfstudie

15

Druksensoren Net als temperatuursensoren vindt men op een motor diverse druksensoren. Toepassing voor druksensoren zijn oliedruk, luchtdruk, brandstofdruk. Dit soort sensoren is tegenwoordig uitgevoerd met een piëzoresistief element die als rekstrook is opgesteld in de sensor. Er kunnen zowel zeer kleine drukken, als zeer hoge drukken mee gemeten worden. Denk hierbij aan de buitenluchtdruk sensor die in mbar moet opnemen en de raildruk sensor van een commonrailsysteem die drukken moet waarnemen tot 2500 bar. Door een opstelling van 2 druksensoren kan men drukverschillen meten. Een voorbeeld hiervoor is het roetfilter. Deze sensoren zijn wel goed te meten met een scoop


Instructeur

Zelfstudie

16

Luchtmassameter De luchtmassameter meet de werkelijke massa lucht die de motor aanzuigt. De invloeden van temperatuur, hoeveelheid en dichtheid van de lucht zijn dus verwerkt. Het meetprincipe baseert zich op de brug van Wheatstone. Op een meetplaatje zitten vier weerstanden. De brugschakeling is pas in evenwicht wanneer een verwarmde weerstand net 100 °C warmer is dan de ingaande luchttemperatuur. De verwarming van de weerstand gebeurt door een PTC-weerstand die zich op het meetplaatje bevindt (film). Hoe meer de verwarmde weerstand afkoelt door instromende lucht hoe meer stroom er door de verhittingsdraad gestuurd moet worden om de brugschakeling in evenwicht te houden. De stroom die door de hittedraad vloeit, is een maat voor de aangezogen luchtmassa uitgedrukt in een signaal tussen 0 ↔ 5 V.

De signalen die gemeten worden kunnen verschillend zijn. Waar voorheen een analoog signaal gemeten werd, wordt er bij de moderne sensoren een digitaal(blok)signaal gemeten. Bij dit digitaal signaal is de verandering van de frequentie een maat voor de luchtmassa.


Instructeur

Zelfstudie

17

3 Verdelerpompen Bij de verschillende type verdelerpompen komen we inspuitvervroegers, inspuitverstellers en opbrengstregelaars tegen. Al deze actuatoren zijn spoel actuatoren en worden meestal met een duty-cycle aangestuurd. Deze actuatoren zijn prima met een scoop te meten. Een regelweg sensor geeft een terugkoppeling van de regelschuif aan het stuurapparaat. Er zijn uitvoeringen met een dubbele potentiometer maar ook meer geavanceerdere constructies waar bij de verdraaiing een verandering in de amplitude geeft.


Instructeur

Zelfstudie 4

18

EDC lijnpomp

Van buitenaf gezien is dit de conventionele lijnpomp, alleen op de plaats waar de regulateur zat is nu plaats gemaakt voor een regeling met stelmagneten. Men kan hiermee de regelstang bedienen en dus meer of minder brandstof geven. Ook is er een regeling om elektromechanisch het inspuitmoment te verstellen. De regelunit ontvangt van de diverse sensoren informatie en verwerkt deze informatie. Op basis van deze informatie wordt met één of twee elektrische ‘stelmagneten’ de regelstang en of de toevoerschuiven in een bepaalde positie gebracht. Het nadeel van dit soort pompen is dat de regeling die men toepast voor alle cilinders tegelijk gelden. Dus een regeling per cilinder kan bij dit systeem niet. Naaldbewegings sensor

Voor een nauwkeurige regeling van het inspuitmoment is bij sommige systemen een terugmelding noodzakelijk. Hiervoor wordt het exacte inspuit-moment van een verstuiver gemeten en teruggekoppeld naar de ECU. In een inductiespoel (gemonteerd in de verstuiver) wordt door middel van een voorgemagnetiseerde drukpen, die bij inspuiting omhoog gedrukt wordt, een signaal opgewekt. Dit signaal kan alleen bij een lopende motor en met een scoop worden gemeten. EVMT 20 Brandstofsystemen 1

Instructeur

Zelfstudie 5

19

Pompverstuiver systeem

Bij dit brandstofsysteem wordt er géén gebruik meer gemaakt van een lijnpomp. De hoge inspuitdruk wordt hierbij in de pompverstuiver opgebouwd. Deze pompverstuiver is een combinatie van inspuitpomp en verstuiver. Elke cilinder heeft zijn eigen pompverstuiver. De pompverstuivers zijn te vinden onder het kleppendeksel. De tuimelaars die het pompelement bedienen, worden aangedreven door de nokkenas.

1; Pompsegment 2; Klepsegment 3; Injectiesegment

Tijdens de pompslag wordt pas druk opgebouwd wanneer het magneetventiel door de regeleenheid aangestuurd wordt. De inspuiting eindigt op het moment dat de regeleenheid het magneetventiel niet meer aanstuurt. De hoge inspuitdruk neemt af, en vloeit af naar het brandstoftoevoerkanaal (lage druk). In de verstuiver is ook een brandstof-retourkanaal aanwezig. Via de brandstofretour kan lekvloeistof terug naar de tank vloeien. Ook wordt aanwezige lucht via deze retour afgevoerd. Ook zorgt de brandstofretour voor een vloeistofstroom door de verstuiver te. Hierdoor wordt overtollige warmte via de brandstofretour afgevoerd. De aansturing van het magneetventiel loopt via de regeleenheid. Bij sommige sturingen van elektromagneten speelt de reactietijd een grote rol. De opbouw van de stroom in een spoel kan door inductie vertraagd wordt (tegen-EMK). Dit kan nadelige gevolgen hebben voor de reactietijd van de spoel. In systemen waar dergelijke problemen zich voordoen zal de constructeur kiezen voor een laag Ohmige spoel in combinatie met een stroombegrenzing. Er is dan sprake van een aantrekstroom en een houdstroom. Bij deze sturing zal de actuator eerst normaal worden aangestuurd, waarna de schakeltransistor spert om daarna de actuator met korte pulsen aan te sturen. Hierdoor zakt de gemiddelde stroom in de spoel terwijl de elektromagneet toch geopend blijft. Zo ontstaat een langere levensduur van de spoel.


Instructeur

Zelfstudie

20

In bovenstaande afbeelding zie je een inspuiting van een pompverstuiver. De bovenste lijn(blauw) is het verloop van de spanning en de onderste lijn(rood) is het verloop van de stroom. Hier is tussen de stippellijnen de frequentie van het in- en uitschakelen van de stroom gemeten. Deze is 72 kHz. Dit is ook de tijd dat de spoel van de pompverstuiver word geopend(trekstroom). In onderstaande afbeelding is weer tussen de stippellijnen gemeten en we zien hier een frequentie van 42 kHz. Dit is de tijd dat de stroom lager is. Men noemt dit de houdstand van de spoel. Door het langzamer schakelen van de rekeneenheid wordt de gemiddelde spanning lager en zakt dus ook de stroomsterkte.

Bij dit systeem worden de pompverstuivers aangestuurd met een spanning van ± 85V om een snelle reactie van het systeem te krijgen. Om deze spanning te krijgen worden er spanningen gecreëerd waarmee condensatoren worden opgeladen in de rekeneenheid. Op de volgende pagina is een scoopbeeld van meerdere inspuitingen te zien met daartussen twee spanningspieken die ervoor zorgen dat de condensatoren worden opgeladen.


Instructeur

Zelfstudie

21

Blokpompsysteem Dit systeem heeft veel overeenkomsten met het pompverstuiver systeem, dat hiervoor beschreven is. Het grote verschil is dat de pompelementen gescheiden zijn van de verstuivers. De hoge inspuitdruk wordt hier in een, voor elke cilinder, apart gemonteerde pomp opgebouwd. Ook hier wordt tijdens de pompslag druk opgebouwd wanneer het magneetventiel door de regeleenheid aangestuurd wordt.

De inspuiting eindigt op het moment dat de regeleenheid het magneetventiel niet meer aanstuurt. De pompunits worden bediend door een nokkenas. De pompunits en nokkenas kunnen zowel in de motor als in een losstaande pompbehuizing zijn gemonteerd. De verstuivers zijn op de normale plaats in de cilinderkop gemonteerd. Bij moderne systemen worden zowel de blokpomp als de verstuiver elektronisch aangestuurd om een nog nauwkeurigere inspuiting te krijgen.


Instructeur

Zelfstudie 6

22

Commonrailsysteem

Bij dit systeem wordt d.m.v. een hogedrukpomp een rail onder druk gezet. Hier zijn rechtstreek verstuivers op aangesloten. Door elektronisch aansturing worden de verstuivers bediend. De eerste commonrailsystemen waren de CP1 systemen. Hierbij wordt een constante aanvoer van brandstof in de hogedrukpomp onder hoge druk gebracht en de overtollige brandstof afgevoerd naar de brandstoftank. De zogenaamde drukgeregelde systemen. Nadeel van dit systeem is dat de hogedrukpomp zeer heet wordt omdat de brandstof voorraad ook opgewarmd wordt en daardoor de pomp niet meer zo goed kan koelen.


Instructeur

Zelfstudie

23

Tegenwoordig wordt het CP3 systeem toegepast. Hierbij wordt een afgepaste hoeveelheid brandstof naar het hogedruk gedeelte van de pomp gestuurd. Dit noemt men een volume geregeld systeem. Daardoor wordt de brandstofvoorraad niet meer zo warm, de pomp beter gekoeld en de levensduur van de hoge drukpomp verlengd. Voordeel is verder dat men vermogenswinst weet te bereiken doordat de hogedrukpomp niet meer die grote hoeveelheid brandstof onder druk moet brengen.

In beide systemen komt men zowel volume- als drukregelaars tegen die door middel van duty cycle aangestuurd worden. De druksensor op de rail is op beide systemen zeer belangrijk.


Instructeur

Zelfstudie

24

Om bij gas loslaten de druk in de rail snel te kunnen afbouwen zijn er diverse manieren. Eén ervan is om de verstuiver zeer snel aan te sturen, waardoor er wel drukverlies in de rail ontstaat maar geen inspuiting. Een andere manier is een drukregeling op de commonrail. Dit ventiel wordt met een hoge frequentie aangestuurd om de druk in de rail snel te laten dalen.

Spoelverstuiver Deze verstuiver worden nog veel toegepast in commonrailsystemen

Wanneer de magneetspoel wordt aangestuurd, wordt boven de drukkamer een plunjer bediend die naar boven wordt getrokken. Hierdoor komt de kogel vrij die de drukkamer afsluit tussen het hoge- en lagedruk gedeelte. Doordat de druk in de hogedrukkamer wegvalt kan de verstuivernaald gelicht worden en de verstuiver gaat inspuiten.


Instructeur

Zelfstudie

25

De aansturing van het magneetventiel geschiedt in twee fasen. In de eerste fase wordt de injector snel geopend. Voor het snel openen(laden van de spoel) van de injector zet de regeleenheid een spanning van 50 volt op de spoel van het magneetventiel. Hierdoor kan de stroom snel oplopen tot ongeveer 20 A. Dit duurt maar zeer kort (0,3 ms). Tijdens de tweede fase moet het magneetventiel geopend blijven. Hiervoor is een kleinere of gelijk blijvende stroom nodig. De regeleenheid zet gedurende deze fase een gemiddelde spanning van 6 volt op het magneetventiel waardoor de stroom gelijk blijft. Ook kunnen bij deze verstuivers meerdere voor- of na inspuitingen gerealiseerd worden.

In bovenstaande afbeelding is een complete inspuiting te zien, waarbij de bovenste lijn (rood) de spanning is en de onderste lijn(blauw) de stroom. Hier is te zien dat de spoel met een hoge spanning wordt aangestuurd. Er wordt geregeld met een lagere spanning waardoor de stroom gelijk blijft. Ook ziet men drie inspuitingen. Er kunnen ook andere mogelijkheden zijn waarbij men ook een stroompiek ziet en de spanningen anders zijn. Dit is afhankelijk van het type inspuitsysteem.


Instructeur

Zelfstudie

26

In de onderstaande afbeelding zien we dezelfde inspuiting maar dan meerdere. Wat opvalt is de spanningspieken tussen twee inspuitingen door. Deze wordt gebruikt om de condensators op te laden. Dit zorgt ervoor dat er in dit geval 80 Volt gerealiseerd word in het rekenapparaat.

Piëzoverstuiver De Piëzoverstuiver heeft als voordeel dat er nog meer voor en na inspuitingen gerealiseerd kunnen worden tijdens één inspuitcycli. Een ander belangrijk voordeel is dat de verstuiver gesloten wordt. De hoeveelheid brandstof is daardoor nog nauwkeuriger geregeld. Bij spoelverstuivers ben je meer afhankelijk van de inwendige mechanische weerstand van de verstuiver. Nadeel van dit soort verstuiver is dat ze duurder zijn en meer geluid produceren dan een spoelverstuiver. Of men te maken heeft met een spoel- of piëzo gestuurd verstuiver is te zien aan de retouraansluiting. Bij spoelgestuurde verstuivers zit de retour boven op de verstuiver en bij een Piëzo gestuurde verstuivers zit de retour aan de zijkant. Een uitzondering hierop is de spoelverstuiver van Delphi waarbij de retour ook aan de zijkant zit. Bij een Piëzoverstuiver wordt de spoel vervangen door een Piëzo-element. Deze heeft de eigenschap dat wanneer er spanning op het element gezet wordt deze gaat uitzetten


Instructeur

Zelfstudie

27

Door een groot aantal van deze Piëzo schijfjes, zogenaamde layers, op elkaar te stapelen heeft men een uitzetting van ± 0,03 mm wat genoeg is om de verbinding tussen hoge- en lage drukkamer te maken. Piëzo-elementen kunnen in minder dan 1/1000 sec inschakelen en de stuurspanning zit tussen de 100-150 V.

Begin inspuiting

Einde inspuiting

Men krijgt een specifiek scope beeld van een Piëzoverstuiver omdat het Piëzoelement uitzet als er spanning wordt opgezet. Om het Piëzo-element weer in de oorspronkelijke vorm te laten terug keren moet er een negatieve stroom op worden gezet. In onderstaande afbeelding is dit goed te zien. Hier is de spanning de bovenste lijn. Deze is ± 120 V en de onderste lijn is de stroom, die is ± 6 A. In deze afbeelding zijn drie inspuitingen te zien die per inspuitcyclus worden gerealiseerd.


Instructeur

Zelfstudie

28

Dit is het einde van de Zelfstudie. Deze Zelfstudie is zo universeel mogelijk opgezet. Er bestaat echter in de praktijk geen universele uitvoering. Alle fabrikanten hebben hun eigen uitvoeringen en oplossingen. Als je hierover onduidelijkheden bent tegengekomen of vragen hebt, zoek dit dan uit in je eigen werksituatie en breng het op de RPT-dag ter sprake tijdens de behandeling van de Zelfstudie. Veel succes op de RPT-dag.


EVMT 20 Brandstofsystemen 1

Recommend Documents