Napjainkban a dízelmotoros személygépkocsikban a leggyakrabban használt üzemanyagrendszer a Common Rail. A teherautókban is megtalálható.
Az alábbiakban rövid leírást adunk erről a rendszerről, a különböző gyártók üzemanyag-berendezéseinek műszaki jellemzőiről és működési árnyalatairól, valamint a Common Rail kiadásáról a Denso, Delphi, Bosch és számos más márka márkákban vesz részt.
A Common Rail maximális egyszerűsége
Az összes korábbi üzemanyag-ellátó rendszerrel szemben a Common Rail minimális számú alkatrésszel rendelkezik, és ennek eredményeképpen sokkal megbízhatóbb és kényelmesebb a javítás során.
Az üzemanyag-szivattyúzás a legtöbb esetben közvetlenül az autó tartályába szerelt elektromos szivattyúval történik. Ritkább rendszerek az elem elhelyezésével az autó alja alatt vagy a motorháztető alatt. Az ilyen szivattyú nélküli autók nagyon ritkák. Alternatívaként vagy kiegészítésként a dízel kaphat mechanikus szivattyút cserére. Ilyen sémát használnak a Denso vagy a Delphi rendszereinél, és a Siemens gyakran integrálja az üzemanyag-szivattyúzás funkcióját közvetlenül az üzemanyag-befecskendezőbe. A Boschtól származó Common Rail esetében a mechanikus szivattyú az üzemanyagszivattyúval együtt kerül elhelyezésre, de nem a házban, hanem azon kívül. Ha a legújabb autómodellekről beszélünk, akkor itt a közvetlenül a tartályba merülő szivattyúk elterjedtek.
A Common Rail üzemanyag-befecskendezőre csak a szükséges üzemi nyomás kialakításához van szükség a rendszerben. Nem vesz részt az üzemanyag-áramlás elosztásában az injektorokhoz, nem vezérli a befecskendezést és egyéb műveleteket. A folyamatokban való részvétele szempontjából ez a legegyszerűbb rendszer, amely csak az üzemanyag-ellátásért felelős, nem rendelkezik “intelligens” funkciókkal. Ezért sokkal kevesebb a meghibásodások száma.
Az első generációs üzemanyag-befecskendezők a cég-gyártótól függően különbözhetnek a meghajtások és a dugattyúk tekintetében. A legszokatlanabb konstrukciókat a Denso és a Delphi kínálta. A Denso HP2 modellje például egy pár nagynyomású szekciót és egy-egy dugattyúpárt biztosít. A mozgó elemek forgását egy ellipszis biztosítja. A Delphi HPF esetében a dugattyúk mozgékonyságát egy forgókaros, bütykös profillal ellátott forgó ketrec biztosítja.
A Bosch és a Siemens nem alkotott ilyen összetett konstrukciókat, szivattyúik inkább a csillag alakú repülőgépmotorokra emlékeztetnek. Bennük a dugattyúk radiális elrendezésűek, amelyeket egy toló-húzó tengelykapcsoló támogat. Ennek belsejében egy excentrikus van, amely a dugattyúk váltakozó gyorsulását okozza. Később ez a fajta dugattyúműködés a Common Rail berendezések más gyártóinak szabványává vált. Ennek megfelelően a legújabb autókon az üzemanyag-befecskendező kialakítása nem mutat komoly eltéréseket, függetlenül attól, hogy melyik cég nem adta ki. A legújabb mérnöki fejlesztések közül például a Denso DFP6/Bosch CP4 szivattyúknál az excentrikusakat a dugattyúk helyettesítik. A dugattyúk száma is csökkent, és a legtöbbször egyetlen kiömlő szakasz van a szivattyúban.
Szabályozó szelepek
Minden Common Rail gyártó szabályozószelepeket használ. A legelterjedtebb a két ilyen szabályozóval rendelkező rendszer, amelyek közül az egyik közvetlenül az üzemanyag-befecskendezőn, a másik pedig az üzemanyagsínen található. Ilyen sémát használ a Bosch az üzemanyag-berendezéseihez. Ezek a tápegység üzemmódjától függően egyszerre működnek. A rámpán lévő szelep a túlzott nyomás megszüntetéséhez szükséges az üzemanyag egy részének a “visszatérésbe” történő visszavételével.
Minden gyártó az üzemanyag-befecskendező házán lévő szelepet használja, fő feladata a dugattyúkban lévő üzemanyag mennyiségének szabályozása, valamint a rendszerben lévő túlnyomás részleges megszüntetése. Ennek eredményeképpen az ECU a vezérlőszelepeken keresztül megváltoztatja az üzemanyagrendszer teljesítményét. A vezérléshez PWM jeleket használnak.
A Bosch és a Denso cégek néha nem helyeznek szabályozót az üzemanyag-befecskendezőre, és azt egy vészhelyzeti szeleppel helyettesítik, amely mechanikus vezérlőberendezéssel rendelkezik, és a rendszerben lévő túlzott nyomást enyhíti. De csak ennek a szelepnek a megbízhatósága minimális, elég több meghibásodás, hogy szükségessé tegye a cseréjét egy újjal.
A Delphi vállalat egyes esetekben nem telepített túlnyomás-szabályozót az üzemanyagtartályokra. Ezekben a nyomáskiegyenlítés közvetlenül az injektorokon keresztül történik.
Más érzékelők
A dízelmotor adott típusától függően saját vezérlőrendszert használnak. Valójában a Common Rail az, amely az egész rendszer központi elemévé válik, vele kapcsolatban és tőle függően van az indító, az ECU, a gázpedál és más elemek. Ennek eredményeképpen a javítás során nem lehet több gyártó üzemanyagrendszerének elemeit kombinálni. Például a Bosch injektorok nem fognak működni a Delphi nyomásszabályozójával. Kivételt képeznek azok az esetek, amikor kezdetben az autófejlesztők létrehozásának szakaszában az üzemanyag-rendszer elemei több gyártóból származó elemek, ugyanaz a Delphi és a Bosch.
Benzinbefecskendezők
Azonos kialakításúak a Common Rail rendszer injektorai, függetlenül attól, hogy ki a gyártójuk. Az üzemanyag sűrített állapotban halmozódik fel a rámpában, ahonnan a hengerekbe kerül. Ennek megfelelően ebben a rendszerben az injektorok nem vesznek részt a sűrítési vagy nyomásszabályozási folyamatokban.
Az injektorokba való belépést követően az üzemanyag két csatorna között oszlik meg. Az első csatorna egy porlasztóval, a második egy vezérlőkamrával végződik. A kettő közötti térben egy vezérlődugattyú helyezkedik el. Zárt állapotban az injektorra mindkét oldalról nyomás hat.
A motor ECU parancsot ad, ami után a zárószerkezet kinyílik, és az üzemanyag a vezérlőkamrából a “visszatérőbe” ürül. Az üzemanyagnyomás hatására a porlasztótű felemelkedik, és az üzemanyag az égéstérbe kerül. A befecskendezés leállítása az injektor feszültségellátásának megszakításával történik, a reteszelő elem egy mechanikus rugó hatására visszatér eredeti helyzetébe. A tüzelőanyag a vezérlőkamrába kerül, és a porlasztó bezáródik.
Ez az elv megfelel a személygépkocsik Common Rail rendszerének, függetlenül a berendezés gyártójától.
A rendszer fő előnyei
Ma egyszerűen nincs hatékonyabb üzemanyagrendszer a dízelüzemű személygépkocsik számára, mint a Common Rail. Mik a valódi erősségei? Először is, az elektronikus vezérlés hozzájárul a rugalmassághoz, amikor a befecskendezési nyomatékot a rendszer az erőforrás tényleges terhelésének megfelelően választja ki. Általánosságban elmondható, hogy a rendszer teljesítménye teljesen független a dízelmotor fordulatszámától. Ennek eredményeként a maximális befecskendezési értékek alacsony fordulatszámon is elérhetők. A rendszer további előnyei közé tartozik a gyors teljesítmény és az alacsonyabb energiafogyasztás. A rendszerben használt háromdugattyús üzemanyag-befecskendezők kilencszer kevesebb energiát igényelnek, mint az elosztó típusú üzemanyag-befecskendezőket használó rendszerek.
A befecskendezések száma
Az üzemanyag-befecskendezési folyamatnak több szakasza van. Először a kísérleti befecskendezések (legfeljebb 2). Ezeket a lehető legkorábban végzik, de ennek is megvan a maga célja. Az első üzemanyagrészek minimális térfogatúak, gyújtásuk a főgyújtás előtt történik, felmelegítik a kamrát, és optimális nyomást biztosítanak a kamrába belépő fő üzemanyagrész jobb égéséhez. A hideg kamrában történő tüzelőanyag-gyújtás segít lehűteni a gázokat, ami lassabb gyújtást eredményez.
A szükséges nyomás jelenléte optimalizálja az égési folyamatokat a gázok üzemi nyomásának zökkenőmentes elérése szempontjából is, ami viszont optimalizálja az erőgép zavartalan működését, csökkenti annak zaját.
A főbefecskendezés minimális késleltetést biztosít, és annak időtartamát az ECU határozza meg az aktuális terhelések figyelembevételével. Common Rail esetében a tüzelőanyag-befecskendezés ideje a TDC után 36° RPM-ig terjed. Ez nagymértékben felelős a dízelmotorok megnövekedett nyomatékjellemzőjéért.
A maradék üzemanyag utóégetése során a rendszer egy újabb, kisebb befecskendezést hajt végre. Erre az égési folyamat során képződött korom utóégetéséhez van szükség. Az alsó dugattyúállásban történő üzemanyag-befecskendezés célja, hogy a részecskeszűrőn keresztül égjen. Az égése felmelegíti a kipufogórendszeren keresztül a szűrőbe jutó kipufogógázokat.
A Common Rail hátrányai
Minden előnye mellett a rendszer nem mentes bizonyos gyengeségektől és momentumoktól, amelyekre fokozott figyelmet kell fordítani a működés során.
A Common Rail elemeket a súrlódási párok minimális eloszlása jellemzi, ugyanakkor maga a rendszer nagyon függ a dízelüzemanyag minőségétől. A szennyeződések jelenléte vagy a kéntől való elégtelen tisztítás a súrlódási párok gyorsabb kopását okozza. Az injektorok szenvednek az ilyen üzemanyagtól, aminek következtében jellegzetes barázdák jelennek meg a záróelem ülésében, és a porlasztó gyorsan elhasználódik.
Kopás esetén a Common Rail injektorok elkezdik kiadni az üzemanyag jelentős részét a visszatérésbe. Egyszerűen nem tudják azt a vezérlőkamrában tartani. Ennek következtében az injektor működésének minden szakaszában üzemanyag áramlik a visszatérő csövekbe. Az injektorok jelentős mértékű kopásával a porlasztó kezd szenvedni, amivel kapcsolatban a furatai szenvednek, előfordulhat, hogy szivárgások jelennek meg, vagy egyszerűen elakadnak.
Az üzemanyag-befecskendező hátrányai
Az üzemanyag-befecskendezőre is jellemző az üzemanyag minőségétől való függés, de ebben az esetben a gyorsuló kopás sokkal lassabban következik be. A szivattyúnak az üzemanyag szivattyúzásáért felelős része szenved a leginkább.
Példa: Delphi DFP1. Ebben a szivattyúban a csereszakasz összetett kialakítású, a benne lévő lapátok száma négy. Az üzemanyagban lévő nedvesség vagy szilárd szennyeződések jelenléte egyszerűen romboló hatású. A szekcióban nagy mennyiségű fémforgács jelenik meg, amelyet az üzemanyag az egész rendszerben szétterít. Meg kell jegyezni, hogy ez a Delphi berendezések mindig is a legszigorúbb követelményeket az üzemanyag, így az eredeti szűrők kötelező.
Egy hasonló swap kialakítású modell a Denso HP2 üzemanyag-befecskendező modellje. Ugyanakkor egy kicsit ellenállóbb a rossz minőségű üzemanyag miatti chipképződéssel szemben. Hasonló problémát figyeltek meg a Denso HP3-as modellnél, amely fogaskerékcsere-szivattyút használ.
A Siemensnél is megfigyeltek forgáccsal kapcsolatos problémákat, talán csak a Bosch üzemanyagszivattyúi mutattak kiváló ellenállást a rossz minőségű üzemanyaggal való munka következményeivel szemben, még ha nem is zárják ki teljesen a fém megjelenését. Sajnos ez csak a CP1 – CP3 modellekre jellemző, az újabb CP4 üzemanyagszivattyúban a probléma rendkívül akut, az üzemanyagban lévő levegő a dugattyúgörgő helyzetének megsértéséhez vezet, ami után megkezdődik a fém aktív súrlódása az összes következményével.
Figyelembe kell venni az utolsó gyártási évek Common Rail jobb szervizkarbantartását, például az üzemanyagszűrőket a gyártó feltételei szerint cserélik. Meg kell figyelni a csere technológiáját, például az üzemanyag diagnosztikai szkennerrel történő szivattyúzására, ez tükröződik az utasításokban, és nem “népi” módszerekkel. Ellenkező esetben az üzemanyagrendszer javítása komoly összegbe kerül a tulajdonosoknak.
Mikor kell a szervizállomás szakembereihez fordulni?
Tehát hogyan lehet megérteni, hogy az üzemanyagrendszer működésében hibák vannak? Érdemes az üzemanyagrendszer szakembereinek segítségét kérni a következő esetekben:
- a motor nem indul, de az indító elfordul;
- hideg indításkor hosszú és problémás;
- melegben is problémák vannak az indítással;
- az alapjárati fordulatszám egyenetlen;
- a kipufogógázok kék színűek, alacsony fordulatszámon dízelszagúak;
- fekete korom jelenléte a kipufogógázokban;
- váratlanul leáll a motor, amikor terheléssel dolgozik;
- üzemanyagnyomás-hibák megjelenése.
A tüzelőanyag-rendszer lehetséges problémái
Rögtön meg kell mondani, hogy a dízel indításának képtelensége gyakran az üzemanyag-ellátás hiányával függ össze, és ezt a rendszerben lévő alacsony nyomás okozza (legalább 200 bar szükséges). A nyomást viszont a teljes értékű üzemanyag-szivattyúzás alakítja ki. Ritka esetekben az autótulajdonosok találkozhatnak a nyomásszabályozó meghibásodásával vagy a rámpa átvágásának megjelenésével.
A dízelmotor instabil működése a rámpa gyenge üzemanyagnyomására utalhat. Ez a legtöbb esetben a visszatérő vezetékbe kilökött túl nagy mennyiségű dízelüzemanyag miatt következik be. Ez különösen igaz a Denso injektorokra, ha azok jelentős kopással rendelkeznek.
A kék füst jelenléte kopott porlasztókra utal, de a fekete színű füst a keverékben lévő levegő hiányára, míg a motor tömörítésével nincsenek problémák. Lehetséges, hogy az injektorok rossz minőségű munkájának eredményeként jelenik meg.
A motor leállása terhelés alatt a túlzott nyomás miatt fordulhat elő, amikor a tápegység vészhelyzeti üzemmódba lép. Vagy az ellenkező helyzet, a nyomás nem elegendő. Az ilyen leállás azokra a motorokra jellemző, amelyek nincsenek felszerelve vészhelyzeti nyomáskiegyenlítő szelepekkel. A túlnyomásról szóló információ megjelenése a szabályozó hibáját jelzi. Ezt ki kell cserélni.
Ritkán a Common Rail dízelmotoroknál találkozhat azzal a helyzettel, amikor az elektronika nem produkál hibát, de ugyanakkor a motor füstöl, nem termel teljesítményt. Leggyakrabban ez az injektorok újbóli beszerelése után történik, és a mesterek hibáinak köszönhető. A nagyobb vastagságú tűzálló alátétek vagy több alátét használata ahhoz vezet, hogy a porlasztó felfelé mozog, aminek következtében az üzemanyag épphogy elkerül az égéstérbe. Ugyanakkor az ilyen “mestereknek” sikerül annyira meghúzniuk a nyomólemezeket, hogy a nagynyomású cső rögzítői szenvednek. Általában a probléma tisztán “emberi”, nem gyári.
Megoldhatóság
Az üzemanyag-berendezések működése során sok minden függ nemcsak a megbízhatóság mértékétől, hanem a javíthatóságtól is. Itt figyelembe kell venni az autószerviz megfelelő műszaki képességeinek rendelkezésre állását. Ha Bosch injektorokról beszélünk (elektromágneses), akkor jól javíthatóak, eredeti pótalkatrészek állnak rendelkezésre, a javítási munkák technológiái kidolgozottak.
A német gyártó piezo injektoraihoz eredeti pótalkatrészekkel, de a piacon elérhető analógok meglehetősen tisztességes minőségűek. A piezoelemek teljesen hiányoznak a piacról, így meghibásodása esetén a fúvóka teljes cseréjére vagy a roncstelepeken használt elem keresésére tett kísérletre lesz szükség. Hasonló a helyzet a Delphi injektorokkal, és mindkét típus, a piezoelektromos és az elektromágneses is.
Elegendő javíthatósággal rendelkeznek és a Denso injektorok. Az eredeti pótalkatrészek egy fillérbe kerülnek, de vannak jó analógok a piacon, és a vállalat egyik jellemzője a javítási technológiákhoz való nyílt hozzáférés, így ha akarja a szervizben megszervezheti az injektorok javítását a gyártó technológiái szerint. Természetesen vannak bizonyos sajátosságok és árnyalatok, például egy adott régióhoz kötődően, de ez nem akadályozza meg a megfelelő megközelítést a minőségi javítás biztosításához.
A Siemens/Continental injektorokhoz nem okoz gondot alkatrészeket találni, és az utóbbi időben csak piezoelemekkel ellátott változatban kínálják őket a piacon. Ezek teljes mértékben javíthatóak, használhat eredeti pótalkatrészeket vagy azok analógjait, de e gyártók injektoraihoz senki sem gyárt piezoelemeket.
Az injektorok javítási folyamatában biztosított a beállításuk, a próbapadi tesztelés, a korrekciós kód generálása. A normál műhelyekben a szakembereknek javításuk után sikeresen meg kell oldaniuk az injektorok és az ECU összekapcsolásával kapcsolatos problémákat. Ugyanakkor minden esetnek megvannak a maga árnyalatai.
Általában a Common Rail rendszerek esetében csak az injektorok és az üzemanyag-befecskendezők javíthatók. A szabályozókat meg lehet tisztítani (eltávolítani a forgácsokat), de ez a javítási technológia nem ad jelentős hatást. Az egyetlen kivétel a Denso cég által a HP3 üzemanyag-befecskendezőkre szerelt szabályozók. Ez lehetőséget biztosít az orsó szétszerelésére és polírozására az üzemanyagrendszer hatékonyságának és a motor működésének stabilitásának javítása érdekében.
Az üzemanyag-korrekció
A dízelmotorok teljesítményének optimalizálására gyakran alkalmazott eljárások egyike az üzemanyagkorrekció. Ez a motor vagy az üzemanyagrendszer állapotának értékelését biztosítja a hengerek közül a legkevésbé elhasználódott hengerek adatai alapján. A modern autókban az ECU a hengerek teljesítményére vonatkozó adatokat a forgattyústengely-pozícióérzékelőtől kapja. Minden egyes üzemanyag-gyújtást a forgattyús tengelyre továbbított gyorsulás kísér. Ugyanakkor azonban a teljesítményadatok az elemek, mind az injektorok, mind a hengerek állapotától is függnek. Itt jön jól az üzemanyag-korrekció.
Az eljárás csak üresjáratban történik, a motor terhelésének jelenlétében a korrekciós értékek nullához tendálnak.
Mi az üzemanyag-korrekció? Ez egy olyan eljárás, amely az üzemanyag-ellátás szabályozására szolgál a hengerek közötti teljesítmény kiegyenlítése érdekében. Optimális állapotban a korrekciós érték 0, amikor a motor üresjáratban van. Ez az állítás a Siemens/Continental kivételével minden Common Rail gyártóra igaz. A teljesítményegység méretétől függően a korrekció mérete elérheti az 5-6 egységet. A Siemens berendezések esetében általános gyakorlat, hogy az értékeket százalékban korrigálják.
A “-” korrekció az üzemanyag-szállítás csökkentését”, a »+« korrekció pedig a növelés szükségességét jelzi. A hengerek valós teljesítményének megtekintéséhez az üzemeltetés során szükséges a szervizállomáson a hengerek adatainak kinyomtatását kérni, vagy (legalább) a paramétereket a képernyőn bemutatni. Az ECU korrekciót végzik, vagyis egy szabványos diagnosztikai szkenner teljesen elegendő ahhoz, hogy tükrözze az elektronika által végzett összes beállítást.
Melyik rendszer lenne jobb?
Még tíz évvel ezelőtt is, amikor a Common Rail-t fontolgatták, az ilyen berendezések gyártásával foglalkozó gyártó cégek megbízhatósági minősítéseket tudtak kialakítani. Ma már az ilyen kérdések elvesztették jelentőségüket. A gyártók között nincsenek alapvető különbségek. A cégtől függetlenül a Common Rail-t magabiztosan javítják, és az árak a legtöbb esetben meglehetősen megfizethetőek és hasonló méretűek maradnak.
A maguk idejében a fejlesztők sikeresen megbirkóztak az első Common Rail gyermekbetegségeivel. Az elmúlt években sokkal kevesebb probléma merült fel a rossz minőségű üzemanyag értékesítésével Oroszországban, és a szolgáltatás minősége javult. Egyébként ez az üzemanyag-berendezések sikeres működésének fontos eleme, különösen az üzemanyagszűrők cseréjével összefüggésben.
Ha bármilyen probléma merül fel az ilyen rendszerrel rendelkező dízelekben, azt a helytelen működés és a berendezések karbantartásának és szervizelésének legegyszerűbb szabályainak figyelmen kívül hagyása okozza.