Moottorinohjausjärjestelmä teoriaa part7 (dieselmoottori)

Mopoautotkin toimivat Diiselillä :D

Yleistä:

• Dieselmoottori on puristussytytteinen polttomoottori, joka on nimetty sen keksijän Rudolf Dieselin mukaan.
• Dieselmoottori on keksitty vuonna 1897.

• Nykyaikaisille dieselmoottoreille asetettavat vaatimukset tiukentuvat jatkuvasti. Melu- ja pakokaasupäästöjen alentamisen lisäksi painotetaan myös taloudellisuuden ja ajomukavuuden tavoittelemista. Kaiken tämän seurauksena ruiskutusjärjestelmän ja sen ohjauksen vaatimukset ovat kasvaneet mm. seuraavilla alueilla:

* Korkeat ruiskutuspaineet,

* ruiskutustapahtuman tarkka ohjaus,

* esiruiskutus,

* kuormasta riippumaton joutokäyntinopeuden säätö,

* ohjattu pakokaasujen takaisinkierrätys (EGR),

* mahdollisuudet yhteistoimintaan muiden järjestelmien

 kanssa, esim. elektroninen ajovakausjärjestelmä,

* kattavat vianmääritysmahdollisuudet.

Dieselsuoraruiskutus:

• Viime vuosien aikana dieselmoottoreissa on siirrytty suoraruiskutukseen sen korkean hyötysuhteen vuoksi.

* Polttoaine ruiskutetaan suoraan palotilaan.

* Palaminen tapahtuu palotilan keskellä.

• Suoraruiskutteiset dieselmoottorit tarvitsevat käynnistysapujärjestelmää alle 0 °C:ssa.

Monivaiheinen ruiskutus:

• Yhden tai useamman esiruiskutuksen avulla paineennousu saadaan tasaisemmaksi ja palotapahtuma pehmeämmäksi. Tämä vähentää palomelua.
• Jälkiruiskutukset vähentävät nokihiukkasten määrää ja/tai kohottavat pakokaasun lämpötilaa jälkikäsittelyjärjestelmien tarpeiden mukaisesti.

Hehkutuksen ohjaus:

• Dieselpolttoaine on herkästi syttyvää bensiiniin verrattuna. Siksi lämpimät dieselmoottorit ja suoraruiskutteiset moottorit käynnistyvät ilman mitään aputoimia, kun lämpötila on yli 0°C.

• Henkilöautoissa hehkutuksen ohjaukseen käytetään useimmiten hehkutulppia.

* Suoraruiskutteisissa moottoreissa               

hehkutulppa ulottuu suoraan palotilaan.

* Nykyaikaisessa dieselmoottorissa                           

hehkutulppien aktivoinnista vastaa elektroninen 

moottorinohjausjärjestelmä.

• Kun sytytysvirta kytketään päälle, alkaa esihehkutus. Kun mittaristossa oleva hehkutuksen merkkivalo sammuu, hehkutulpat ja palotilan ilma ovat riittävän kuumia käynnistyksen aloittamiselle.

Hehkun merkkivalo

• Hehkutuksen merkkivalon sammuminen ei kuitenkaan merkitse hehkutusvaiheen päättymistä. Esihehkutusta seuraa tietynmittainen jälkihehkutus.

1.Hehkutulppa

2.Hehkutuksen ohjauslaite

3.Virtalukko

4.Hehkutuksen merkkivalo

5.Vianmääritysjohto

6.Akkuun

7.Moottorinohjausyksikön ohjausjohto hehkutuksen ohjauslaitteeseen

8.Moottorinohjausyksikkö

Jakajaruiskutuspumppujärjestelmät:

• Jakajaruiskutuspumppujärjestelmät jakautuvat seuraaviin toimintaryhmiin:

Pienpainejärjestelmä

• Jakajaruiskutuspumppu imee polttoainetta säiliöstä suodattimen kautta ja täyttää alhaisella paineella pumpun sisätilan.
•  Tästä pienpainesyötöstä vastaa siirtopumppu, joka on integroitu jakajaruiskutuspumppuun.
• Tuotettu pienpaine täyttää koko ruiskutuspumpun ja tuottaa samalla myös syöttöpaineen kaikille mekaanisille ja sähköisille osille.

Korkeapainejärjestelmä:

• Korkeapaineosassa tuotettu syöttöpaine muutetaan ruiskutussuuttimien avaamiseen riittäväksi korkeapaineeksi.
• Avautumispaineen korkeus määräytyy ruiskutussuuttimeen asennetun painejousen perusteella.
• Kun tämän painejousen sulkuvoima voitetaan, ruiskutussuutin avautuu ja ruiskutustapahtuma alkaa.

Huom: Ruiskutustapahtumaa ohjataan täysin elektronisesti jakajaruiskutuspumpun avulla. 

Jakajaruiskutuspumppu VP30 toimii aksiaalimäntäperiaatteella.

Jakajaruiskutuspumppu VP44 toimii säteismäntäperiaatteella.

Jakajaruiskutuspumppu VP30

1.Siirtopumppu (siipipumppu)

2.Kiertokulma-anturi

3.Rullarengas

4.Ruiskutuspumpun ohjauslaite

5.Ohjauslaitteen pistokeliitäntä

6.Aksiaalimäntä

7.Korkeapainemagneettiventtiili

8.Ruiskutuspumpun korkeapaineliitäntä

9.Ruiskutuksen aloitushetken säädön magneettiventtiili

10.Ruiskutusennakonsäädin

11.Nokkalevy

12.Kiertokulma-anturin pulssilevy

Jakajaruiskutuspumppu VP44

1.Siirtopumppu (siipipumppu)
2.Kiertokulma-anturi
3.Rullarengas
4.Ruiskutuspumpun ohjauslaite
5.Ohjauslaitteen pistokeliitäntä
6.Säteismäntäkorkeapainepumppu
7.Jakaja-akseli
8.Korkeapainemagneettiventtiili
9.Paineventtiili
10.Ruiskutusennakonsäätimen magneettiventtiili
11.Ruiskutusennakonsäädin
12.Pulssipyörä

Huom: Säiliön ja ruiskutuspumpun välisestä polttoaineen syötöstä vastaa siirtopumppu, joka on integroitu jakajaruiskutuspumppuun.

Siirtopumppu:

• Siirtopumppuna toimii siipipumppu, joka siirtää jokaisella käyttökierroksella vakiomäärän polttoainetta.

Paineensäätöventtiili: 

• Pumpun pyörintänopeuden kohoamisen myötä myös siirtopumpun syöttöteho ja paine kohoavat, joten paineen nousua pitää pystyä rajoittamaan. 

* Painetta rajoitetaan jakajaruiskutuspumppuun

asennetulla paineensäätöventtiilillä. 

• Jos pumpun tuottama paine kohoaa liian suureksi, se voittaa venttiilijousen voiman ja ylimääräinen polttoaine pääsee virtaamaan siirtopumpun imupuolelle.

Kaksijousinen suutinpidin: 

• Jotta suoraruiskutteisten dieselmoottoreiden palotapahtuma saataisiin pehmeämmäksi, käytetään VP30-/VP44-jakajaruiskutuspumpuissa kaksijousisia suutinpitimiä.
• Kaksijousisen suutinpitimen ansiosta polttoaineen ruiskutus voi tapahtua kahdessa vaiheessa.

Pumppusuutinruiskutusjärjestelmä:

• Pumppusuutinjärjestelmässä ruiskutuspumppu ja ruiskutussuutin muodostavat yhteisen yksikön.
• Sylinterikannessa on jokaista sylinteriä varten yksi pumppusuutinyksikkö, jota käytetään suoraan nokka-akselilla.

* Tämä rakenne erottaa pumppusuutinjärjestelmän 

kaikista muista järjestelmistä. 

Pienpainejärjestelmä:

• Pumppusuutinruiskutusjärjestelmässä polttoaineen syötöstä vastaa mekaaninen siirtopumppu, joka imee polttoaineen säiliöstä ja syöttää sen polttoainesuodattimen kautta suoraan sylinterikanteen asennetuille pumppusuutinyksiköille.
• Tai vaihtoehtoisesti voidaan käyttää myös ylimääräistä sähkötoimista esisiirtopumppua, jolla tuetaan mekaanisen polttoainepumpun syöttötehoa.
• Ylimääräinen polttoaine johdetaan pumppusuutinyksiköistä polttoaineen paluuvirtaukseen.

* Korkeanpaineen vuoksi paluuvirtaukseen joutuva

 polttoaine kuumenee joskus voimakkaasti, jottei

 tästä aiheudu mitään haittaa on paluuvirtaukseen

 lisätty polttoaineenjäähdytin. 

Yhteispaineruiskutusjärjestelmä:

• Yhteispainejärjestelmällä tarkoitetaan painevaraajaa käyttävää järjestelmää. Siinä paineenmuodostus ja ruiskutus on erotettu toisistaan.
• Järjestelmä tuottaa jatkuvan ja moottorin käyntinopeudesta riippumattoman polttoainepaineen, kun taas perinteisissä jakajapumppujärjestelmissä jokaista ruiskutustapahtumaa varten joudutaan tuottamaan uusi polttoainepaineen huippukohta.

• Yhteispainejärjestelmä jakautuu kahteen toimintaryhmään: 

* Pienpainejärjestelmä    

* Korkeapainejärjestelmä

Pienpainejärjestelmä: 

• Polttoaineen syötöstä vastaa korkeapainepumppuun integroitu siirtopumppu, se imee polttoaineen säiliöstä ja syöttää tarvittavan määärän korkeapainepumppuun.
• Polttoainesuodatin poistaa polttoaineen epäpuhtaudet.
• Ylimääräinen polttoaine johdetaan paluuvirtauksessa takaisin polttoainesäiliöön.

Korkeapainejärjestelmä: 

• Korkeapainepumppu muodostaa jatkuvasti järjestelmässä tarvittavaa korkeapainetta sekä puristaa polttoaineen ja työntää sen korkeapaineputken kautta polttoaineen jakeluputkeen.

•  Polttoaineen jakeluputkesta otetaan hieman polttoainetta jokaisessa ruiskutustapahtumassa. Sen paine pysyy kuitenkin vakioarvossa, sillä polttoaineen elastisuuden ansiosta muodostuu varaajavaikutus.

• Ruiskutusajankohdasta ja ruiskutusmäärästä vastaavat moottorinohjausyksikön ohjaamat sähköiset ruiskutusventtiilit.

• Järjestelmän paineensäädöstä vastaa moottorinohjausyksikkö, painetiedot se saa polttoainepaineanturilta.

Pakokaasupäästöt: 

• Energiankulutuksen jatkuva kasvu, varsinkin kun siinä käytetään yhä edelleen fossiilisiin polttoaineisiin, on tehnyt ilmansaasteista vakavan ongelman.

• Hengitysilman laatu määräytyy lukuisten tekijöiden perusteella. Teollisuuden, kotitalouksien ja voimalaitosten tuottamien päästöjen lisäksi merkittäviä ovat myös tieliikenteen päästöt.

• Pakokaasujen päästörajat ovat alentuneet jatkuvasti viime vuosina. Näillä toimilla on haluttu rajoittaa sitä ympäristökuormitusta, joka aiheutuu polttomoottoreita käyttävien ajoneuvojen haitallisista päästöistä.

• Pakokaasupäästörajojen saavuttaminen edellyttää ajoneuvojen varustamista yhä monimutkaisemmilla järjestelmillä, jotka pyrkivät rajoittamaan näitä päästöjä.

 EOPD antureiden ja käyttölaitteiden avulla valvotaan jatkuvasti ajon aikana pakokaasupäästöihin vaikuttavien järjestelmien ja osien pysymistä EOBD-raja-arvojen sisällä.

• Dieselmoottorilla varustetuiden autojen päästöistä mitataan savutusarvo