A Dízel Üzemanyag Befecskendező Rendszer Részei és Működése
A dízelmotorok forradalmasították a modern világot, és kulcsszerepet játszanak a közlekedésben, az áruszállításban, a mezőgazdaságban, az építőiparban és az energiatermelésben. A dízelmotor története elválaszthatatlanul összefonódik egy német mérnök, Rudolf Diesel nevével, aki a 19. század végén tűzte ki célul egy sokkal hatékonyabb hőerőgép megalkotását. A dízelmotor működési elve alapvetően különbözik a benzinmotorokétól, melyek az Otto-ciklus szerint működnek és gyújtógyertyával gyújtják meg az üzemanyag-levegő keveréket.
Dízelmotor működési elve
A Dízelmotor Működése és Felépítése
A folyamat során a dugattyú a szívás ütemben kizárólag friss levegőt szív be a hengerbe. Ezt követően a sűrítés ütemben a dugattyú felfelé mozogva a levegőt a hengerben rendkívül magas nyomásra (általában 30-50 bar) és hőmérsékletre (akár 700-900 °C-ra) sűríti. Amikor a levegő hőmérséklete eléri a gázolaj öngyulladási hőmérsékletét, a befecskendező fúvóka finoman porlasztott gázolajat juttat az égéstérbe. A forró levegővel érintkezve a gázolaj azonnal öngyullad, és robbanásszerűen égni kezd. Az égés során keletkező forró gázok nyomása lökést ad a dugattyúnak, ami lefelé mozdítja azt, létrehozva a hasznos munkát.
A dízelmotor felépítése alapjaiban hasonlít a benzinmotorokéhoz, azonban a magasabb kompressziós nyomás és az égési folyamat során fellépő nagyobb erők miatt robusztusabb kialakítást igényel. A motorblokk a motor alapja, amely a hengereket, a hűtővíz-járatokat és az olajcsatornákat foglalja magában. Hagyományosan öntöttvasból készül, amely kiváló szilárdságot, merevséget és hőállóságot biztosít. A modern, könnyebb motoroknál azonban egyre gyakrabban alkalmaznak alumíniumötvözeteket, acélbetétekkel a hengerfalaknál a kopásállóság érdekében.
A Dízelmotor Főbb Alkatrészei
- Hengerfej: Zárja le a hengereket felülről, és tartalmazza a szívó- és kipufogószelepeket, valamint a befecskendező fúvókákat.
- Dugattyúk: A hengerekben fel-le mozognak, feladatuk a levegő sűrítése és az égés során keletkező nyomás átadása a hajtókaroknak.
- Hajtókarok: Összekötik a dugattyúkat a főtengellyel, átalakítva a dugattyúk egyenes vonalú mozgását a főtengely forgó mozgásává.
- Főtengely: Gyűjti össze az összes hengerből érkező energiát, és továbbítja azt a lendkeréken keresztül a sebességváltó felé.
- Vezérműtengely: Feladata a szelepek nyitásának és zárásának precíz időzítése, biztosítva a megfelelő gázcserét.
- Izzítógyertyák: Kulcsszerepet játszanak a hidegindításnál. Ezek a kis fűtőelemek előmelegítik az égésteret, megkönnyítve ezzel a gázolaj öngyulladását alacsony külső hőmérsékleten.
A Dízel Üzemanyag-Befecskendező Rendszerek Fejlődése
Az üzemanyag-ellátó rendszer a dízelmotor egyik legkomplexebb és legkritikusabb része. Feladata a gázolaj precíz, a motor működési állapotához igazodó adagolása, rendkívül nagy nyomáson és finom porlasztással. A dízelmotorok történetének korábbi szakaszában a soros adagolós szivattyúk és az elosztó adagolós szivattyúk voltak a jellemzőek.
Útmutató a Nissan Terrano 2700 dízel vezérléséhez
Az adagoló-fúvóka (Pumpe-Düse, PD) rendszer, amelyet elsősorban a Volkswagen-csoport alkalmazott a 2000-es évek elején, egy jelentős fejlődési lépést jelentett. Itt minden hengerhez tartozott egy különálló egység, amely egy befecskendező szelepből és egy kis, mechanikusan vagy elektromosan vezérelt dugattyús szivattyúból állt.
Common Rail Rendszer: A Modern Megoldás
A Common Rail (közös nyomócsöves) rendszer ma a legelterjedtebb és legfejlettebb üzemanyag-ellátó technológia a dízelmotorokban. Ennek lényege, hogy egy nagynyomású szivattyú (akár 2700 bar nyomásra is képes, de folyamatosan fejlődik) folyamatosan fenntartja a nyomást egy közös gyűjtőcsőben, azaz a „rail”-ben. A Common Rail rendszer legnagyobb előnye a rugalmasság. A befecskendezés időzítése, mennyisége, és sőt, a befecskendezések száma egy égési ciklus alatt teljesen szabadon programozható a motorvezérlő egység (ECU) által.
A Common Rail rendszer további fontos elemei a nagynyomású szivattyú (általában dugattyús), amely a gázolajat a rail-be pumpálja, a nyomásérzékelő a rail-en, amely monitorozza a nyomást, és a nyomásszabályozó szelep, amely a rail nyomását tartja optimális szinten.
A Common Rail üzemanyag-befecskendező rendszer működése
Common Rail rendszer vázlata
A Common Rail Rendszer Alkatrészei és Működése Részletesen
A Common Rail rendszer működése azon alapul, hogy a dízel üzemanyag nyomásának előállítása és a befecskendezés szét vannak választva. A diesel üzemanyag egy úgynevezett nyomástárolóban várja a befecskendezés pillanatát. A kívánt nyomást egy a diesel motorról hajtott, állandóan üzemelő nagynyomású szivattyú állítja elő. Ez tartja az üzemanyag nyomását a motor fordulatszámától és a befecskendezett mennyiségtől függetlenül. A common rail rendszer előnye, hogy az állandó nyomásnak és hozamnak köszönhetően a nagynyomású szivattyú mérete és belső terhelése lényegesen kisebb, mint a hagyományos diesel befecskendező rendszerek esetében.
Dízel üzemanyag összehasonlítás
Befecskendező Szelepek (Injektorok)
A befecskendező szelepek (injektorok, porlasztók) az elmúlt - viszonylag rövid - idő alatt jelentős fejlődésen mentek keresztül. A common rail megjelenésekor kizárólag mágnestekercs működtetésű injektorok léteztek, de alapjaiban más működési módon működtek, mint amit az Otto-motorok esetén megszoktunk. Az itt előforduló extrém magas nyomások miatt a hagyományos működtetésű szelepek nem jöhetnek számításba, ezért egy bonyolult szerkezetű, hidraulikus szervórendszert is tartalmazó befecskendező szelepet dolgozott ki a Bosch. Alig néhány év után már megjelent a befecskendező szelepek újabb generációja, a jóval gyorsabb működésű, piezoelektromos vezérlésű.
A befecskendező szelepek nyitását és zárását a központi vezérlőegységtől kapott jelek felhasználásával a mágnesszelep vagy piezoelektromos elem vezérli. A kapott jel hatására beáramláskor kinyit a fúvókatű és megkezdődik a befecskendezés.
Mágnesszelepes Befecskendezők
Az elektromágneses befecskendezők esetén zárt helyzetben a vezérlőkamra rail-nyomáson van, mivel az elektromágnes aktuátor által mozgatott szervoszelep lezárja annak eleresztő csatornáját. A befecskendezés kezdetén az aktuátor kinyitja a vezérlőkamra eleresztő csatornáját, a vezérlőkamra nyomása csökken és a felboruló erő egyensúly miatt a fúvókatű kinyit és elkezdődik a befecskendezés.
Piezo Aktuátoros Porlasztók
A piezo aktuátoros porlasztóknál alkalmazott úgynevezett 2/3-as szervoszelep segítségével a befecskendezést megelőzően a fúvókát a vezérlőkamrában uralkodó rail-nyomás zárva tartja. A működtető elem vezérlésével kinyit a szervoszelep és lezárja a megkerülő furatot. A kilépő- és a belépő fojtófuratok átfolyási mennyiségei közötti különbség hatására lecsökken a nyomás a vezérlő kamrában, a fúvóka pedig kinyit. A keletkező vezérlőmennyiség a szervoszelepen keresztül a teljes rendszer visszafolyó körébe kerül. A zárási folyamat bevezetéséhez a szervoszelep újra kinyitja a megkerülő csatornát. A bemenő és a kilépő fojtásokon való fordított áramlással a vezérlőkamra újra feltöltődik, a vezérlőkamrában pedig megnő a nyomás. A piezo aktuátoros porlasztók kiegészülnek egy un. hidraulikus csatolóval.
Gyakori Problémák és Karbantartás
A mindennapokban nem mindig örömteli esemény egy-egy CR befecskendező szelep kiszerelése, gyakran szinte megoldhatatlannak tűnő feladatot jelent, a szelepek nemegyszer több tonna (!) húzóerő hatására mozdulnak meg. A problémát felismerve vállalkozások (pl: Pichler) álltak rá speciális célszerszámok gyártására, de még ezek megléte esetén is előfordul, hogy jól megszokott helyét a befecskendező szelep csak a hengerfej egy darabjával együtt hajlandó elhagyni, nem kis kárt okozva ezzel.
Üzemanyagtank méret - Smart Forfour 454
Ha korszerű dízel befecskendező rendszert bontunk meg, elsődleges szempont a tisztaság. Abban az esetben, ha a gázolajszűrő utáni térbe szennyeződés kerül, károsodhat a nagynyomású szivattyú, az injektorok úgyszintén. Kerüljük a csatlakozók motor járása alatti lehúzását, mert az injektorok egy részénél ez nem várt következményekkel járhat.
Összegzés
A modern dízelmotorok üzemanyag befecskendező rendszerei jelentős fejlődésen mentek keresztül az elmúlt évtizedekben. A Common Rail technológia lehetővé tette a hatékonyabb és környezetbarátabb működést, miközben a motorok teljesítménye is nőtt. A rendszeres karbantartás és a megfelelő alkatrészek használata elengedhetetlen a dízelmotorok hosszú élettartamának biztosításához.
tags: #dízel #üzemanyag #befecskendező #rendszer #részei