Tartalom1 TDI müködési elv.....................................................................................................................................................2

1.1 Bevezető..........................................................................................................................................................2

1.2 . A befecskendezés működése.........................................................................................................................2

1.2.1 Szívócsatorna:..........................................................................................................................................2

1.2.2 Dugattyúkamra:.......................................................................................................................................2

1.2.3 5 lyukas porlasztó:...................................................................................................................................2

1.3 A kipufogógázok kezelése................................................................................................................................4

2 PDTDI Motorok........................................................................................................................................................5

2.1 Bevezető..........................................................................................................................................................5

2.2 Működési elv...................................................................................................................................................6

3 COMMON RAIL befecskendező rendszer (CR) működés leírása..............................................................................7

3.1 Bevezető..........................................................................................................................................................7

3.2 Működési elv...................................................................................................................................................7

3.3 Common Rail a napjainkban............................................................................................................................8

1 TDI működési elv

1.1 Bevezető

A közvetlen befecskendezéses dízelmotoroknál a gázolajat közvetlenül az égéstérbe fecskendezi a befecskendező fúvóka, amely hatékonyabb égésfolyamatot és így kisebb fogyasztást eredményez a kamrás dízelmotorokhoz képest. A közvetlen befecskendezést a 80-as évek végéig csak a kamionoknál és teherautóknál alkalmazták, amely a kamrás dízelekhez képest takarékosabb volt, de sokkal zajosabb és keményebb járású is, ezért nem tudott elterjedni a személygépkocsik között. Elsőként a Fiat, majd a Volkswagen konszern gyártott személygépkocsikba építhető közvetlen befecskendezéses dízelmotort, mely a fenti előnytelen tulajdonságokat kiküszöbölte. Ez a motor 2.5 literes, soros, öthengeres felépítésű volt. A 90-es évek elején elkészült az 1.9 literes négyhengeres változat is, mely takarékosságának, nyomatékosságának köszönhetően nagy népszerűségre tett szert, ezért a Volkswagen konszern szinte minden típusába beépítették.

A motor főbb jellemzői:

Felépítés Soros, négyhengeres turbódízel-közvetlen befecskendezéses motor

Összlöket térfogat 1896 cm3

Sűrítési viszony 19,5:1Névleges teljesítmény 66 kW(90 LE) 4000 1/perc mellettMaximális forgatónyomaték 202 Nm 1900 1/perc mellettKipufogógáz kezelés Kipufogógáz visszavezetés és oxidációs katalizátor

Később kihozták a motor erősebb változatát is, mely többek között a változtatható turbinageometriának köszönhetően eléri a 81 kW(110 LE)-s teljesítményt és a 235 Nm-es maximális forgatónyomatékot.

1.2 . A befecskendezés működése

A közvetlen befecskendezéses dízelmotor égészaj csökkentése és a kulturált járás optimalizálása érdekében a szívócsatornák, a dugattyúk, valamint a porlasztók speciális kialakítására volt szükség.

1.2.1 Szívócsatorna:A szívócsatornát úgy képezték ki, hogy a beszívott levegőt pörgésre kényszerítse, ezáltal az égéstérben és a

dugattyúkamrában intenzív örvénylés alakul ki.

1.2.2 Dugattyúkamra:A dugattyúkamra formáját kimondottan ehhez a motorhoz optimalizálták.

1.2.3 5 lyukas porlasztó:Az üzemanyag két fázisban kerül befecskendezésre, majd a forró levegő által meggyullad. A többlépcsős

befecskendezés által lehetővé vált, hogy a hirtelen nyomásnövekedést, ezáltal a motor kopogó, kemény járását elkerüljék. A motorvezérlő egység több mint 20 jellegmezőt és jelleggörbét ismer, hogy a motor minden üzemállapotban lehetőség szerint a legnagyobb forgatónyomatékot adja le a lehető legkisebb fogyasztás és kipufogógáz emisszió mellett. Az éppen aktuális üzemállapotról a motorvezérlő egységet egy sereg érzékelő tájékoztatja, melyeket kiértékelve utasítja a beavatkozó szerveket az optimális működés megvalósításának érdekében.

2

A képen az érzékelők és beavatkozó szervek láthatóak.

1. Tűlöket jeladóEz az érzékelő a valós befecskendezés kezdetről ad tájékoztatást. A vezérlőegységnek ad visszajelzést, hogy a befecskendezés kezdet a jellegmezőnek megfelelő-e.

2. Fordulatszám- és felsőholtpont-jeladóA motor fordulatszámáról és a felső holtponti helyzetről ad információt a vezérlőegységnek.

3. Levegőtömeg mérőA motor által beszívott levegő tömegét határozza meg, forrófilmes kivitelű.

4. Magasság jeladóA gépkocsi tengerszint feletti magasságáról informálja a motorvezérlő egységet. Ez egy fontos korrekciós tényező, amely a turbófeltöltő töltőnyomás szabályzásánál és a kipufogógáz visszavezetésnél (AGR) alapvető fontosságú. Ennek segítségével elkerülhető, hogy nagy magasságokban - ahol ritka a levegő - a levegőhiányból adódóan füstölés lépjen fel.

5. Hűtővízhőfok-jeladóA motor hőmérsékletét méri

6. Beszívott levegőhőmérséklet-jeladóA motor által beszívott levegő hőmérsékletét jelzi a vezérlő felé

7. Kuplung pedálkapcsolóA motor kulturált járását szolgáló szenzor, mely a kuplung működtetéséről tájékoztatja a vezérlőegységet. Kuplungolásnál rövid időre lecsökken a befecskendezési mennyiség, így a pillanatnyi rángatás elkerülhető.

8. Féklámpa kapcsoló9. Fékpedál kapcsoló

Mindkét érzékelő a fékpedál működtetéséről informálja a vezérlőegységet. Ezekkel az egyidejű gáz- és fékpedál működtetés elkerülhető.

10. Gázpedálállás-jeladóA befecskendezési mennyiség főleg a gázpedálállástól, tehát a vezető igényeitől függ. E jeladó egy csúszóérintkezős potenciométer, melynek a gázpedál lenyomásával arányosan változik az ellenállása. Tehát a motor nem rendelkezik hagyományos gázbowdennel, csak elektromos kapcsolat van a gázpedál és a vezérlőegység között, ezért elektromos gázpedálnak is hívják (E-Gas).

11. Üzemanyaghőmérséklet-jeladóMéri az üzemanyag hőmérsékletét és továbbítja a motorelektronika felé

12. Mennyiségszabályzó-jeladóA mennyiségszabályzó mindenkori helyzetéről nyújt információt a motorelektronikának

13. Kiegészítő jelekklímaberendezés, automata sebességváltó

14. Izzítás visszajelző és –hibalámpaAz előízzítás folyamatáról tájékoztatja a vezetőt, valamint jelzi a motor üzemében bekövetkezett rendellenességeket.

15. Kipufogógáz visszavezetés mágnesszelepeEz egy mágnesszelep, mely vákuumot kapcsol, illetve elvesz a kipufogógáz visszavezetés membrános vákuumszelepétől. A szelep kitöltési tényezőjének változtatásával a kipufogógáz visszavezetése széles határok közt állító. A mágnesszelepet a motor vezérlőegység vezérli egy meghatározott jellegmezőnek megfelelően.

16. Töltőnyomás szabályzás mágnesszelepeHasonló működésű az előzőhöz, viszont ez a töltőnyomás határoló vákuumszelepet (un. Waste-gate szelep) vezérli meg a vezérlőegység parancsának megfelelően. E szeleppel érhető el, hogy a motor szerkezeti elemeit károsító túlnyomás ne jöhessen létre, továbbá egyes üzemállapotokban a kompresszort károsító folyamatok ne lépjenek fel.

17. MennyiségszabályzóA forgóelosztós adagolóban ez az elem állítja a szabályzógyűrűt, így a mindenkori motorállapot szerinti üzemanyag mennyiség kerül befecskendezésre.

18. Üzemanyaglekapcsoló-szelepA motor leállításakor elzárja az üzemanyag útját

19. Befecskendezéskezdet-szelepSegítségével a befecskendezési kezdetet állító dugattyúra eső szabályzónyomás manipulálható. Az elektromos szelep kitöltési tényezőjének változtatásával a dugattyú helyzete és ez által a befecskendezési kezdet tág határok közt állítható.

20. Kiegészítő jelekEgyéb elektronikáknak szolgáltatott jelek, pl.: fordulatszám jel, klímatiltás stb.

3

1.3 A kipufogógázok kezelése

A kipufogógázokat oxidációs katalizátor tisztítja, mely a nem- vagy részben elégett szénhidrogének 80%-át vízgőzzé és széndioxiddá, a mérgező szénmonoxidot széndioxiddá alakítja. A dízelmotorok működése közben a légfelesleg következtében keletkező nitrogénoxidok hatástalanítása katalizátorral nem megoldható, ezért ezt a kipufogógáz visszavezetéssel érik el.A kipufogógáz-visszavezetés működési elvét a következő ábra mutatja.

A kipufogógáz visszavezetés (Abgasrückführung, AGR) lényege, hogy a beszívott friss levegőhöz a kipufogószelepen kiáramló kipufogógázok egy részét visszavezetik, ezzel csökkentik a frisslevegő relatív oxigéntartalmát, így kevesebb NOx keletkezik. Az üzemanyag elégetéséhez szükséges oxigénnek természetesen rendelkezésre kell állnia. A motor-vezérlőegységben egy jellegmezőt tárolnak, mely minden üzemállapothoz hozzárendel egy bizonyos visszavezetési mennyiséget az adott motorfordulatszám, beszívott levegőmennyiség, üzemanyag mennyiség, motorhőfok függvényében.

Az AGR (EGR) szelep működése:A motorvezérlő egység a motor üzemállapotának megfelelően elektromos impulzusokat küld a kipufogógáz

visszavezetés mágnesszelepére, mely a vákuumszelepre ennek megfelelően vezérli ki a vákuumot. Ez szabja meg a visszavezetett kipufogógáz mennyiségét. A depressziót a motor vákuumszivattyúja szolgáltatja.

4

2 PDTDI Motorok 

2.1 Bevezető

A PDTDI rövidítése: Pumpe Düse Einlage Turbo Direct Injection - Adagolófúvóka egységes közvetlen befecskendezéses turbó dízel motor.E rendszer előnye, hogy lényegesen nagyobb befecskendezési nyomás érhető el, amely a gázolaj kisebb szemcsékre való porlasztását teszi lehetővé, így javul az égés hatásfoka, tehát ugyanakkora teljesítmény leadásához kisebb fogyasztás párosul.Külön érdekesség, hogy a konkurencia Common-Rail befecskendező rendszereihez képest ennek a rendszernek nincsenek üzemanyag gyűjtőcsövei, ugyanis az adagoló (németül: Pumpe) és a porlasztó (németül: Düse) egy egységet képez (Pumpe-Düse: PD). Innen származik a PD-TDI elnevezés is. Ennek előnye, hogy a Common-Rail rendszer 1200-1800 bar befecskendező nyomásához képest a PD-TDI - a világon elsőként - több mint 2000 bar befecskendezési nyomásra képes. A mostani harmadik generációs adagolófúvókák befecskendezési nyomása eléri a 2200 BAR-t. Napjainkban a VW konszern leállt a PDTDI motorok gyártásával, mégpedig a magas előállítási költség miatt és áttért a Common Rail rendszerre.

5

2.2 Működési elv

A unit injector rendszer (UIS) hengermodulokból épül fel, ami azt jelenti, hogy minden hengerhez egy unit injector tartozik. Az injektorokat a felül található szelep-vezérműtengely működteti himbamechanikán keresztül. Az üzemanyag-ellátás a hengerfejbe épített elosztócsövön keresztül történik. Az üzemanyagrendszer-nyomást a vezérműtengelyre erősített tandemszivattyú biztosítja.

A befecskendezés két fázis során megy végbe: 1. Elő befecskendezés (a jobb égés érdekében)2. Fő befecskendezés

Elő befecskendezés:

A befecskendezési periódus a mágnesszelep (3) vezérlésével kezdődik. A behúzott szeleptű (4) lezárja a nagynyomású teret. Kb.180 bar nyomásnál megkezdődik az elő befecskendezés a fúvókatű

(7) kinyitásával. Az elő befecskendezés befejeződik, ha a tároló dugattyú (8)

fölemelkedik, és összeköttetést teremt a tárolótérrel. Ezáltal hirtelen lecsökken a nyomás a nagynyomású térben, és a

fúvókatű (7) bezár.A szivattyúdugattyúk (2) löket- és szárátmérői határozzák meg az elő

befecskendezés végét és a fő befecskendezés kezdetét (befecskendezési szünet). A fúvókatű (7) nyitóemelkedése (7) az elő befecskendezés alatt az erős hidraulikus fojtás következtében nagyon alacsony marad, amit a fúvókatű és a fúvókarugó közé illesztett fojtódugattyú (5) okoz. A szelepdugattyú emelkedése járulékosan előfeszíti a fúvókarugót, melynek következményeként nagyobb nyomás szükséges a fő befecskendezésnél a fúvókatű kinyitásához. Továbbá ennek hatására gyorsan bezáródik a befecskendező fúvóka (6) = Fúvókahegy.

Fő befecskendezés:

A fő befecskendezés akkor kezdődik, amikor a nyomás a nagynyomású térben 300 bar bar értékre emelkedik. Ekkor az üzemanyagnyomás nagyobb, mint az előfeszített fúvókarugó ereje. Ekkor a nyomás max. 2050 bar értékig emelkedik. A befecskendezési periódus akkor ér véget, amikor a mágnesszelep (3) már nem kap vezérlést és kinyílik. Ezáltal létrejön az összeköttetés a nagynyomású és a kisnyomású oldal között. A nyomáscsökkenés következtében bezár a fúvókatű (7), és a fúvókarugó kiinduló helyzetébe nyomja vissza a tárolódugattyút (8).

12001600

20002400

28003200

36004000

44000

50

100

150

200

250

300

350

2.2 HDI 126LE1.9 PDTDI 130LE

Percenkénti fordulatszám rpm

Forg

atón

yom

aték

nm

2.2 HDI (Common rail) és 1.9 PDTDI motorok nyomatékgörbéi

6

3 COMMON RAIL befecskendező rendszer (CR) működés leírása.

3.1 Bevezető

Common Rail (közös vezetékes befecskendező rendszer) egy nagynyomású befecskendező rendszer a közvetlen befecskendezésű dízelmotorokhoz, amelyeknek egy fontos jellemzője a nyomáslétrehozásnak a befecskendezéstől való teljes leválasztás.Ez egy közös nagynyomású tároló (Common Rail) által válik lehetővé, amely az összes mágnesszelep-vezérelt befecskendezőfejet nagy nyomás alatt üzemanyaggal ellátja.

3.2 Működési elv

Az üzemanyagot az üzemanyag tartályban található elektromos üzemanyagszivattyú (1) mágnes üzemanyagszűrőn (2) keresztül üzemanyag előmelegítéssel (3) szállítja a nagynyomású szivattyúhoz (5).

A nagynyomású szivattyú (5) (fogasszíj hajtja) biztosítja a szükséges nyomást a Railban (8). Az üzemanyag-nyomás megállapítása a Railban (8) Rail-nyomásérzékelőn (7) keresztül történik és

szabályozása a nyomásszabályozó szelepen (6) keresztül a nagynyomású szivattyún a befecskendezett mennyiségtől függetlenül történik az EDC-vezérlőegység (10) által megadott nyomásra.

Az üzemanyagnyomás értéke a Rail-ban ca.1350 bar-ig terjedhet. A (5) hengerek mindegyikéhez mágnesszelep által vezérelt injektor (9) van hozzárendelve. Az injektor-mágnesszelepen az EDC-vezérlőegység által történő beáramláskor kinyílik a fúvókatű és megkezdődik a befecskendezés.

A befecskendezés végét a beömlés vége határozza meg. Az üzemanyag-visszafolyó mennyisége az injektorokból (9), a nagynyomású szivattyúból (5) és az

üzemanyagszűrőből (2) a visszafolyásgyűjtőn át (4) az üzemanyagtartályba kerül vissza.

Az injektor-mágnesszelep mágneszára nincs mechanikusan összekötve a fúvókatűvel, ezeket kizárólag rugó- és hidraulikus erők mozgatják. A CR-fúvóka éles befecskendezővéggel rendelkezik (kényszervezérelt módon záródik, nagyon magas rendszernyomás esetén is). Ebből a működési elvből adódik: a magas nyomás szabályozása és a befecskendezés-kezdet és a befecskendezés-tartam vezérlése egymástól teljesen függetlenül működnek és különbözőképpen állíthatók be.

7

3.3 Common Rail a napjainkban

Bosch common rail rendszerek még nagyobb befecskendező nyomással!!

A befecskendező nyomás növelésével tovább csökken az emisszió.3. generációs rendszerek - 2000 bar maximális befecskendezési nyomás4. generációs rendszerek - 2500 bar maximális befecskendezési nyomás

A közvetlen befecskendezésű korszerű dízelmotorok az alacsony fordulatszámon elérhető nagy forgatónyomatéknak köszönhetően jelentős menetbiztonságot és nagyszerű vezetési élményt nyújtanak. Ugyanakkor ezek a motorok kiemelkedően gazdaságos üzemelésük révén is kitűnnek: egy dízelmotoros gépkocsi használata a dinamikus és komfortos vezetés örömét alacsony költségek mellett nyújtja. Ebben a fejlődésében kulcsszerepet töltenek be a Bosch által kifejlesztett common rail rendszerek. Az innovatív piezo-inlinetechnikán és az 1600 bar-os rendszernyomáson alapuló 3. generációs common rail rendszert 2003-ban dobták piacra. Egészen napjainkig impozáns módon mutatta a fejlődés dinamikáját. Az égéskor keletkező káros anyagok mennyiségének csökkentése érdekében a Bosch ezt a generációt fejleszti tovább, a 2000 bar-os befecskendezési nyomás elérésére. Az összes személygépkocsi-osztálynál használható, mégis igényesebb megoldások érdekében a Bosch jelenleg a 4. generációs common rail rendszerek kifejlesztésén dolgozik. Személygépkocsiknál először fognak olyan dízel befecskendező injektort alkalmazni, amelyben hidraulikus erősítés van. Az injektorba egy átalakítódugattyút építenek, ami a rail-ben kialakuló nyomást erősíti fel, így akár 2500 bar-os befecskendezési nyomást is lehetővé tesz. Ezzel a technológiával a személygépkocsiknál jóval alacsonyabb értékeken tartható a vezetékekben szükséges nyomás, így az könnyebben ellenőrizhető. A nyomás értékét csak az injektorban emelik a szükséges rendkívül magas szintre. A 4. generációs rendszerek beszerelési helyigénye alapjában véve megegyezik a 2. generációs rendszerekével. A károsanyagok kisebb mértékű képződése annak is köszönhető, hogy az injektor speciális geometriai kiképzése révén a tüzelőanyag nem hirtelen kerül az égéstérbe, mint ahogyan az eddig történt, hanem emelkedő nyomással fecskendezik be. Ez a befecskendezési eloszlás az égés egyenletesebb lefutását biztosítja, kisebb csúcshőmérsékletekkel, ennek megfelelően kevesebb nitrogénoxid képződésével. Javul ugyanakkor a tüzelőanyag-keverék előkészítése is, így csökken a koromképződés. A jelenleg beépített rendszerekhez hasonlóan a 4. generációs common rail is lehetővé teszi a többszörös befecskendezést, ami a részecskeszűrők regenerálásához szükséges. Common rail rendszerei révén a Bosch optimális és gazdaságos megoldást kínál a különböző járműosztályok számára, amivel a káros anyagok képződését már az égési folyamat során csökkenteni lehet.

8

9