Dizel motorlarının tarihi otomobilin doğduğu yıllara kadar dayanıyor. 1800’lü yılların sonlarına doğru Rudolf Diesel tarafından bulunan bu motor yıllar sonra gemi ve trenlerde kullanılmaya başlandı. Dizel motorlar zamanla iş makinesi, ticari araçlar ve binek araçlarda gündeme geldi.
Rudolf Diesel’in geliştirdiği dizel motorları, ilk olarak 1824 yıllarında Fransız mühendisi Carnot, 1885 – 1890 yılları arasında Herbert Akroyd Stuart tarafından incelenmiştir. Daha sonra bunları 1890 yılında Capitaine yarım dizel motoruyla takip etmiştir.
En sonunda 1892 -1897 yılları arasında Rudolf Diesel şimdiki dizel motorlarının temelini teşkil eden çalışmayı gerçekleştirip, dizel motorunun patentini almıştır.
Common Rail: Çevre kirliliği önleme normlarının katı kuralları üreticileri, motordaki yanmayı en iyi şekilde sağlamaya zorlamaktadır.
Güç, yakıt tüketimi, egzoz ve gürültü emisyonu açısından modern dizel motorlardan beklentiler gün geçtikçe artmaktadır. Bu beklentilere cevap vermenin ilk şartı iyi bir karışım hazırlamaktır. Motorların, bunun için yakıtta çok düşük bir kirlenme sağlayan ve enjeksiyonun başlangıcını ve miktarını kesin şekilde kontrol eden verimli enjeksiyon sistemlerine ihtiyacı vardır.
Common Rail ( besleyici pompa ) Sistemi, 1350 bar civarında bir püskürtme basıncı ile yanmanın iyileştirilmesini sağlar ve böylece EURO 2000 normlarına uyum sağlayabilir.
Ayrıca enjektörlere elektronik olarak kumanda edilmesi sayesinde gürültü seviyesinde azalma ve sürüş zevkinde iyileştirme sağlamaktadır.
1980 ' li yıllarda otomobillerde kullanımı yaygınlaşmaya başlayan dizel motorların gürültü, yetersiz güç ve bakım maliyetleri nedeni ile pek de iyi olmayan imajı, Fiat ' in 1986 yılında Croma TDI ' de kullanıldığı yani nesil direkt enjeksiyonlu türbo dizel motorları ile büyük bir değişim sürecine girmiştir. Özellikle yeni sistemle sağlanan belirgin güç artışı ve yakıt tasarrufu, bu motorlar üzerine yapılan çalışmalara hız kazandırarak, günümüzdeki dizel teknolojilerine zemin hazırlamıştır. Bunun en güzel örneğini dizel motor teknolojisinde devrim niteliği taşıyan Common Rail- Ortak Hat sistemi vermektedir.
Geliştirilen direkt enjeksiyon sistemleri, daha önceki sistemlere göre yakıt tasarrufu ve güç artışı sağlamasına rağmen gürültü problemine etkili bir çözüm geliştirememişti. Araştırma merkezlerinde özellikle bu problem üzerinde yapılan çalışmalar, sonucunu dizel teknolojisinde devrim yapan günümüz popüler Common Rail Sistemi ile vermiştir.
Çok yüksek basınçtaki ( 1400 – 1600 bar ) yakıtın; Common Rail adı verilen bir akümülatörde toplanarak, elektronik kontrollü olarak çalışan enjektörler aracılığı ile yanma odasına en uygun miktar ve zaman ile püskürtüldüğü bu sistem; dünyada ilk olarak Fiat tarafından 1997 yılında Alfa Romeo 156 modelinde uygulanmıştır.
Ayrıca bu uygulama ile elde edilen avantajın sadece düşük gürültü seviyesi ve ekonomik yakıt tüketimi olmadığı; aracın egzoz emisyon seviyesinde de önemli iyileşmeler sağlandığı görülmüştür. Kısa bir süre sonra tüm dünyada yaygınlaşan Common Rail Sistemini hızla tercih edilmeye başlanmıştır.
Sistemin İşlem Grupları: 1- ALÇAK BASINÇ DEVRESİ :
Alçak basınç devresinde yakıt, yakıt tankından yüksek basınç pompası yönüne taşınmaktadır. Yakıt, besleme pompası ve ön süzgeç ( filtre ) ile depodan çekilerek, hat boyunca yüksek basınç devresine basılmaktadır. Yakıttaki pislik, yüksek hassasiyetteki parçaların erken aşınmasını önleyecek ölçüde bir filtre tarafından yakıttan ayrılmaktadır.
2- YÜKSEK BASINÇ DEVRESİ (1) :
Yakıt, bir filtre boyunca yüksek basınç hattına ( üretici) basan ve maksimum 1350 bar basınç üreten yüksek basınç pompasına geçmektedir. Her enjeksiyon işlemi için yakıt, yüksek basınç hattından alınmaktadır. Hattaki basınç, yakıtın elastikiyetinin besleme efekti olduğu halde sürekli sabittir. Bunun haricinde bir basınç kontrol valfi, hattaki basıncın istenen değeri aşmamasını veya aşağı düşürmemesini sağlamaktadır.
2 - YÜKSEK BASINÇ DEVRESİ ( 2 ) :
Basınç kontrol valfı ECU tarafından tetiklenmektedir. Açık olduğunda yakıtın dönüş hattı boyunca tanka dönmesine izin verir ve hat basıncı düşer. ECU' nün basınç kontrol valfine doğru sinyal gönderebilmesi için hat basıncı, hat basınç sensörü tarafından ölçülmektedir.
2- YÜKSEK BASINÇ DEVRESİ ( 3 ):
Yakıtın her enjekte edilişinde, yakıt hatta yüksek basınçta alınmakta ve silindirlere direkt basma ile enjektörlerden enjekte edilmektedir. Her silindirin kendi enjektörü vardır. Her enjektör ECU tarafından " açık " komutunu alan, bir selenoid valfa sahiptir. Açık kaldığı sürece yakıt, silindirlerin yanma odasının içine enjekte edilmektedir.
3- SENSÖRLERLE ECU: Görevleri şunlardır;
1-Yüksek basınç besleyicisindeki basıncı uygun seviyede tutmak,
2-Ve gerçek enjeksiyon işlemini başlatıp bitirmek.
ECU enjekte edilecek olan yakıtın uygun miktarını ve gerekli enjeksiyon başlangıcım Ölçmek için, sensörlerle ölçülen değerleri kullanmaktadır ( örneğin; motor hızı, gaz pedalı konumu, hava sıcaklığı). Bu pilot ve asıl enjeksiyonun uygulanmasının uygun olması anlamına gelmektedir. ECU ayrıca, görevleri dağıtmaktan da sorumludur.
COMMON RAIL : Besleyici enjeksiyon sistemi. Yüksek basınç hattında her zaman yüksek basıncın bulunması, çok kesin ve yüksek değişkenlikteki enjeksiyon işleminin mümkün olması anlamına gelmektedir. Örneğin; pilot enjeksiyondaki çok küçük bir miktardaki yakıtla, ana enjeksiyonu süresindeki yanmayı geliştirmek mümkündür. Common Rail sistemi, Di ( direkt enjeksiyonlu ) motorlarda kullanılmaktadır.
ÖZELLİKLER: ♦ Yakıtın yüksek basınç besleyicisi tarafından sağlandığı enjeksiyon işleminde Common Rail besleyicili enjeksiyon sistemini göstermektedir. Bu hattaki basınca maksimum 1350 bar a kadar ulaşılmaktadır.
♦ Common Rail ' in temel işlem grupları; alçak basınç devresi, yüksek basınç devresi, ECU ve sensörlerdir.
♦ Alçak basınç devresinde yakıt, bir filtre ile temizlenerek yüksek basınç devresine taşınmaktadır.
♦ Yüksek basınç devresinde yüksek basınç besleyicisindeki maksimum 1350 bar basınç verilmektedir. Basınç sabit bir seviyede korunmakta ve enjeksiyonun olduğu her seferinde hattan yakıt alınmaktadır.
♦ ECU, tüm enjeksiyon sistemini denetlemektedir. Sensörlerdeki sinyalleri kullanır. ECU, enjeksiyon işlemi için tüm değerleri hesaplar ve yüksek basınç devresindeki parçalan tetikler ( basınç kontrol valfı, enjektörler ).
COMMON RAIL SİSTEMİN PARÇALARI 1- BESLEME POMPASI: Common Rail sistemdeki besleme pompası, yakıtı depodan yüksek basınç deposuna taşımaktadır. Bir çeşit besleme pompası vardır ve yerleştirildiği bir yer vardır. Aracın deposunun içine yerleştirilmiştir.
A ) GÖREVİ : Yakıtı depodan alıp yüksek basınç borusuna taşımak, besleme pompasının görevidir. Bu maksatla Common Rail sistemde elektrikli yakıt pompası ( EKP ) kullanılmaktadır. Bazı çeşitlerinde bu pompa deponun içine yerleştirilmiştir. Ve diğerlerinde de depo ile filtre arasına yerleştirilmiştir. Elektrikli yakıt pompası kapalı konuma getirildiğinde yakıt kesilmekte ve motor durmaktadır.
Alçak basınç hattı için bir elektrikli pompa depodan yakıtı emer ve filtreden geçirerek yüksek basınç pompasına yakıt sağlamaktadır. Bu pompa masuralı tiptir. Ayrıca, pompa iç basıncı aşın yükseldiğinde açılan bir emniyet supabı bulunmaktadır.
İki geri dönüş devresi, mazotun sıcaklığına bağlı olarak geri dönüş, ya ısıtma devresi üzerinden ( kapalı devre ) yada soğutma devresi üzerinden yapılmaktadır. Soğutmayı sağlayabilmek için aracın altındaki hava akışına yerleştirilmiş bir soğutucu bulunmaktadır.
Hava tahliye musluğunun görevi, yakıt sistemi boşaldığında yüksek basınç pompasına kadar sistemin yeniden doldurulmasını sağlamaktır.
Yakıt filtresinin yüzey alanı 5300 cm2 ve süzme hassasiyeti 4-5 µm 'dir. Filtre üzerine monte edilmiş ön ısıtma tertibatı mevcuttur. Yakıtın sıcaklığı 6 °C'nin altına düştüğü zaman elektrik rezistörü devreye girerek yakıtın sıcaklığını enjeksiyon pompasına göndermeden önce 15 °C'ye kadar yükseltmektedir.
Mazot filtresinin bir çok görevi vardır;
a) Kartuş ile yakıtın filtre edilmesini sağlar,
b) Bir düzenleme klapesi ile yüksek basınç pompasının sürekli bir basınçla beslenmesini sağlar,
c) Bir termostatik supap ile mazotun ısıtma veya soğutma devresine yönlendirilmesini sağlar,
d) Yakıt içerisinde bulunabilecek suyun çökertilmesini sağlar.
Filtre kartuşu kutusundan sökülemeyen tiptir. Bu sayede filtrenin değişimi sırasında yakıt devresine pislik girişi önlenmiş olur.
2- YÜKSEK BASINÇ POMPASI:Yüksek basınç pompası, yakıtın enjeksiyonu için gerekli olan yüksek basıncı üretmektedir. Bu pompa, sıradan distiribitör tipli enjeksiyon pompalarında olduğu gibi, genellikle motor bölmesine yerleştirilir. Yakıt, yüksek basınç besleyicisine verilmektedir.
GÖREVİ : Yüksek basınç pompasının görevleri şunlardır;
1- Yakıtın enjeksiyonu için gerekli olan yüksek basıncı üretmek ve,
2- Bütün çalışma şartlan için eldeki yakıtın yeterli ( yüksek basınç ) olduğundan emin olmak.
ÇALIŞMASI : Pompa plancın aşağı doğru hareket ettiğinde emme valfi açılır ve yakıt, pompa elemanının haznesine çekilmektedir ( emme stroku). Alt ölü noktada emme valfi kapanmakta ve yakıt plancırının yukarı hareketi boyunca sıkıştırılmaktadır.
Pompa elemanının haznesindeki yakıtın basıncı, basınç besleyicisindeki basınca ulaştığında çıkış valfi açılır ve yakıt, ortak hazne içerisine basılır. ( basma stroku ). Üst ölü noktaya ulaştığında çıkış valfi basıncının düşmesi yüzünden kapanır ve pompalama işlemi tekrar başlar.
Yüksek basınç pompası ortak hatta tam yüke denk yakıtı basmak zorunda olduğundan, rölanti ve kısmi yük durumlarında, enjeksiyon işlemi için daha fazlasını verecektir. Bu artan yakıt, yakıt kontrol valfi yolu ile depoya geri dönmektedir. Yüksek basınç pompası, tüm sistemin verimini artırmak için , pompalama elemanlarından birinin kapatılmasına müsaade edecek özellikte yapılmaktadır.
Pompanın kapatılması için bir elektromıknatıs kullanılmıştır. Elektromıknatıs tetiklendiğinde, elektromıknatısın ucuna takılmış olan bir iğne, basma zamanında emme deliğini açarak yakıtın sıkıştırılmasını engeller. Kapatma işleminde kullanılan parçanın avantajları; yakıt tüketimindeki azalma sayesinde verim artmaktadır.
Yüksek basınç pompası eksantrik kayışı tarafından çalıştırılmaktadır. Pompa milinin üzerinde bir kam bulunur, bu kam üç pistonun yer değiştirmesini sağlayan bir halka kama hareket vermektedir. Ancak basınç pompası, bir piston aşağı indiği zaman giriş supabından basınç pompasının doldurulmasını sağlamaktadır. Pistonun yukarı çıkış süresince giriş supabı kapalı kalır ve yakıt sıkıştırılır. Böylece çıkış supabı açılır ve yakıt basınçlı bir şekilde yüksek basınç devresine gönderilir.
Basınç regülatörü direkt olarak yüksek basınç pompasının çıkışına takılmıştır. Rampada, enjeksiyon beyni tarafından belirlenen basınç değerini sağlamaktadır.
Basıncı yükseltmek için devrenin geri dönüş ile bağlantısı olmamalıdır. Bunun için, bilye bir yay ve elektronik beyin tarafından beslenen bir bobin yardımı ile kapalı tutulmaktadır.
Basıncı düzenlemek için elektronik beyin, bobinin besleme gerilimini belirlenen basıncı elde edebilmek için RCO ( çevrimsel açılma oram ) na göre değiştirmektedir. Bu sayede devrenin basıncı bobinin ve yayın kuvvetini yenebilir. Bilye yerinden kalkarak geri dönüş kanalını açar ve böylece basıncın düşürülmesi sağlanır.
Ortak rampa, enjeksiyon rampası mazotu basınç altında tutar. Enjektörlerin açılması ve yüksek basınç pompasının çalışması ile oluşan basınçtaki dalgalanmaları yumuşatmaktadır.
3- YÜKSEK BASINÇ HATTI Enjeksiyon sistemi yakıtı silindirler için ortak olan hattan almaktadır. Yüksek basınç hattı, her zaman enjeksiyon için gerekli olan yakıtla doludur. Hat içerisindeki basınç 1350 bar kadardır ve sadece gerekli olan zamanda enjekte edilmeye ihtiyaç duyar. Common Rail sisteminin bütün parçaları direkt hattın kendi içine takılmıştır.
GÖREVİ ve TASARIMI: Yüksek basınç besleyicisi, dövme demirden yapılmış olan bir tüptür. Motora bağlı olarak iç çapı yaklaşık 10 mm ve uzunluğu 280 - 600 mm kadardır. Mümkün olan maksimum uzunluk ve çap, en büyük olandan, diğer bir deyişle basınç değişimlerini önleyecek şekilde seçilmektedir. Küçük hacimler hızlı çalışmayı sağlayacağından hacmin ayarlanmasında " mümkün olduğu kadar küçük fakat gerekli olduğu kadar büyük " seçilmektedir.
ÇALIŞMASI : Yakıt, yüksek basınç pompasından yüksek basınç hattına iletilmektedir. Her silindirin dağıtımı hat üzerindeki kendi bağlantısından yapılmaktadır. Yakıt borudan bir akış sınırlayıcısı vasıtası ile ayrılmaktadır. Ayrıca hat, hat basınç sensörü ve basınç kontrol valfı ile donatılmıştır.
BASINÇ KONTROL VALFİ ( DRV ) : Basınç kontrol valfi, ECU tarafından tetiklenmektedir. Amacı, hattaki doğru değerdeki basıncın korunmasını sağlamaktır. Bu yüzden diğer bir deyişle, Common Rail' in kapalı devresinde basınç kontrol sisteminin son kontrol elemanıdır.
GÖREVİ : Basınç kontrol valfi ( DRV ), hattaki basıncı belli bir seviyede tutmakta görevlidir. Bu seviye, çalışma şartlarının bir fonksiyonudur. Yakıt basıncı artarsa DRV açılmakta ve geri dönüş hattı boyunca depoya akmaktadır. Eğer basınç yeterince yüksek değilse, DRV kapanır ve yüksek basınç pompası hat içerisindeki artıracak duruma gelir.
ÇALIŞMASI : Supap yuvasındaki bilye, yüksek basınç besleyicisindeki basıncın etkisi altındadır. Bu etki, bilyenin diğer ucundaki yay ve manyetik etkinin toplamını karşılamak üzere kullanılmaktadır. Manyetizmanın itme gücü alamın harekete geçmesi ile üretilmektedir. Bu yüzden diğer bir deyişle, bu akımdaki değişim yüksek basınç hattında verilen ayar değerindeki basınçta kalmasına müsaade etmektedir. Bu değişken akün, bir darbe genişlik modülatörü (pwm ) tarafından sağlanmaktadır.
Yüksek basınç besleyicisindeki basınç, elektromanyetizmayı harekete geçiren değişken akınım ayarlanması ile verilen değerde kalır. Yay 100 bar basınca uygun gelen maksimum itme kuvvetini verecek şekilde tasarlanmıştır. Yüksek frekanslı basınç değişimleri yay tarafından bastırılmıştır.
5- HAT BASINÇ SENSÖRÜ ( RDS ) :RDS, hattaki basıncı ölçmekte ve bunu da ECU ya iletmektedir. Bu surette Common Rail sistemindeki kapalı devre basınç kontrolü için kullanılan ölçüm değeri elde edilmektedir. Hattaki sabit basıncı sağlamak için RDS son derece kesin ölçüm değerleri elde etmelidir. Direkt olarak hattın içine yerleştirmiştir.
6- ENJEKTÖRLER:İsminden de anlaşılacağı gibi enjektörler, yakıtı silindirin içine enjekte etmekten sorumludur. EDC enjekte edilecek yakıtın miktarım ve enjeksiyonunun başlama zamanım ve süresini şartlandırır ve enjektörün içerisindeki elektromanyetiği kontrol eder. Bu elektromanyetizma, enjektörü açar ve yakıt, yüksek basınç besleyicisinde hazır bulunan basınçta yanma odasının içine enjekte edilir. Motor tasarımında değişimlerden sakınmak için enjektörler motor üzerinde sıradan enjektör tutucu montaj usulü ile sabitlenmektedir.
TASARIMI : Enjektörde 2/2 ( 2 yollu, 2 konumlu ) elektromanyetik bir servo valf bulunmaktadır. Çok sıkı geçecek şekilde yüksek toleranslı hassas olarak üretilmiş bir parçadır. Valf meme ve elektromanyetik, enjektör gövdesi içerisine yerleştirilmiştir. Yakıt, yüksek basınç bağlantısından bir giriş plakası boyunca valf kontrol odasına akmaktadır. Enjektörün içinde? hatta ve yanma odası içerisine yakıtı enjekte eden memenin her üçünde de aynı basınç bulunmaktadır. Artan yakıt geri dönüş hattı boyunca depoya akmaktadır.
GÖREVİ : Doğru miktarı kesinleşen yakıtı tam zamanında ve süresinde yanma odası içine enjekte etmek enjektörlerin görevidir. Bunu yapmak için enjektör, ECU tarafından tetiklenmektedir.
ÇALIŞMASI : Doğru çalışma için güç artışı sağlanmalıdır. İhtiyaç duyulan güçler:
♦ Meme yay gücü,
♦ Supap yay gücü,
♦ Elektromanyetizmanın gücü,
♦ Supap kontrol odasındaki basınç vasıtası ile oluşan güç,
♦ Meme iğnesindeki basmç tarafından oluşturulan güç.
Enjektörün çalışması şu dört ana maddede toplanabilir:
♦ Çalışmama ( rölanti) durumu,
♦ Enjektörün açılması,
♦ Enjeksiyon işlemi,
♦ Enjektörün kapanması.
...
