SIKIŞTIRMA İLE ATEŞLEMELİ MOTORLAR - PDF
Download "SIKIŞTIRMA İLE ATEŞLEMELİ MOTORLAR"
1 MARMARA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENSİLİĞİ BÖLÜMÜ SIKIŞTIRMA İLE ATEŞLEMELİ MOTORLAR Common Rail Enjeksiyon Sistemleri Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR
2 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.
3 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
4 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.
5 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
8 Dizel Yakıtının Özellikleri multi-invest-projektmanagement-ag.com
9 Dizel Enjeksiyon Sistemleri
10 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri Kia, Dizel Motor, 2007
11 Dizel Enjeksiyon Sistemleri 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.
12 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri Kia, Dizel Motor, 2007
13 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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. Kia, Dizel Motor, 2007
14 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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. Kia, Dizel Motor, 2007
15 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri
16 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri Kia, Dizel Motor, 2007
18 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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. Kia, Dizel Motor, 2007
19 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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
20 Kia, Dizel Motor, 2007 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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.
21 Yeni Nesil Dizel Motorlarda Kızdırma Kontrolü Kia, Dizel Motor, 2007 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.
22 Kia, Dizel Motor, 2007 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.
23 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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
24 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri Egzoz Gazı Devridaimi (EGR) Kia, Dizel Motor, 2007
25 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri CRDI sistemlerinde EGR Kia, Dizel Motor, 2007
26 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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
27 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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 NO x 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
28 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri Hava kontrol valfi Kia, Dizel Motor, 2007
29 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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. Kia, Dizel Motor, 2007
30 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri Vakum pompası Kia, Dizel Motor, 2007
31 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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. Kia, Dizel Motor, 2007
32 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri YAKIT POMPALARI Dizel motorlarda sırasıyla; sıralı (sıra tipi), dağıtıcı/distribütör pompa (yıldız pompa) ve Common Rail enjeksiyon teknolojileri kullanıldı 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 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 (NO X ) 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 (CO 2 ) emisyonlarını daha da düşürmek amacıyla 2000 bar dan daha fazla basınç üretebilen enjeksiyon sistemleri üzerinde çalışmaktadırlar. Otoguncel
33 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri
36 Dizel Enjeksiyon Sistemleri Figure: A typical distributor-type diesel injection pump showing the pump, lines, and fuel filter.
37 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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
38 Dizel Enjeksiyon Sistemleri Figure: A typical injector-pump-type automotive diesel fuel injection system
39 Automotive Handbook Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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.
40 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
41 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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
42 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri Distribütör tip yakıt enjeksiyonu pompası Kia, Dizel Motor, 2007
43 Dizel Enjeksiyon Sistemleri 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.
44 Figure: A schematic of a Stanadyne diesel fuel injection pump assembly showing all of the related components.
45 Distributor-type fuel-injection pump (VE) Automotive Handbook 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.
46 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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
49 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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
54 POMPA-ENJEKTÖR Külbütör Supap Kamları Enjektör kamları
56 POMPA-ENJEKTÖR Püskürtme Aşamaları
59 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)
60 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
63 Dizel Enjeksiyon Sisteminin Alt Bölümleri 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
64 High-pressure Common Rail Figure: Overview of a computer-controlled high-pressure common rail V-8 diesel engine.
65 Common Rail Doğrudan Enjeksiyon (CRDI) 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. Kia, Dizel Motor, 2007
66 Common Rail Doğrudan Enjeksiyon (CRDI) Kia, Dizel Motor, 2007
67 Ortak/Müşterek Hatlı Yakıt Enjeksiyon Sistemleri Delphi
68 Bosch CRDI, Yakıt Dağıtım Sistemi, Düşük Basınç Dağıtımı Kia, Dizel Motor, 2007
69 Bosch CRDI, Yakıt Dağıtım Sistemi, Yüksek Basınç Dağıtımı Kia, Dizel Motor, 2007
70 Common Rail Doğrudan Enjeksiyon (CRDI) 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.
71 Ortak/Müşterek Hatlı Yakıt Enjeksiyon Sistemleri Delphi 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.
72 Ortak/Müşterek Hatlı Yakıt Enjeksiyon Sistemleri 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.
73 Ortak/Müşterek Hatlı Yakıt Enjeksiyon Sistemleri 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
75 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. Kia, Dizel Motor, 2007
76 Kia, Dizel Motor, 2007 Bosch CRDI, Girişler ve Çıkışlar 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.
77 Kia, Dizel Motor, 2007 Bosch CRDI, Girişler ve Çıkışlar 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.
78 Kia, Dizel Motor, 2007 Bosch CRDI, Girişler ve Çıkışlar 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
79 Kia, Dizel Motor, 2007 Bosch CRDI, Girişler ve Çıkışlar 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.
80 ENJEKTÖR Kia, Dizel Motor, 2007 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.
81 ENJEKTÖR Kia, Dizel Motor, 2007
82 Kia, Dizel Motor, 2007 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.
83 ENJEKTÖR Kia, Dizel Motor, 2007
84 ENJEKTÖR Kia, Dizel Motor, 2007 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.
85 ENJEKTÖR Kia, Dizel Motor, 2007 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.
86 ENJEKTÖR Kia, Dizel Motor, 2007 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.
87 Motor Torku Kontrolü Kia, Dizel Motor, 2007 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
88 Motor Torku Kontrolü Kia, Dizel Motor, 2007 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.
89 Motor Torku Kontrolü Kia, Dizel Motor, 2007 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.
90 Enjeksiyonun Hesaplanması Kia, Dizel Motor, 2007 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.
91 Kia, Dizel Motor, 2007 Enjeksiyonun Hesaplanması 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.
92 Enjeksiyonun Hesaplanması Kia, Dizel Motor, 2007 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.
93 Enjeksiyonun Hesaplanması Kia, Dizel Motor, 2007 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.
94 Enjeksiyonun Hesaplanması Kia, Dizel Motor, 2007 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 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.
95 Hava Kütlesi Gereksiniminin Hesaplanması Kia, Dizel Motor, 2007 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.
96 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.
97 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
99 Common Rail Doğrudan Enjeksiyon (CRDI) 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.
100 Common Rail Doğrudan Enjeksiyon (CRDI) 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.
101 Common Rail Doğrudan Enjeksiyon (CRDI) 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.
MARMARA ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENSİLİĞİ BÖLÜMÜ SIKIŞTIRMA İLE ATEŞLEMELİ MOTORLAR Hazırlayan: Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR Dizel Enjeksiyon Sistemleri What Are Diesel Engine Advantages