Gépjárművek Üzemanyag ellátó Berendezései Dr. Szabó József Zoltán Egyetemi docens ÓE BDGBMK Mechatronikai és Autótechnikai Intézet
11./I. Előadás Befecskendező rendszerek, adagoló szivattyúk
Történeti áttekintés - néhány fontos dátum 1927
Az első Robert Bosch széria adagoló
1927-62
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 Közvetlen PDTDi befecskendező (Pumpe-Düse, UIS, UPS rendszerek) Közös csöves (Common Rail) rendszer
1994 1995
Dízel adagolók felhasználási területei
Forrás: BOSCH
Mechanikus él-vezérlésű disztribútoros rendszerek SOROS BOSCH AXIÁLDUGATTYÚS VP FORGÓELOSZTÓS VE ADAGOLÓK
Soros adagoló rendszer elemei
Axialdugattyús VE befecskendező rendszer
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
A VE típusú forgóelosztós adagolószivattyú - Forgócellás tápszivattyú Szerkezeti felépítése 1nyomásszabályozó szeleppel 2 - Nagynyomású szivattyú az elosztóval 3 - Mechanikus fordulatszám szabályozó 4 - Elektromágneses leállítószelep 5 - Befecskendezésállító
1 - Nyomásszabályozó szelep 2 - Szabályozócsoport 3 - Túlfolyószelep 4 - Elosztófej a nagynyomású szivattyúval 5 - Forgócellás tápszivattyú 6 - Befecskendezésállító 7 - Lökettárcsa 8 – Elektromágneses leállítószelep
Forrás: Bosch
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
Az elosztódugattyú a löket- és szállítófázisokkal 1
A beömlő keresztmetszet zárása
2
1 - Beömlőrés zárul 2 - Kifolyónyílás nyit
Tüzelőanyag-szállítás
2 - Kifolyónyílás nyitva 3 - Nagynyomású tér 4 - Befecskendező fúvókához
Leszabályozás
Üzemanyag-hozzáfolyás
3 4
5 - Szabályozógyűrű 6 - Leszabályozó keresztmetszet nyit Forrás: Bosch
Mechanikus fordulatszám szabályozás A teljes fordulatszám-tartomány szabályozója
Forrás: Bosch
Teljesfordulatszám-szabályozó, indítási és alapjárati üzemmód a) Indítási helyzet 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 h1 - Maximális hasznos löket h2 - Minimális hasznos löket M2 - 4 és 5 forgáspontja
b) Alapjárati üzemmód
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
h1 - Hasznos löket alapjárat) h2 - Hasznos löket (teljes terhelés) M2 - 6 és 7 forgáspontja Forrás: Bosch
A teljes fordulatszám-tartomány szabályozójának jelleggörbéi
Forrás: Bosch
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 h1 - Alapjárati hasznos löket
Forrás: Bosch
A maximális fordulatszám szabályozója
13 - A végleszabályozás beállító csavarja 14 - Szabályozóhüvely 15 - Az elosztó dugattyú leszabályozási keresztmetszete 16 - Elosztódugattyú h2 - Alapjárati hasznos löket
Forrás: Bosch
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
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.
Üzemanyagellátás Üzemanyagtartály Elektromos üzemanyagszivattyú üzemanyagmennyiség jeladóval (G 210) Radiáldugattyús befecskendező szivattyú
Befecskendező Üzemanyagszűrő
VP 44 radiáldugattyús befecskendező szivattyú Fordulatszám jeladó
A befecskendező szivattyú vezérlőegysége
Mágnesszelep a mennyiség szabályozáshoz
Befecskendezéskezdet szabályzó szelep
VP 44 S3 Radiáldugattyús befecskendező szivattyú
Névleges terhelésen 1850 bar befecskendezési nyomás is elérhető.
VP 44 S3.5 •
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. A görgőcellás szivattyú a motor beindulása után leáll.
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.
Nagynyomású szivattyú Az előállított nyomás a hajtóanyagot nyitott mennyiségállítónál (N146) a szivattyún belüli összeköttetéseken keresztül a radiális dugattyús nagynyomású szivattyú nagynyomású terébe nyomja.
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.
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.
Hajtóanyagmennyiség szabályzás A motor számára minden üzemállapotban optimális hajtóanyagmennyisége t biztosít.
A következő tényezőket kell figyelembe venni: – kiindulási mennyiség – alapjárat szabályozás – menet üzemmód – motorjárás szabályozás – haladási sebesség szabályozás – mennyiség korlátozás szabályozás – rángatás csillapítás (hirtelen gázadáskor)
Befecskendezéskezdet szabályozás
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.
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)
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.
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.
Rendszeráttekintés
Vezérlőegységek kommunikációja
Befecskendező-szivattyú vezérlőegység J399 1 = CAN-Low 2 = CAN-High 5 = Motorállás jel 6 = Test 7 = 30-as pont
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.
Dízelmotor Porlasztó szivattyús befecskendező rendszerrel (PD) PDTDI = Pumpe-Düse Turbodiesel Direct Injection
3 hengeres PDTDI rendszer VW
Porlasztó-szivattyús befecskendező működési elve
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)
1,9 PD TDI
Hajtóanyag ellátás
Forró hajtóanyag
Hűtött hajtóanyag
Hajtóanyag hűtés
1,9 PD TDI
Hajtóanyag 1,9 PD TDI hűtés
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.
Hajtóanyag hűtés
Felépítés
A nagynyomású tér feltöltése
Előbefecskendezés
Az előbefecskendezés vége
Főbefecskendezés
Fúvókatű csillapítás
2,0l TDI Motor
2,0l TDI
2. generáció
PD TDI Mágnesszelep
Piezo szelep
Piezo elv
A befecskendezési folyamat a porlasztó-szivattyú vezérlésével kezdődik. Ekkor felépül a mágneses mező, emelkedik az áramerősség és a szelep zár. 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.
PD-elem vezérlése
PD-elem (részecskeszűrővel szerelt motoroknál)
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.
A beállítással megakadályozható, hogy a befecskendező dugattyú a hőtágulás miatt anyomótér
PD-elem beállítása
