Lær mer om moderne dieselmotorer.
Her kan du lese mer om hvordan de ulike systemene fungerer, og hvordan du kan stille diagnose,
Innledning
Gjennom mange års erfaring med opplæring av bilteknikere, har jeg sett behovet for et oppslagsverk, som kan være til nytte under arbeid med biltekniske problemer. Det finnes verkstedshåndbøker og tekniske underlag, men alle mangler stort sett en nøyaktig beskrivelse av alle signaler som går i systemene. For å lette arbeidet har jeg derfor laget dette heftet, som gir en beskrivelse av alle de mest aktuelle dieselinnsprøytningssystemer, samt alle signaler som går ut og inn av styresentralen med forslag til scopebilder, spenningsverdier og motstandsverdier. Boken tar også for seg hver enkelt komponents funksjon og virkemåte. Det er også tatt med de mest vanlige feilene som oppstår i de forskjellige systemene og komponentene.
Det er meningen at boken skal kunne benyttes som et oppslagsverk, og det er også smart å benytte ledig plass til egne notater og erfaringer. Dataene i heftet er kun veiledende, og kan ikke regnes som fullstendige for alle bilmerker og systemer.
Ved behov for verktøy eller utstyr for arbeide med elektroniske dieselinnsprøytningssystemer, se www.dieselgrossisten.no
Takk til Robert Bosch AS for utlån av bilder.
Forfatter: Bjørn Jacobsen
Kopiering av innholdet er forbudt uten utgivers samtykke.
Innhold
Elektronisk styrte dieselinnsprøytningssystemer.
For å senke utslipp og bedre komfort og effekt, har dieselmotoren i de siste årene gjennomgått en formidabel utvikling. Med dagens moderne systemer har dieselmotoren overtatt store markedsandeler fra ottomotoren. Slik det ser ut i dag er det ikke usannsynlig at dieselmotoren om få år vil være mer utbredt enn ottomotoren.
Det hele startet tidlig på nittitallet, da VW kom med sin TDI motor med elektronisk styrt fordelerpumpe. Forkammermotoren ble ganske raskt byttet ut med direkte innsprøytning, og dysene fikk to åpnings trykk. Disse motorene ble meget økonomiske og at den markante dieselbanken ble betydelig redusert.
På midten av nittitallet kom de første høytrykksradialstempelpumpene (VP44). Disse pumpene fortsatte utviklingen med lavere forbruk og høyere effekt.
De første Common Rail systemene kom på slutten av nittitallet, og ble raskt de fleste motor og bilprodusenters førstevalg. I dag er det ingen bilprodusenter som ikke har en Common Rail motor, enten ferdig eller under utvikling. Omtrent samtidig kom VAG med en motor med pumpedysesystem. Dette har foreløpig ikke slått spesielt godt ann hos andre motorprodusenter, men samme motor benyttes stadig mer i andre bilmerker. Dette er sannsynligvis kun kortsiktig, og er slik det ser ut i dag er pumpedyse for personbil foreløpig på vei ut.
Hva fremtiden vil bringe av dieselinnsprøytningssystemer er ikke lett å spå, men at Common Rail systemet er den foreløpige vinneren er hevet over tvil.
Kort systembeskrivelse
Common Rail
Common Rail (CR)systemet er et meget fleksibelt høytrykksinnsprøytningssystem for dieselmotorer med direkte innsprøytning.
Innsprøytningstrykket som reguleres fritt av styresentralen avhengig av motorens turtall og belasting ligger pr i dag mellom ca 200 og 1800 bar. Tomgang har normalt 200-350 bar. Om få år vil trykket øke til maksimalt 2000 bar og deretter til 2500 bar. CR kan brukes på motorer fra 3 til 16 sylindere, og en effekt fra 30 –200 kW pr sylinder. Systemet tillater en meget nøyaktig styring av innsprøytningens start og lengde, noe som er viktig for å redusere utslipp og støy. CR krever i utgangspunktet heller ikke store konstruktive endringer på motoren, og kan derfor lett tilpasses alle typer direkte innspørytningsmotorer. CR kan faktisk også benyttes på IDI (forkammer) motorer.
Bildet viser et Denso Common rail system.
Trykket i systemet bygges opp ved hjelp av en høytrykkspumpe som drives fra motorens register. Trykket som bygges opp ligger på ca 200 bar ved tomgang og 1800 bar ved belastning. Det eksakte trykket bestemmes av styresentralen via trykkregulatoren, og/eller høytrykkspumpens mengdebegrenser og blir bestemt ut i fra hva som skal til for å redusere skadelige utslipp og gi motoren den effekten som er nødvendig.
Innsprøytningens tidspunkt og lengde bestemmer styresentralen via injektorens magnetventil. Ved lave turtall kan systemet, for å gi en styrt forbrenning gi inntil to forinnsprøytninger. Dette senker maksimaltrykket i forbrenningsrommet og demper derfor forbrenningsstøyen og senker utslippet av skadelige utslipp. Hovedinnsprøytningen kan på nyere CR systemer også splittes i flere faser.
Enhetsinjektor UIS
Maksimaltrykket i dette systemet er pr i dag maksimalt ca 2100 bar (2200 bar for Piezoinjektor).
Enhetsinjektorer kan benyttes på både personbil og nyttekjøretøy.
For å kunne ta i bruk enhetsinjektorer må motorprodusenten bygge et topplokk som har plass til injektoren og som har tilførsel og returkanaler innebygget. Enhetsinjektoren drives av bilens kamaksel enten via vippearmer eller også via vippearmer og støtstenger dersom motoren ikke har overliggende kamaksel. Den kan også drives direkte fra kamakselen. For å klare de store belastningene den er utsatt for må også kamakselen bygges spesielt solid.
For å drive kamakselen på personbilmotorer benyttes som oftest registerreim. Drivstoffet pumpes fra tanken enten via en elektrisk eller en mekanisk matepumpe. Fra matepumpen går drivstoffet via filteret og matepumpen inn i topplokkets drivstofftilførselskanal. For å lufte og kjøle systemet går en del av drivstoffet tilbake til tanken via en overstrømningsventil. Overstrømningsventilen sørger også for at det er et visst overtrykk i systemet. Enhetsinjektorene til personbil har mekanisk forinnsprøytning, mens til nyttekjøretøy har de forinnsprøytning ved at styresentralen styrer magnetventilen. For begge typene injektorer er det styresentralen som bestemmer innsprøytningstidspunkt og lengde ved å styre magnetventilens åpningstidspunkt og åpningstid.
Piezoinjektorene har den fordelen at de er opp til fire ganger raskere enn en magnetventilstyrt injektor. Dette vil gi en bedre styring av innsprøytningsforløpet.
Siste skudd på stammen når det gjelder Pumpedysesystemer er en Injektor med to magnetventiler. Den ene benyttes som i dag for styring av injektorens fylleproses. Samtidig vil den åpnes når innsprøytningen skal avslyttes. Den andre magnetventilen sitter nærmere dysespissen, og sørger for å åpne og stenge for trykk ned til dysespissen, slik at denne åpner og stenger. Dette gir en bedre styring av injektoren, og er med på å bedre utslippsverdiene. Det er stor usikkerhet med hensyn til om denne injektoren noen gang blir å finne i en serieprodusert motor.
Enhetspumper UPS
Enhetspumper benyttes på nyttekjøretøy og industrimotorer. Maksimaltrykket er ca 2000 bar. Det som skiller dette systemet fra enhetsinjektoren er at innsprøytningsdysen sitter adskilt fra pumpeenheten og må derfor mates via et trykkrør som et konvensjonelt dieselinnsprøytningssystem.
Enhetpumpen drives direkte fra kamakselen via en rulleløfter montert på enheten. Den elektriske styringen skjer via en magnetventil som for enhetsinjektorstemet. Drivstoffet mates via kanaler i motorblokka.
For å lufte og kjøle, går en del av drivstoffet via en overstrømningsventil tilbake til tank.
HPI systemet
HPI systemet klarer pr i dag trykk opp mot 2400 bar. Systemet som benyttes av for eksempel Scania består i hovedsak av en injektor som drives av motorens kamaksel. Injektoren har to kammer, primær og sekundærkammer. I tillegg har den magnetventiler som styresentralen benytter for å regulere tilførselen av drivstoff til injektorens to kamre.
Radialstempel fordelerpumper VP44
Dette er en magnetventilstyrt høytrykksfordelerpumpe med to eller fire høytrykksstempler som virker etter radialstemelprinsippet, slik som Lucas/CAV pumper. Pumpen leveres med to typer styresentral, som begge er montert på selve pumpen. Den ene styrer pumpens funksjoner, og motoren må derfor ha en egen styresentral, mens den andre styrer hele motorstyringen.
Pumpen suger normalt selv drivstoffet fra tanken via den innebygde matepumpen. På enkelte dyrere biler er det egen pumpe i tanken i tillegg.
Innsprøytningens tidspunkt og lengde bestemmer styresentralen via en magnetventil på høytrykkssiden.
Det maksimale trykket i dette systemet ligger på ca 1850 bar. VP44 pumpene kan overhales og kjøres i testbenk. VP 44 kan leveres med motorstyreenheten for hele motorstyringen integrert i pumpen.
Aksialstempel fordelerpumper VP29/30
Samme som VP44 men med et aksialstempel for opparbeidelse av høytrykk slik som vanlige Bosch fordelerpumper.
VP29/30 blir levert med pumpemontert styresentral.
EDC fordelerpumper
Fordelerpumper med EDC (electronic diesel control) er i utgangspunketet en vanlig fordelerpumpe med elektronisk mengderegulering og elektronisk regulering av tenningstidspunktet. Dette var den mest vanlige dieselpumpen for personbiler frem til ca år 2000.
Pumpen er i hovedsak lik en vanlig fordelerpumpe fra Bosch, men har ikke sentrifugalregulator eller mekanisk gasspådrag. I stedet for mekanisk regulator og gasspådrag, benyttes et såkalt stillverk. Stillverket består av en solenoid for gasspådrag og et system for tilbakemelding av hvor mye gass som er gitt. Dette kan være et potmeter eller en magnetfeltgiver.
Temperaturgiveren for drivstoff sitter også i stillverket.
For å kunne styre forstilleren er systemet avhengig av en sensor som sier fra om når innsprøytningen begynner. Dette er i dag vanligvis en nålebevegelsesføler som sitter på en av innsprøytningsdysene. Denne forteller systemet når dysenåla løfter seg.
En annen metode som også brukes er en høytrykkssensor fremme på fordelerhodet, som sier ifra når trykket stiger på høytrykksiden. Dette er en litt mer unøyaktig metode da forsinkelsen i trykkoppbyggingen i høytrykksrøret og oppbygging av dysenålas åpningtrykk ikke er tatt med.
EDC rekkepumper
Vanlige rekkepumper med elektronisk gasspådrag og turtallsregulering.
Denne pumpetypen er brukt både på tunge og lette kjøretøy (Mercedes). Regulatoren er byttet ut med et ”stillverk” som via styresentralen regulerer pumpens gasspådrag. Denne pumpetypen har ikke mulighet til å regulere innsprøytningstidspunktet elektronisk.
H-pumpe
H-pumpen er den siste rekkepumpen som er utviklet. Denne benyttes kun på tyngre kjøretøy.
Det kommer ingen nye rekkepumper etter denne. Den viktigste forskjellen på denne og en vanlig EDC pumpe er at denne i tillegg til elektronisk regulering av innsprøytningsmengden også har elektronisk regulering av tenningstidspunktet.
For å klare dette har H-pumpen en ekstra stillmagnet i stillverket. Denne stillmagneten påvirker en forstilleraksel montert i pumpa som via helt spesielle pumpeelementer har mulighet til å endre pumpens innsprøytningstidspunkt.
For å overvåke det eksakte innsprøytningstidspunktet har systemet en nålebevegelsesføler montert på en av innsprøytningsdysene.
Lucas EPIC
EPIC (Electronically Progammed Injection Control) er en elektronisk styrt fordelerpumpe med to radialstempler.
Denne pumpen justerer mengden drivstoff ut av pumpen ved hjelp av variable slaglengder på høytrykksstemplene. Innsprøytningstidspunktet endres ved å vri kamringen med eller mot klokka.
Pumpen har sensorer som gir styresentralen beskjed om høytrykksstemplenes stilling og innsprøytningsforstillerens stilling.
Signaler som går igjen i alle systemer
Signaltyper
De fleste sensorene og giverne som benyttes i moderne dieseinnsprøytningssystemer
er stort sett like i oppbygging og virkemåte i alle systemer, og kan også kontrolleres på stort sett samme måte.
Når man har skaffet seg oversikt over hvilke sensorer som benyttes i de forskjellige systemene, kreves det kun kunnskap om den enkelte sensorens inn og utgangssignaler å foreta en kontroll av den enkelte sensor.
For å kunne arbeide effektivt er det en del signaltyper og styringssignaler en bør kjenne til.
Signaler som går inn til styresentralen.
Spenningssignalene ligger ofte mellom 0,5 og 4,5 volt. Vi skiller mellom de spenningssignalene som er et resultat av et spenningsfall over giveren, som for eksempel temperaturgivere eller potensiometere i for eksempel pedalstillingsgiver, eller luftmengdemålere, og de signalene som blir produsert av giveren. Ved sistnevnte signal er giveren forsynt med en elektronikkenhet, som kan forsterke signalet fra selve sensorelementet og sende dette videre til styresentralen. Denne metoden benyttes der hvor selve sensorsignalet er for svakt til å sende ut på ledningsnettet i bilen.
Et eksempel på et slikt signal kan være en trykkgiver, som er en piezoelektrisk giver, som har et internt signal som ligger på mV nivå. Hadde dette signalet blitt sendt ut ville det blitt borte i forstyrrelser i bilens ledningsnett.
Et signal mellom 0,5-4,5 volt vil derimot være sterkt nok til å unngå normale forstyrrelser.
Et annet eksempel på en slik sensor er luftmassemåleren, som har et signal som normalt vartiere fra 0,5 og 4,5 volt.
Hall-giver signaler.
Disse er også i seg selv for svake til å bli sendt ut i ledningsnettet (normalt 3-30 mV).
Bildet viser et eksempel på et Hall signal.
Hall-giveren inneholde derfor en forsterkerenhet, som forsterker signalet til firkantpulser som varierer mellom 0 og 5 eller, 0 og 12 volt. Hall-givere benyttes i for eksempel posisjongivere på kamakselen, eller gasspedalgivere.
Induktive giversignaler.
Induktive givere er normalt turtallsgivere og kontrolleres best med scope. Vekselspenningen skal normalt ligge å pendle mellom minimum +0,5 og -0,5 volt.
Bildet viser signalet fra en induktiv giver.
Ut av styresentralen er det vanligst med spenningssignaler eller minusstyring. 5 volt til for eksempeltrykkgivere og hall-givere kan komme fra samme utgang da dette kun er forsyningsspenning til giverens elektronikk. 5 volt til temperaturgivere er derimot knyttet opp mot den temperaturgiveren den skal forsyne, og vil derfor kun forsyne denne. 12 volt er normalt hentet via et rele, sikring eller tenningslåsen.
PWM (Puls With Modulated) signal.
Et annet viktig signal er det pulsmodulerte firkantsignalet (PMW) også kalt duty cycle eller takteforhold. Dette er et signal som styresentralen benytter for å styre komponeneter som skal beveges trinnløst. Dette kan for eksempel være magnetventiler for avgasstilbakeføring, turboregulering og takteventilen for tenningsregulering på EDC fordelerpumper. Det kan også være stillmotorer og for eksempel stillmagneten på EDC fordelerpumper.
PWM signalet er egentlig det signalet som oppstår når styresentralen gir komponenten minus. Pluss har komponenten konstant, så lenge tenningen står på.
PWM signalet har en fast frekvens, som kan være for eksempel noen hundre, til mange tusen hertz (Hz).
Takteforholdet (pulsbredden) vil derimot endre seg hele tiden avhengig av om styresentralen ønsker at komponenten skal bevege seg mye eller lite. Takteforholdet er forskjellig fra komponent til komponent, men kan være alt fra 1% til 99%.
Det eksakte takteforholdet for hver komponent vil bli vist for hver enkelt komponent senere i heftet. Legg merke til at signalet ligger lenge på systemspenning når komponenten jobber lite, og kortere tid på systemspenning når komponenten jobber mye.
Bildet viser PWM signalet på en komponent i hvilestilling. Selv om komponenten er i hvilestilling vil alltid signalet vær til stede, men med lavt talteforhold (3-5%).
Bildet viser PWM signalet når komponenten arbeider. Takteforholdet kan under aktiveringsfasen ligge mellom 5 og 95 %. Styrken avhenger av hvor mye komponenten skal bevege seg.
Det finnes også flere signaltyper, disse vil bli behandlet ved hver enkelt komponent
Forklaring av delsystemene.
Innsugssystem
Innsugssystemet er på en dieselmotor først og fremst et rørsystem for å frakte luften inn i sylinderene. Da en dieselmotor ikke har gasspjeld slik som en ottomotor, er det først og fremst mengden drivstoff, som avgjør hviken effekt motoren yter. Luft får den alltid nok av, så lenge innsuget ikke er tett eller skadet på annen måte. 
1. Luftfilter
2. Luftmassemåler
3. Slangesystem
4. Turbo
5. Luftkjøler
6. Innsugsmanifold.
Luftfilteret
Luftfilteret skal rense luften som går inn i motoren. Det er derfor viktig at dette byttes regelmessig. Et dårlig luftfilter kan i tillegg til å skade motoren føre til at luftmassemåleren slutter å fungere.
Ladeluftkjøler
Ladeluftkjøleren skal bidra til bedre fylling av sylinderene ved at luften kjøles ned etter at den har passert turboen. Ved effektproblemer, er det lurt å sjekke at systemet ikke er tilstoppet eller at det er innsnevringer eller lekkasjer. Dette vil i så fall gi lavere turbotrykk og dermed også mindre drivstoffmengde.
Luftmassemåler/luftmengdemåler
Luftmassemåleren skal gi styresentraslen informasjoner om hvor mye luft som kommer inn i motoren. Disse verdiene benyttes til å beregne hvor mye avgass som kan tilbakeføres, samt til å beregne den maksimale mengden med drivstoff i forhold til luftmengden. Dette er viktig for å unngå svart røyk. Det er ikke nødvendig for dieselmotoren å måle nøyaktig luftmengde til en hver tid, da det alltid er nok luft fordi det ikke er noe luftspjeld. De tidligste elektroniske dieselinnsprøytningssystemene benyttet luftmengdemåler med spjeld. Nyere systemer benytter luftmassemåler. Se egen forklaring.
Lufttemperaturføler
Lufttemperaturen benyttes som en korrigeringsverdi for drivstoffmengden. Er drivstoffet varmt må styresentralen korrigere mengden noe opp, da varmt drivstoff har lavere kaloriinnholde en kaldt drivstoff ved samme volum. Se kapittelet om temperaturgivere.
Atmosfæretrykksgiver
Jo høyere over havet bilen befinner seg, jo lavere blir lufttrykket.For å unngå fet blandig gir atmosfæretrykksgiveren styresentralen informasjon om det eksakte atmosfæretrykket. Styresentralen vil justere ned mengdene avhengig av trykket.
Lavt trykk gir lavere mengde, høyt trykk gir høyere mengde. Se egen forklaring.\
Turbotrykksgiver
Turbotrykksgiveren gir styresentralen informasjon om hvilket overtrykk som til en hver tid er i innsugningsrøret. Når trykket stiger, og det dermed er nok luft til stede, vil styresentralen øke drivstoffmengden slik at effekten øker. Se egen forklaring.
Spjeld for bedre blandingsberedning
Det blir stadig vanligere å benytte et spjeldsystem, for å bedre blandingen av luft og drivstoff i sylinderen. Dette gjøres ved at det lages to kanaler for luft inn i hver sylinder. Når motoren går på lave belastninger og turtall, vil spjeldet stenge og gjøre at hastigheten på luften øker i den andre kanalen. Spjeldene styres av styresentralen, som betjener dem via vacuum eller en elektrisk motor. Ved tomgang og lave turtall vil spjeldene være stengt eller lukket. Dette vil gi en bedre blanding av luft og drivstoff, og dermed lavere utslipp.
Diagnose/feilsøking.
Kontroller at spjeldet beveger seg ved endring av turtall. Feil på spjeldsystemet vil ofte gi hard og eller ugjevn gange og røyk.
Spjeldmotoren eller takteventilen for vacuum styres ved hjelp av et PWM signal.
Spjeld for raskere stopp
Dette spjeldet sitter i innsuget, og stenges når motoren skal stoppe. Dette fører til en raskere stopp av motoren, fordi den da får problemer med å trekke luft. Spjeldet åpner igjen når motoren har stoppet. Dieselmotorer har ikke gasspjeld slik som ottomotoren, og har derfor god nytte av et slikt spjeld.
Diagnose/feilsøking.
Kontroller at spjeldet stenger når motoren stoppes, og åpner igjen når den har stoppet. Går spjeldet tregt, eller henger, vil det kunne stå lukket etter at motoren har stoppet.
Dette vil føre til at motoren ikke vil starte på grunn av luftmangel.
Avgasstilbakeføringssystem
Avgasstilbakeføring eller EGR-system som det også kalles, har som hovedfunksjon å redusere forbrenningstemperaturen og dermed senke utslippet av NOx. Dette gjøres ved at den avgassen som tilbakeføres, gir en lavere forbrenningstemperatur og dermed redusert NOx utslipp. EGR systemet er på moderne biler i funksjon allerede ved tomgang, og ligger inne med forskjellig avgastilbakeføringsrate frem til ca 3000 omdreininger pr minutt. På enkelte biler er EGR systemet temperaturstyrt. Dette betyr at det ikke er innkoblet så lenge motortemperaturen er under for eksempel 60 grader.
Det kan også være tidsbegrensninger ved tomgang, slik at ikke motoren går ”sur” dersom motoren går lenge på tomgang.
For å økevirkningen av EGR er det i dag vanlig å benytte en avgasskjøler i forbindelse med EGR systemet. Denne er vanligvis vann eller lyftkjølt. Systemet vil da ut i fra eksostemperaturen variere hvor mye eksos som skal gå via kjøleren.
Mengden tilbakeført avgass, kan være opp til ca 20% av sylinderens volum, og er avhengig av motorens turtall og belastning. EGR systemet benytter luftmengdemåleren eller luftmassemåleren som sensor for tilbakeført eksos. Når EGR systemet jobber vil luftmengden som strømmer gjennom luftmassemåleren avta tilsvarende.
Bildet viser:
1. Vacumpumpe.
2. Takteventil
3. Vacumklokke.
På nyere biler er EGR systemet overvåket. Dette skjer ved at styresentralen kontrollerer at det går mindre luft gjennom luftmassemåleren når EGR ventilen aktiveres. På biler med EOBD vil systemet i tillegg bli kontrollert ved at styresentralen åpner EGR ventilen ved en bestemt belastning på motoren. Når dette skjer vil styresentralen samtidig kontrollere at trykkføleren på innsuget gir utslag på stigende trykk.
Vanlige feil:
EGR ventiler henger. Konstant åpen eller stengt.
Tette rør, eller innsug.
Slanger mellom takteventil og vakuumklokke lekker.
Diagnose/feilsøking: Bruk diagnose, voltmeter eller scope.
Styringen av EGR ventilen skjer via et PWM signal som igjen styrer en vakuumventil eller direkte via en elektrisk reguleringsmotor.
Bildet viser EGR systemets vacuumventil som styres maksimalt. Dette skjer ved turtall fra tomgang og opp til ca 3000o/min.
Bildet viser EGR systemet i hvilestilling. Dette er riktig bilde for turtall over ca 3000o/min, og ved tomgang ut over ca 30 sek til noen minutter.
Som scopebildet viser ligger signalet normalt mellom 5% og 60% i takteforhold. 5% er utkoblet, og 60% er maksimal avgassmengde tilbakeført.
Lavtrykksystem
Generellt
Mange har i disse høyteknologiske tider lett for å glemme lavtrykksystemet eller tilførselssystemet.
Dette er det ingen grunn til, da ethvert høyteknologisk system er avhengig av et tilførselssystem som er i stand til på frakte drivstoffet med riktig trykk fra tanken frem til høytrykkssiden og tilbake igjen.
Drivstofftank
Drivstofftanken lages i dag av plast, og plasseres der det er plass når alt annet har fått sin plass. Drivstofftankens utseende preges derfor ofte av dette. Den er utformet for å passe inn i det som er igjen av hulrom i det området den skal ligge og har derfor ofte flere kammer som ikke har naturlig overløp til hver andre. Små drivstoffpumper kan derfor være nødvendig for å frakte drivstoffet frem til kammeret som står i forbindelse med tilførselssiden.
Drivstoffnivåmåleren og lavtrykkssystemets matepumpe sitter også som oftest i tanken.
Fordi moderne høytrykksdieselinnsprøytningssystemer også skaper mye varme i returdrivstoffet (opp til 130 graderC), er det viktig at en drivstoftank av plast ikke utsettes for drivstoff med slike temperaturer. Dette er spesielt viktig når det er et lavt drivstoffnivå.
Tanken kan, for å unngå dette, ha en innvendig metallbeholder som tar i mot det varme drivstoffet, og kjøler det ved å blande det med det drivstoffet som står i tanken. Dette gjøres via små elektriske matepumper. De fleste høytrykksdieselinnsprøytningssystemer har også drivstoffkjøler på retursiden (se drivstoffkjøler).
Det kan også ligger systemer for temperatursenkning i motorens styresentral. Et eksempel på dette er effektreduksjon. Det kan også være tanknivå overvåkning, som hindrer at tanknivået synker for lavt ved høye drivstofftemperaturer. Slike systemer kan legge inn motorfusk eller tenne tanknivåindikatorlampen tidligere. Alt for å få sjåføren til å fylle opp drivstofftanken.
Et annet problem som kan løses på samme måte er problemet med luft som kommer inn i systemet dersom tanken kjøres helt tom. Moderne biler vil tenne drivstofflampen og deretter legge inn motorfusk, for å få sjåføren til å fylle tanken.
Fremtidens drivstofftanker vil mest sansynlig lages i metall. Med dagens teknologi kan det lages metalltanker som ligner dagens plasttanker i utforming, og som derfor kan tilpasses hver enkelt bil alt etter tilgjengelig plass. Dette vil gi mer drivstoff i samme tankstørrelse, fordi metalltanken kan lages med tynnere vegger enn en plasttank.
Husk å sjekke tankarmatur for feil ved problemer med luft i forbindelse med tilførselssystemet.
Drivstoffilter
Moderne dieselinnsprøytningssystemer er svært følsomme for urenheter og vann som bringes inn i systemet sammen med drivstoffet. Et godt filter er derfor viktig for å gi systemet den levetiden det er laget for å klare. Urenheter i form av partikler vil i løpet av kort tid skape stor slitasje, spesielt i de komponentene som lager og behandler det høye trykket.
Vann skilles også ut via filteret. Vann som kommer inn i systemet vil i løpet kort tid ødelegge alle deler i pumpen som ikke er rustfrie.
Drivstoffilter for moderne høytrykkssystemer har en porestørrelse på 3-6 mµ (3-6 tusendels mm.). Filteret som er av papirtypen har et slags voksbelegg og fungerer også som vannutskiller, ved at vanndråpene når de presses sammen gjennom porene i filteret binder seg med hverandre og avsettes på voksbelegget. Når dråpene blir store nok renner de ned i bunnen av filteret.
For å varsle at det er på tide å tappe ut vannet i filteret har en del bilmerker montert en vannvarsler. Den består av to elektroder som står opp i filteret og som forsøker og sende en strøm mellom seg. Så lenge det står diesel i filteret går det ingen strøm, men når elektrodene etter hvert blir stående i vann vil det bli kontakt, og en lampe på bilens instrumentbord vil lyse.
Husk å alltid bytte kobberringer eller eventuelt o-ringer for å unngå falsk luft eller diesellekkasjer.
Enkelte systemer er følsomme for luft. Dette kommer av at matepumpen er plassert inne i dieselpumpen (VE-EDC, VP44 og noen CR). Ved bytte av filter på disse systemene bør filteret fylles med drivstoff før start av motoren.
Er det kommet luft i systemet, kan det lønne seg å løsne dyserørene ute ved dysene mens motoren trekkes rundt med starteren (ikke Common Rail). Når det kommer diesel skrues rørene til igjen, og motoren startes.
Matepumpe
Matepumpens hovedoppgave er å bringe drivstoffet fra drivstofftanken og frem til høytrykkssystemet. Det er også viktig at dette skjer med et vist overtrykk på ca 2-5 bar, slik at det ikke kommer luft inn i drivstoffet.
Overtrykket vil også gjøre at drivstoffet raskere etterfyller der det under drift er behov, og at det ikke oppstår luft pga kavitasjon. Drivstoff under trykk har også høyere kokepunkt. Noen systemer er også avhengig av et trykk for smøring og kjøling av høytrykkspumpen.
Bildet viser strømgjennomgangen i en elektrisk matepumpe, med tilbakeslagsventil på utgangen og sikkerhetsventil på retursiden.
De vanligste matepumpene er elektrisk., mekanisk tannhjulspumpe eller vingepumpe og membranpumpe. Den mest brukte er i dag den elektriske. Pumpen er også som oftest plassert i tanken. En del biler kommer også med både mekanisk og elektrisk matepumpe. Den elektriske matepumpen er først og fremst der for å få raskere trykkoppbygging og dermed raskere start.
Har bilen både elektrisk og mekanisk pumpe vil den elektriske pumpen kun gå en kort stund etter at tenningen blir satt på Kjøres bilen tom for drivstoff er den elektriske pumpen en fordel.
Har motoren kun mekanisk pumpe kan lufting bli et problem. Disse er derfor ofte levert med en håndpumpe i tillegg.
På biler med elektrisk pumpe kan det være montert en sikkerhetsbryter som skal hindre at den elektriske drivstoffpumpen fortsetter å gå ved for eksempel en ulykke.
Stoppmagnet.
På biler med elektroniske dieselinnsprøytningssytemer er stoppfunksjonen lagt inn i styringen av drivstoffmengden. Disse bilene stoppes ved at mengden legges til null og at innsprøytningen dermed uteblir. Stoppmagneten er på disse systemene kun for nødtoppfunksjon dersom systemet ikke kan stoppes på normal måte.
I tillegg er det ikke nødvendig med stoppmagnet på biler med elektrisk matepumpe da disse kan stoppes ved at matepumpen stoppes og at trykket i matesystemet synker.
Høytrykkssystemet vil nå ikke bli etterforsynt med drivstoff og motoren stopper. Biler som har mekanisk matepumpe må ha en elektrisk nødstoppfunksjon for å kunne stoppemotoren ved feil i mengdereguleringssystemet. Dette fordi den mekaniske pumpen drives mekanisk av motoren, og mater drivstoff så lenge motoren går.
Drivstofforvarmer
For å unngå at drivstoffet er for kaldt når det kommer inn i høytrykkssystemet, kan det benyttes en drivstofforvarmer. Kaldt drivstoff gir dårligere smøring, og er derfor uheldig for både slitasje og utslipp. Drivstofforvarmeren får sin varme enten fra motorens kjølesystem eller fra eksosen.
Forvarmeren kan også være elektrisk.
Drivstoffet forvarmes normalt fra ca 30 grader og kaldere. Ved minus ca 25 grader er forvarmingen maksimal.
Ved 20-30 grader forvarmes en del av drivstoffet, mens det over 30 grader ikke er noen forvarming av drivstoffet.
Drivstoffkjøler
Med høyt trykk og til tider lite drivstoff på tanken vil temperaturen raskt stige i divstofftanken.
For å unngå skade på drivstofftank og andre komponenter i drivstoffsystemet er det ofte montert en drivstoffkjøler. Kjølemediet er luft eller motorens kjølevæske.
For at systemet skal avgi mindre varme kan det også ligge programmer i motorens styresentral som skal redusere temperaturen. Et eksempel på dette er effektreduksjon ved overskridelse av bestemte drivstofftemperaturer.
Avgassreduksjonssystemer.
Partikkelfilter
For å redusere mengden av sotpartikler i avgassene, vil/må de fleste bilprodusenter etter hvert ta i bruk et partikkelfilter. Disse systemene kan ha en egen trykksensor i eksosanlegget før og etter filteret, som kjenner om filteret er åpent. Er filteret tett, vil
denne typen filter trenge en fribrenning for å rense filteret.
Dette kan gjøres på forskjellige måter. En såkalt etterinnsprøytning av drivstoff er en metode, en annen er å tilsette et stoff i tanken, som vil følge med drivstoffet gjennom forbrenningsprosessen, og forbrenne i filteret på vei ut.
En egen injektor i eksosanlegget før filteret (Ad-blue) er også tatt i bruk. Etterinnsprøytningen fungerer etter følgende prinsipp: -drivstoffet sprøytes inn inntil 200 grader etter hovedinnsprøytningen, og går derfor uforbrent ut i eksosen. Når disse drivstoffdråpene treffer katalysatoren vil de legge seg på katalysatoroverflaten og forbrenne. Denne forbrenningen øker temperaturen i filteret og brenner sotpartiklene som har samlet seg der.
Husk også at på biler med partikkelfilter skal det benyttes en spesiel motorolje.
Dette fordi oljen må vær svovelfri.
PSA har som første motorprodusent tatt i bruk et meget effektiv partikkelfilter. Dette filteret som tar bort over 99% av alle sotpartikler regenereres ved hjelp av et stoff som tilsettes i drivstoffet. Et slikt filter skal ha et ettersyn eventuelt byttes/renses ved 80000 km og tilsetningstoffet som oppbevares i en egen tank varer i ca 120 000 km. Når denne tanken etterfylles ved service, er det viktig å oppdatere styresentralen med disse dataene. Til dette benyttes diagnoseapparatet.
Tilsetningsstoffet doseres inn i bilens drivstofftank etter behov, avhengig av kjøremønster og belastning.
Normalt må filteret i tillegg regenereres en eller flere ganger i løpet av sin levetid. Hvor ofte er avhengig av hvordan bilen kjøres, med hensyn til turtall og belastning.
Er det en bil som benyttes mye i småkjøring og skjelden kommer opp i høye turtall og belastninger, vil filteret måtte regenereres oftere enn i en bil som kjøres mer aktivt.
Regenereringen er en prosess som gjøres via diagnosetilkoblingen med det enkelte verksteds diagnoseapparat.
Regenereringen bør foregå utendørs og på et sted det ikke finnes noe lett antennelig under bilen.
Under prosessen vil motorens turtall heves, og det blir sprøytet inn drivstoff etter at forbrenningsfasen i sylinderen er ferdig. Temperaturen vil da stige i partikkelfilteret, og brenne opp den soten som har samlet seg. Årsaken til at filteret må byttes med gjevne mellomrom er at det vil bli igjen sotpartikler etter tilsetningsstoffet, og disse vil etterhvert føre til at filteret tettes.
Enkelte bilfabrikanter benytter seg kun av diesel til regenerering. Systemet vil når trykksensorene viser for høyt mottrykk i eksosanlegget, legge inne en såkalt etterinnsprøytning. Diesel vil altså bli sprøytet inn etter arbeidstakten og bli med eksosen ut. Når drivstoffet treffer partikkelfilteret vil den forbrenne og derfor skape en høyere temperatur i filteret. Temperaturøkningen fører samtidig til at soten som har lagt seg i filteret også forbrenner. Disse filterene vil normalt var ut bilens levetid.
Bredbånd lambdasonde
Nyere dieselsystemer vil ta i bruk en bredbåndslambdasonde for å kunne overvåke forholdet mellom luft og drivstoff. På grunn av dieselmotorens luftoverskudd, vil ikke en normal lambdasonde klare å lese luftmengden korekt annet enn rundt lambda 1.
Med en bredbåndslambdasonde, som måler lambdaverdier fra ca 0,7-4, vil dette ikke være noe problem.
Bildet viser pumpe/lambda-strømmen som måles mellom mager og fet blanding.
En bredbåndssonde kjenner du igjen ved at den har flere ledningsforbindelser enn en vanlig labdasonde som har opp til fire ledningsforbindelser.
En bredbåndssonde har normalt fem eller seks ledningsforbindelser.
To av ledningene benyttes for oppvarming av sonden. Dette vil normalt være en pluss forbindelse og en minusforbindelse. Om signalet er pluss eller minusstyrt er også forskjellig, men det vil enten være fast gjord (plusstyrt), eller fast pluss (minusstyrt).
Motstanden i varmekretsen ligger normalt mellom 5 og 10 Ohm. Spenningen er 12 volt.
De signalene som normalt kan måles er:
– Minus
– Sondesignal. +- 2 mA.
– Sondeoppvarming 12 volt. Varmer sonden ved oppstart (ca 30 sek) og under kjøring, dersom sonden blir for kald.
Eksostemperaturgiver.
Denne sitter plassert litt avhengig av system og bilmerke enten før, etter eller innie i partikkelfilteret, og sørger for at partikkelfiltertemperaturen holdes på riktig nivå, under kjøring og under den automatiske regenereringen som skjer under kjøring.
Trykksensor.
For å regulere regenereringssyklussen er det lagt inn en trykksensor i eksosanlegget.
Denne måler enten trykket før partikkelfilteret, eller trykkforskjellen over partikkelfilteret. Ved den siste metoden kan det være to sensorer som er koblet før og etter partikkelfilteret, eller en sensor, som er koblet inn via rør, før og etter partikkelfilteret.
NOx lagringskatalysator
Nitrogenoksid (NOx) er en av de vanskeligste avgassene å gjøre noe med. For å redusere mengden NOx må enten avgasstemperaturen ned, eller så må det monteres en NOx katalysator. En NOx katalysator kan enten være en del av en tre-vegskattalysator, eller som en egen såkalt lagringskatalysator. Fordi vi er avhengig av minst mulig luft i eksosen for å benytte en tre-vegskatalysator, er dette en dårlig løsning sammen med en dieselmotor som stort sett går med stort luftoverskudd.
En largringskatalysator derimot, kan ta opp NOx så lenge eksostemperaturen er riktig.
Fordi det pr i dag er noe svovel i drivstoffet, vil dette forsure lagringskatalysatoren. For å fjerne svovelet vil det være behov for å brenne bort dette svovelet. Dette skjer etter ca 10km eller et til to minutters kjøring. Under regenereringen vil temperaturen økes.
SCR katalysator (Selektive Catalytic Reduktion)
SCR katalysatoren er avhengig av at det tilføres amoniakk inn i eksosanlegget for å fungere. Når dette gjøres vil SCR katalysatoren omdanne NOx til Nitrogen og vann.
Amoniakken oppbevares ikke ren i bilen, men er utblandet og ufarlig til den kommer inn i eksosanlegget.
NOx sensor
For å overvåke lagringskatalysatorens effektivitet vil det etter katalysatoren sitte en NOx sensor. Når verdien av NOx etter katalysatoren blir for høy, vil styresentralen foreta en regenerering.
Common Rail
Hovedprinsippet bak et Common rail system, er at trykket alltid står klart ute ved dysespissen, og at det er varierende maksimaltrykk i systemet avhengig av for eksempel turtall og belastning på motoren.
Alle Common rail systemer er bygget opp etter dette prinsippet. Forskjellene på de enkelte systemene er derfor svært små.
De viktigste forskjellene ligger i høytrykkspumpens utforming og funksjon, og i matesystemets oppbygging. Injektorene er også under stadig utvikling, og har endret seg fra magnetventilstyrte injektorer, som ble brukt på de første systemene, og til såkalte piezoelektriske injektorer, hvor den ”trege” magnetventilen er byttet ut med et mye raskere piezoelement.
Bildet viser et Bosch Common rail system med trykkregulatoren montert på høytrykkspumpen. Railen har overtrykksventil.
Bildet viser et Delphi Common rail system. Systemet har to styresentralen . Den ene har tar seg av motorstyringen, og den andre er en slavesentral for styring av injektorene.
1. Høytrykkspumpe
2. Sylinderutkoblingsventil
3. Trykkregulator
4. Filter
5. Tank
6. Styresentral
7. Batteri
8. Rail
9. Trykksensor
10. Drivstofftemperatursensor
11. Injektor
12. Kjølevæsketemperatursensor
13. Turtall/posisjonsgiver
14. Gasspedalgiver
15. Fasesensor
16. Luftmassemåler
17. Turbotrykksgiver
18. Lufttemperatursensor
19. Turbo
Lavtrykksystem
Lavtrykksystemet på et Common rail system, består av tank, med eller uten elektrisk matepumpe, rørsystem og filter. Har bilen mekanisk matepumpe ( f.eks. Mercedes 1. gen. CR) vil den i tillegg ha en nødstoppventil. Enkelte produsenter har også drivstoff forvarming.
På retursiden finnes ofte en drivstoffkjøler. Drivstoffet som føres inn i høytrykkspumpen vil også smøre denne. Det sitter derfor en overstrømningsventil i høytrykkspumpen, som sørger for at kamhuset får trykk før høytrykksstemplene blir tilført diesel. Dette vil hindre at eksenterkammen skades på grunn av dårlig smøring.
Matepumpe
Common rail leveres med tre typer matepumpe. Den elektriske som sitter i, eller i nærheten av drivstofftanken, og den mekaniske, som sitter plassert på motoren, eller inne i høytrykkspumpen.
Som oftest er det kun en av pumpene som benyttes, men det finnes bilprodusenter som benytter seg av for eksempel både elektrisk og mekanisk.
Bildet viser en mekanisk matepumpe (tannhjulspumpe).
Stoppmagnet (nødstopp)
For de bilene som kun har mekanisk matepumpe er stoppmagneten obligatorisk.
Den sitter normalt på tilførselssiden til matepumpen, og slår kun inn ved alvorlige mengdereguleringsfeil.
Drivstofforvarmer
Temperaturen på drivstoffet i tanken er svært varierende. For å unngå at denne variasjonen påvirker drivstoffmengden som sprøytes inn i motoren er det i tillegg til en drivstofftemperaturføler satt på en drivstofforvarmer for å øke drivstofftemperaturen dersom den ligger under et bestemt nivå. Svært kaldt drivstoff vil også gi en dårligere smøring av de mekaniske komponentene i systemet.
Drivstofforvarmeren er vanligvis styrt via en bimetalventil eller en vokstermostat.
Drivstoffkjøler
Drivstoffet som kommer fra motoren har vært igjennom pumpe, dyser og til og med topplokk på enkelte systemer. Dette gjør at temperaturen på drivstoffet kan stige til opp mot 130 grader C. Dersom drivstoffnivået i tanken er lavt. vil det varme drivstoffet som kommer i retur ikke ha noe drivstoff å blande seg med og vil derfor kunne skade tanken, som i dag, som regel er laget av plast. Enkelte bilprodusenter setter inn en metallbeholder i tanken for å ta i mot det varme drivstoffet. Drivstoffet som kommer tilbake fra motoren blandes her med det drivstoffet som allerede befinner seg i tanken ved hjelp av en pumpe montert i tanken.
Drivstofftemperaturgiver
For å kunne beregne riktig innsprøytningsmengde må styresentralen vite drivstoffets temperatur. Varmt drivstoff vil utvide seg, og derfor vil effekten av en liter drivstoff bli lavere når drivstoffet er varmt. Vi får altså færre kalorier inn i forbrenningsrommet dersom innsprøytningstiden ikke økes.
Drivstofftemperaturgiveren er en NTC motstand. Det vil si at motstanden synker ved stigende temperatur. Se også kapittelet om temperaturgivere.
Høytrykkspumpe
Høytrykkspumpene som benyttes i Common rail systemer til personbiler er som regel en tre-sylindret stjernepumpe eller en radialstempelpumpe. En to eller tresylindret rekkepumpe benyttes for større motorer.
Den første høytrykkspumpe som vi skal ta for oss her, benytter seg av en trykkregulator for å redusere trykket som kommer ut av pumpen. Den har også topplokk over hver av høytrykkstemplene. Senere kom samme type pumpe uten topplokk, men med en plugg skrudd ned over sylinderen. Dette fjernet problemet med lekkasjer mellom pumpens hus og topplokk.
Den siste versjonen høytrykkspumpe reduserer trykket i høytrykksystemet ved å variere mengden drivstoff som slippes inn til høytrykkspumpen. Den siste metodens fordel, er at temperaturen i drivstoffet reduseres fordi det stort sett kun er det drivstoffet som skal inn i forbrenningsrommet, som bringes opp i det høye trykket.
Det resterende drivstoffet går tilbake til tank via retursystemet. Den effekten høytrykkspumpen trekker fra motoren vil også betraktelig ved en slik metode reduseres.
Stjernepumpe.
Pumpen består av pumpehus, topplokk, kamaksel, tre høytrykksstempler med returfjærer, samt inn og utgangsventiler.
Pumpen kan også leveres med trykkregulator montert på pumpen, samt en sylinderutkoblingsventil for lave turtall.
Høytrykkspumpen drives av motorens register og det maksimale turtallet på pumpen er ca 3000 0/min. Pumpen sitter plassert vendt forover eller bakover på motoren,
og monteres uten noen form for justering.
Smøring og kjøling av pumpen er det drivstoffet som tar seg av. Det er derfor viktig at systemet ikke kjøres tomt. Dette er det ovestrømningsventilen i høytrykkspumpen som sørger for ved å stenge tilførselen til høytrykkssystemet dersom trykket i matesystemet synker til under ca 1 bar.
Uten tilførsel stopper motoren.
Ved bytte av høytrykkspumpe, husk å fylle pumpen med drivstoff før den trekkes rundt. Høytrykkspumpen kontrolleres ved å måle trykket/spenningen på railtrykkssensoren med injektorene frakoblet. Når starteren går skal trykket komme opp i minimum 0.8 volt/150bar.
Trykkreguleringsventil
Trykket i systemet styres via motorens styresentral uavhengig av motorens turtall og belastning. Det vil likevel ligge lavt på tomgang (ca 250 bar) og høyt på fullast (ca 1350/1600/1800 bar).
Trykkreguleringsventilen er plassert enten på høytrykkspumpen eller på railen. Den styres med hjelp av et PWM signal med en frekvens på 1kHz fra styresentralen. Ved feil i trykkreguleringsventilen vil motoren stoppe. Dette fordi styresentralen da ikke har noen mulighet til å redusere trykket dersom det skulle bli for høyt.
Det er signalet fra trykksensoren, styresentralen benytter seg av for å bestemme hvor høyt trykket i systemet skal reguleres.
Stor lekkasje på trykkreguleringsventilen, vil kunne gi lavt trykk under høytrykkskontrollen beskerevet under ”høytrykkspumpe”.
1. Kuleventil
2. Anker
3. Returdrossel
4. Stabeliseringsfjær
5. Reguleringsspole.
6. Trykkregulator.
7. Ankerplate
Bildet viser trykkregulatorens styringssignal ved tomgang.
Bildet viser trykkregulatorens styringssignal ved gasspådrag uten belastning.
Mengdebegrensningsventil
2. genrasjon Common rail systemer, har en begrensning av tilførselsmengden til høytrykkspumpen. Denne endringen gjør at man unngår å bygge opp trykk i drivstoff som ikke skal benyttes i forbrenningen, men kun sendes tilbake til tanken.
Dette reduserer også pumpens effektbehov. Mengdebegrensningsventilen er normalt åpen, og vil om styesignalet uteblir tillate full mengde inn i høytrykkspumpen. Dette vil for enkelte systemer gi fullt trykk i systemet ved bortfall av denne.
Noen motorprodusenter benytter både mengdebegrenser og trykkreguleringsventil.
Dette gir et mer nøyaktig trykk, samt en bedre nødkjøringsfunksjon.
Bildet viser mengdebegrenserens signal ved tomgang i et system med både mengdebegrenser og trykkregulator.
Bildet viser signalet til mengdebegrenseren ved gasspådrag og varm motor, på en motor med både mengdeberenser og trykkregulator.
Sylinderutkoblingsventil
Sylinderutkoblingsventilen benyttes av noen motorprodusenter (eks. Citroen, Peugeot)
For å slippe å bygge opp trykk i alle tre sylinderene i høytrykkspumpa ved lave turtall, er det satt på en utkoblingssolenoid på den ene sylinderen.
Denne vil ved tomgang og lave turtall ved mengder under 1/3 av motorens maksimalmengde. bli aktivert av et 12 volt spenningssignal fra styresentralen.
Når turtallet stiger til for eksempel 1100 o/min vil solenoiden ikke lenger bli styrt og kobler dermed inn igjen sylinderen.
Rail
Railen/samlerøret eller trykkakkumulatoren er nøyaktig tilpasset mengden drivstoff motoren har behov for.
Det skal til en hver tid være nok drivstoff i railen til å forsyne motoren med det den behøver uten at trykket synker.
Railen må også være så stor at den demper de trykkpulsene som skapes av høytrykkspumpen, og når injektorene åpner. Railen må heller ikke være så stor at det tar for lang tid å bygge opp trykket i systemet ved start.
Legg merke til rørtilkoblingene på railen. De er lagt under senter av railen, for å gi en riktigvirvelstrøm innvendig.
Trykkrør
Trykkrørene i et Common rail system er nøyaktig tilpasset, og må ikke byttes ut med deler som ikke er laget til systemet det skal benyttes på.
Bøying av rør er ikke tillatt.
Det er også viktig at tettekonusen i begge ender er uten skader. Når rørene etter en eventuell reparasjon skal byttes er det viktig at de blir montert uten at det oppstår spenn eller andre spenninger i rørene.
Dette gjør du ved å skru til rørene litt på hver side om gangen, slik at det ikke oppstår spenninger i røret.
De fleste motorprodusenter anbefaler bytte av rør når de har vært demontert.
Dersom røret ikke blir byttet skal det settes på samme sted det satt før demontering.
Trykksensor
Trykksensorens oppgave er å gi styresentralen informasjon om det eksakte trykket i systemet til en hver tid. Denne informasjonen trenger styresentralen for å kunne styre trykkregulatoren riktig.
Trykksensoren er av typen piezoelektrisk element. En nøyaktig beskrivelse av et slikt element er beskrevet i kapittelet om komponenter.
Trykksensoren som benyttes i et Common rail system er i stand til å måle trykk mellom 0 og 1800 (0,5-4,5 volt) med en nøyaktighet på ca 1%.
Feil/feilsøkning
Skulle det oppstå en feil i trykksensoren vil egendiagnosen styre trykkregulatoren etter et nødkjøringsprogram. Trykket vil da holdes så lavt at det aldri er fare for å skade motoren, for eksempel 400 bar.
Er spenningssignalet ut av trykksensoren under 0,2 volt eller over 4,8 volt er sensoren defekt.
Starter ikke motoren, kan du bruke signalet fra trykksensoren for å teste om trykket i systemet er høyt nok for at motoren kan starte. Trykket må være over 150 bar eller 0,8 volt dersom målingen skjer direkte på sensoren.
Er trykket/spenningen for lav må tilførselssystem og høytrykkssystemet kontrolleres.
Reparasjon:
Trykksensoren kan ikke repareres.
Sikkerhetsventil
På større motorer er det gjerne motert en sikkerhetsventil på railen, som åpner dersom trykket stiger over gitte verdier. Trykkregulatoren slipper overskuddstrykket tilbake til retursiden.
Gjennomstrømningsbegrenser
På enkelte motorer sitter en gjennomstrømningsbegrenser på utgangen til hver dyse. Gjennomstrømningsbegrenserens oppgave er å hindre at det slippes for mye drivstoff inn i sylinderen, dersom for eksempel en injektor skulle henge seg opp.
Gjennomstrømningesbegrenseren er laget slik, at dersom det strømmer mer drivstoff gjennom gjennomstrømningsbegrenseren enn det motoren bruker ved full belastning vil gjennomstrømningsbegrenseren stenge tilførselen til injektoren mekanisk.
Injektor
Common rail injektoren består av en dyseholder, dyse, styrekammer og magnetventil.
Så lenge systemet er trykkløst holdes dysenåla stengt av trykkfjæra (50 bar) over dysenåla. Denne fjæra har ingen ting med åpningstrykket å gjøre. Den skal kun hindre at dysa åpnes av kompresjonstrykket slik at sot og lignende kommer inn i dysa. Åpningstrykket er i et Common rail system det samme som railtrykket.
Når systemet er i funksjon og har trykk er det trykket som både holder dysa stengt og som åpner dysa.
Trykket som skapes av høytrykkspumpa står til disposisjon helt ute ved dysespissen. Derfor vil forsinkelsen i et slikt system være minimal.
I retursystemet er det også trykk. Dette trykket skal ligge på mellom 0,3 og 1 bar.
Magnetventilen styres fra styresentralen.
For å oppnå tilstrekkelig hastighet på magnetventilen er spenningen 80 volt og strømmen max 20 Amp. Etter at injektoren har åpnet vil strømstyrken reduseres til 12 Amp etter 0,3 msek.
Stryresentralen får sine 80volt fra kondensatorer som lades via injektorene.
Hver injektor vil etter at de er ferdig med innsprøytningen bli brukt for å lade kondensatorene i styresentralen.
Dette gjøres ved å bruke spolene i injektorene som coiler. En strøm på 8 Amp (dette er så lavt at magnetventilen ikke åpner) sendes gjennom spolen, når strømmen brytes induseres det en spenning som går tilbake til styresentralen.
I styresentralen kanaliseres spenningen til den kondensatoren som trenger lading. Et slikt system er avhengig av at alle spolene er intakte for å fungere.
Skulle det oppstå brudd i en av spolene vil systemet ikke klare å lade opp kondensatorene raskt nok, og motoren vil derfor stoppe.
Ved start må kondensatorene først lades, dette skjer så snart tenningen settes på.
Forinnsprøytning (pilotinnsprøytning) for stillere gange.
Hovedinnsprøytning for effekt.
Etterinnsprøytning (på noen biler) for NOx reduksjon.
Kontroll/feilsøking.
Start med å ta ut feilkoder.
Ved ujevn og/eller støyende gange kontrolleres først dysens lekkasjemengde. Koble fra dysenes returslanger. Erstatt disse med et verktøy for måling av lekkasjemengde eller plastslanger som du trer utenpå returflensen. Klem igjen motorens returslange, slik at den ikke lekker under testen. Start motoren, eller kjør starteren i 15 -20 sekunder. Sammenlign returmengdene på de enkelte sylinderene.
Den eller de som lekker mye i forhold til de andre, er sannsynligvis deffekt, og må byttes. Toleransen er normalt ca 25-30% mellom normalverdien, og høyeste verdi. En slik feil kan ikke repareres.
Er lekkasjemengden i orden må dysespissen kontrolleres (normal lekkasjemengde på en vanlig magnetventilstyrt injektor er ca 15ml på tomgang ved varm motor, og ca 25 ml på 2000o/min ved varm motor). Dette gjøres ved å demontere dysen og sette den i dysetesteren. Bruk en ”taktboks” for å åpne magnetventilen slik at dysen åpner.
Sjekk dysens spredning og at alle dysehull er åpne. Sett ikke spenning direkte på magnetventilen, da dette vil føre til at den brenner opp.
Må dysen renses er det kun ”ultralydvasker” som gjelder.
Før montering av dysene sjekkes dysens anleggsflate i topplokket for planhet. Er det spor i anleggsflaten, må denne friskes opp med en bunnfres. Sjekk også motsvarende flate på dysens mutter. Bytt alltid tettering og strekkbolt. Smør dysen inn med spesialfett før montering.
På en del nyere biler med Common rail er det nødvendig å programmere inn den nye injektoren. Dette gjøres med diagnoseapparatet Dette må også gjøre dersom dysene har vært ute og ikke blir satt inn igjen på samme sted.
Det er normalt ikke nødvendig å lufte systemet før start.
Bildet viser injektorspenning (2. genrasjon)ved gasspådrag uten belastning. To forinnsprøytninger og hovedinnsprøytningen.
Bildet viser injektorspenning (2. genrasjon) ved turtall uten belastning. Det er kun en forinnsprøytning. Når motoren ikke er varm vil det kun være en forinnsprøytning.
Dette er det samme bildet 1. genrasjon injektor vil gi.
Bildet viser injektorspenning (2.generasjon)ved litt belastning. Øket åpningstid for hovedinnsprøytningen.
Piezodyse.
2.genrasjon CR systemer med 1600 bar trykk benytter piezoelektriske dyser.
Fordelen med disse i forhold til en injektor med magnetventil er hastigheten.
Piezodysene er ca 3 ganger raskere, og kan derfor styre innsprøytningen langt mer nøyaktig. Piezoeelementet består av ca 350 tynne keramikkskiver som er stablet oppå hverandre. Ved å tilføre spenning (for eksempel 45volt) vil disse skivene forandre tykkelse. Hver skive blir 0,00011mm tykkere, og sammen vil de 350 skivene bli 0,04 mm tykkere. Dette er nok til å åpne ventilen slik at dysa kan åpne.
Det er forskjellige typer piezoelektriske dyser. På noen er piezoelementet satt på samme sted som magnetventilen var plassert, og på andre er piezoelementet bygget inn i dysekroppen. Piezodysen er også avhengig av et trykk på retursiden. Dette ligger mellom 5 og 10 bar, og må være tilstede for å få start.
Piezoelement. Settes det spenning på elementet vil det strekkes seg i lengderetningen.
Feilsøk/diagnose
Koble aldri fra en piezoinjektor når motoren går eller under startforsøk. Den vil kunne bli stående åpen, og motoren kan bli skadet. Tett heller ikke igjen returslangen for å unngå for stor tilbakelekkasje. Dette vil ødelegge injektoten.
Elektronikk
Styresentralen skal vurdere og behandle alle signaler som kommer inn fra sensorer plassert på motoren. I tillegg kommer en del signaler via bilens CAN-bus system som også er viktige for styresentralens arbeid.
Signalene som kommer fra sensorer og givere må før de kan benyttes gjøres om til datasignaler. Dette gjøres for induktive signaler i de såkalte I/D omformerene.
Systemoversikt
Oversikten viser inngående signaler, styresentralens funksjoner og utgående signaler.
1.Elektrisk drivstoffpumpe og rele.
2.Klimakompressor med rele.
3.Styreventil for vacum.
4.Turteller.
5.Kjølevifte med styringsrleer.
6. Gløderele.
7.Gasspedalgiver.
8.Brems og clutchpedalgiver.
9.Railtrykkgiver.
10.Luftmassemåler.
11.Motortemperaturgiver.
12.Drivstofftemperaturgiver.
13.Atmosfærtrykk og turbotrykkgiver.
14.Kamakselgiver
15.Veivakselgiver.
16.Speedometer.
17.Nøkkel og startsperresystem.
18.Batteri.
19.CARB diagnosekontakt.
20.Trykkregulator.
21.Injektor.
22.Glødeplugg.
23.Glødelampe.
24. Motorfeillampe.
Elektrisk feilsøkning
Alle sensorer og givere kan kontrolleres elektrisk med voltmeter amperemeter, Ohmmeter eller scope. For å få et riktig bilde av sensorens funksjon er et scope absolutt å anbefale.
De fleste sensorer har i dag innebygget elektronikk som forsterker signalet sensoren gir fra seg. Dette skjer fordi signalet skal bli mer motstandsdyktig med hensyn til støy fra andre systemer.
Ta for eksempel en piezoelektrisk trykkgiver. Denne opererer i utgangspunktet med spenning i millivolt. For å unngå at dette signalet forstyrres av andre kretser i bilen forsterkes signalet til et nivå på 0,5 til 4,5 volt. Dette gjør det også lettere og kontrollere signalet fra ved arbeid i systemet.
Av sensorer og givere i dieselinnsprøytningssystemer som gir et slikt signal kan nevnes trykkgivere av alle typer, luftmassemålere og gasspedalgiveren.
Høytrykkssystem tetthetskontroll.
Som høytrykkssystem regnes alt fra høytrykkspumpen og ut til dysespissen.
Husk at det her opereres med trykk opp til 1800 bar, og at dersom et dyserør skulle sprekke eller en kobling skulle begynne å lekke, vil det kunne gjøre stor skade på deg som står i nærheten. Stå derfor aldri med ansiktet bøyd over motoren for å sjekke om alt er i orden.
For å sjekke om systemet er tett legger du en avisside over motoren under plastdekselet. Legg deretter plastdekselet på plass igjen, og start opp motoren, kjør en tur før du tar av plastdekselet og kontrollerer om det er våte partier på avissiden. Er det det må du finne lekkasjen og utbedre den.
Delphi Common Rail.
Delphi Common Rail benyttes pr i dag blandt annet i Ford, Renault, Kia og Hyundai.
Common Rail systemet fra Delphi skiller seg noe fra Bosch og Siemens fordi de benytter en annen høytrykkspumpe.
Delphi sin høytrykkspumpe har en kamring med fire innvendige stempler, en såkalt redialstempelpumpe.
Delphi har også tatt i bruk en bankesensor for bedre å kunne styre forinnsprøytningen.
Bildet viser Delphi common rail med høytrykkspumpe, rail injektorer ig styresentral for motorstyrin og for injektordrift.
Matesystem.
Matepumpetrykk: 0.65 bar ved under 100 o/min. Maks 6 bar.
Injektorene må kodes til styresentralen med det 16 sifrede id-nummeret.
Delphi benytter 6 hulls dyser
Injektor.
Injektorer med magnetventilstyring.
Forinnsprøytning i hele turtallsområdet. Varierer mellom 0 og 40 grader FØD
Mengde 0,8-5 kubikk mm pr slag.
Hovedinnsprøytnin mellom 25 grader FØD til 15 grader EØD. Maks ca 80 kubikk mililiter.
Egen styresentral for injektorer (IDM Injektor driver modul) Denne styrer mengde og tidspunkt. ATM sensoren er innebyget i styresentralen..
Innsignaler: Drivstoftemp, drivstofftrykk, kamakselstilling, veivstilling, bankesensor.
Returmengder måles via dysenes returslanger.
For høye mengder kan gi følgende symptom:
Startproblemer, motor stopper, dårlig effekt.
Motor starter ikke:
Foreta returmengdemåling. Måletid ca 10-15 sek.
Inntill 8-10 ml forskjell er ok.
Vanskelig å starte:
Mål ved tomgang til du har ca 0,5 dl på den som gir mest. Kontroller deretter differansen.
Mengdereguleringsventil.
Drivstoffreguleringsventilen regulerer drivstoffmengden inn i høytrykkspumpen.
Dette skjer via IDM sentralen. Signalet er et PWM (takteforhold) signal. Ved lave mengder inn vil trykket bli lavt, og ved høy mengde inn øker trykket til maksimalt 1350 bar.
Når mengdebegrensningsventilen ikke styres (PWM signal) er den helt åpen. Trykket vil ved åpen ventil gå mot maks.
CMP- Kamakselgiver for sylinderidentifikasjon.
For å bestemme hvilken injektor som skal styres ved start benyttes sylinderidentifikasjonsgiveren.
Turtallsgiver.
CKP turtallsgiveren på svinghjulet er en ny type. Må byttes ved demontering.
Svinghjulet mangler to hull for syl 3. 90 grader FØD.
Bankesensor
For finjustering av forinnsprøytningen.
Ved feil på denne vil motoren gå hardt (banke).
MAP sensor
For registrering av absoluttrykket i innsuget benyttes en vanlig piezoelektrisk trykkføler.
Turbo
Vanlig VTG (variabel turbogeometri) styring.
MAF sensor Mass Air Flow.
Det benyttes en vanlig luftmassemåler.
EGR styring.
EGR systemet fungerer ved tomgang og opp til Ca 3000 o/min. På Ford har EGR ventilen ofte blitt koblet ut for å få motoren til å gå penere.
Styresentral.
Styresentral med innbygget tyverisikrin (PATS Passive Anti-theft System)
Systemet har to styresentraler, den ene er kun for injektorstyring.
Høytrykkspumpe.
Høytrykkspumpen er av radialstempeltypen. Denne typen pumpe kjennetegnes ved at stemplene inne i pumpen blir påvirket av en innvendig kamring.
For å kontrollere om blandt annet høytrykkspumpen er ok, gjennomføres en høytrykkstest. Koble av alle elektriske kontakter på injektorene. Koble også fra mengdebegrensningsventilen på høytrykkspumpen.
Koble på diagnosetesteren, og les av railtrykket.
Forsøk å starte motoren. Under startforsøket skal trykket komme opp i min 1050 bar i løpet av ca 5 sekunder.
Mål gjerne samtidig returmengden fra dysene. Den skal vær meget lav, da injektorene nå skal være stengt.
Er trykket for lavt, må alle komponenter i høytrykkssystemet kontrolleres. Det er også viktig at matetrykket inn i høytrykkspumpen er riktig. Dette er det matepumpen inne i høytrykkspumpen, sammen med trykkreguleringsventilen som sørger for.
Matetrykket reguleres av trykkreguleringsventilen til maks 6 bar.
Fordelerpumpe EDC.
Det første dieselinnsprøytningssystemet for småmotorer er EDC fordelerpumpe. Systemet er bygget opp rundet en vanlig Bosch fordelerpumpe.
De delene som er fjernet er gasspådragsarm og turtallsregulator. Disse delene er erstattet av et stillverk, som kontrolleres av en styresentral.
Stillverket benyttes for mengderegulering og turtallsbegrensning. Pumpen har også fått en takteventil på forstillerstempelet, som styresentralen benytter for regulering av nøyaktig tenningstidspunkt.
Aksialstempel fordelerpumper
1. Potensiometer/magnetfeltgiver (HDK)
2. Stillmagnet
3. Nødstoppventil
4. Trykkventil
5. Takteventil for tenningsregulering
6. Reguleringssleide for mengde.
7. Forstillerstempel.
Lavtrykkssystem/tilførselssystem.
I et system med fordelerpumpe er matepumpen en del av selve dieselpumpen.
Ellers består tilførselssystemet av tank med nivågiver, filter og rørsystem.
Fordi matepumpen suger til seg drivstoff, vil utettheter i tilførselssystemet gi luftbobler som påvirker pumpens inneromstrykk, som igjen påvirker drivstoffmengde og tenningsreguleringen.
Diagnose/feilsøking.
Sjekk først om det kommer luft inn i pumpen. Dette sees best gjennom en gjennomsiktig slange på tilførselssiden. Små luftbobler er normalt. Er luftboblene store vil det ofte hjelpe og bytte kobberringer eller o-ringer på koblinger og filter. Kommer det ikke luft på tilførselssiden, sjekkes retursiden. Kommer det luft her , og ikke inn via tilførselssiden, er det simmeringen i bakkant av pumpen som lekker. Den tetter bl.a på matepumpens sugeside. Denne kan være smart å bytte ved bytte av registerreim da den er lett og komme til og over tid vil bli slitt.
Er det ikke luft i systemet måles trykket i pumpen. Til dette trengs et manometer på 0-15 bar og en banjokobling.
Skru ut pumpens returskrue (out-skrue) og sett manometeret og banjokoblingen der returskuen satt. Sett deretter returskruen og reurrøret på banjokoblingen. Nå kan inneromstrykket måles mens motoren går.
Data: Tomgang 6-8 bar, 3000 o/min ca 10-12 bar.
Oppnås ikke trykket, kan matepumpen være slitt. Forsøk å justere opp trykket ved å slå trykkregulatorens stempel (1) ned mens du leser av trykket (trykkregulatoren sitter på motsatt side av tilførselsbanjoen).
Bildet viser trykkregulator og matepumpe.
Endres ikke trykket når du slår på stempelet er matepumpen utslitt, og må byttes. Den sitter innerst i pumpen , og krever derfor en full demontering og justering i dieselbenk. Skulle du slå trykket for lang opp, kan du ta ut trykkregulatoren, og slå stempelet (1) tilbake etter at låsering (5), stempel(4) og fjær (3) er fjernet.
Feil inneromstrykk vil kunne gi fusk på grunn av feil tenning.
Stillverk.
1. Potensiometer/magnetgiver
2. Stillmagnet
3. Reguleringsaksel
Bildet viser stillverk og skjema for stillverk. ELAB (stoppmagnet), SWG (potensiometer for tilbakemelding om gasspådrag) og MES (stillmagnet for gasspådrag) I tillegg vil stillverket inneholde en drivstofftemperaturgiver.
Stillverket benyttes i stedet for turtallregulator og mekanisk mengderegulering. Stillverket består av stillmagnet 2, en tilbakemeldingsenhet for gasspådraget 1 og en drivstofftemperatursensor. Stillverket styres av styresentralen på bakgrunn av gasspådrag, drivstofftemperatur, motortemperatur og turbotrykk.
Styresentralen gir gass ved å regulere spenningen på stillmagneten. Tilbakemeldingsenheten for gasspådrag melder tilbake hvor mye gass som er gitt, og styresentralen stopper når riktig tilbakemeldingssignal foreligger.
Diagnose/feilsøking.
Ved feil på stillverket eller når motoren ikke vil starte, måles først motstand, deretter signalene på stillverket for å se om de er normale.
| Målepunkt | Enhet | Normal verdi | Min | Max |
| TEST AV STILLVERK | ||||
| Test temperatur | Gr.C | 22.5 | 15.0 | 30.0 |
| Motstand 4 & 7 | ohms | 0.7 | 0.4 | 1.0 |
| Test temperatur | Gr.C | 60.0 | 50.0 | 70.0 |
| Motstand 4 & 7 | ohms | 0.775 | 0.450 | 1.100 |
| Motstan 4 & jord | Mohm | 1.0 | ||
| Motstand 2 & 7 | Mohm | 1.0 | ||
| Motstand 4 & 6 | Mohm | 1.0 | ||
| Motstand 7 & jord | Mohm | 1.0 | ||
| MAGNETFELTGIVER | ||||
| Motstand 1 & 3 | 5.7 | 4.9 | 6.5 | |
| Motstand 2 & 3 | Kohm | 5.7 | 4.9 | 6.5 |
| Motstand 1 & 2 | Kohm | 11.4 | 9.8 | 13.0 |
| Motstand 1 & jord | Mohm | 1.0 | ||
| Motstand 2 & jord | Mohm | 1.0 | ||
| Motstand 3 & jord | Mohm | 1.0 | ||
| DRIVSTOFF TEMPERATURSENSOR | ||||
| Test temperatur | Gr. C | 22.5 | 15.0 | 30.0 |
| Motstand 5 & 6 | Kohm | 2.6 | 1.2 | 4.0 |
| Test temperatur | Gr. C | 60.0 | 50.0 | 70.0 |
| Motstand 5 & 6 | Kohm | 0.75 | 0.30 | 1.20 |
| Motstand 5 & jord | Mohm | 1.0 | ||
| Motstand 6 & jord | Mohm | 1.0 | ||
| TAKTEVENTIL FOR TENNING | ||||
| Test temperatur | Gr. C | 22.5 | 15.0 | 30.0 |
| Motstand 1 & 2 | Ohm | 15.8 | 14.3 | 17.3 |
| Test temperatur | Gr. C | 60.0 | 50.0 | 70.0 |
| Motstand 1 & 2 | Ohm | 18.25 | 15.50 | 21.00 |
Om det er potensiometer eller magnetfeltgiver ser du ved å se på returtilkoblingen. Er det potensiometer sitter den loddrett, er det magnetgiver ligger den vannrett.
Følgende signaler skal foreligge dersom det er stillverk med potensiometer.
Det er syv ledningsforbindelser til stillverket. Disse vil ikke ha samme pin-plassering på alle bilmerker. Det er heller ikke viktig da signalene er lette å kjenne igjen.
– 12 volt, spenningsforsyning til stillmagnet.
– Styresignal for stillmagnet. Dette er et PWM signal. Se bilde.
– Spenningsforsyning til drivstofftemperaturgiver normalt 5 volt ved avkoblet kontakt.
– Spenningsforsyning til potensiometeret 5 volt.
– Minus til potensiometer
– Signal fra potensiometer 0,5-4,5 volt.
– Sjekk også motstanden over potensiometeret. Det er viktig at det er jevn motstand. Etter en del km er det slitt spor i platen slepekontakten går mot. Dette vises tydelig på slepebanen, og på motstandsverdiene. En slik feil gir ujevn gange elle fusk i det området slepebanen er slitt. Størst slitasje er ofte ved ca 40-50% pådrag.
Bildet viser stillverk med slepekontakt (potensiometer), og temperaturgiver (pil)
Er det magnetfeltgiver (HDK) er signalene som følger:
– 12 volt, spenningsforsyning til stillmagnet.
– Styresignal for stillmagnet. Dette er et PWM signal.
– Spenningsforsyning til drivstofftemperaturgiver normalt 5 volt ved avkoblet kontakt.
– Fast vekselspenningssignal fra styresentralen inn på magnetgiveren.
– Minus
– Variabelt vekselspenningssignal til styresentralen. Dette signalet avspeiler hvor mye gass som er gitt.
Bildet viser vekselspenningssignalet når tenningen slås på. Den brede delen vises når styresentralen gir full gass for å teste om sleiden for mengdereguleringen går lett.
Bildet viser det faste vekselspenningssignalet fra styresentralen.
Bruk tilbakemeldingssignalet fra potensiometeret eller magnetgiveren for å bestemme om pumpen regulerer gasspådraget eller ikke.
Er det ikke noe endring i signalet betyr det at pumpen sansynligvis ikke gir på gass. Motoren vil derfor ikke starte.
Sjekk om styresentralen gir på gass ved å sjekke PWM signalet på stillmagneten. Endrer dette seg uten at tilbakemeldingen endrer seg betyr dette at reguleringsanordningen for gasspådrag har hengt seg opp.
Bildet viser styresignalet for gasspådrag ved tomgang. Legg merke til at takteforholdet endrer seg for hver enkelt sylinder. Dette gjør at motoren går jevnt. Er effekten dårlig på en eller flere sylindere på grunn av en dårlig dyse eller lav kompresjon, vil styresentralen kompensere ved å gi litt større mengde på gjeldende sylinder.
Ta av det øverste lokket på pumpen, og kjenn etter om reguleringsarmen går lett uten å henge noe sted.
Mangler PWM signalet, er det sansynligvis styresentralen som ikke ”ønsker” å starte motoren, dette kan komme av en alvorlig feil i feilminnet eller startsperresystemet.
1. Forstillerstempel
2. Takteventil
3. Returfjær (tilpasset motorens tenningkurve)
4. Returkanal til matepumpens sugeside
5. Trykk fra pumpehuset.
Tenningsreguleringssystemet består av forstilleren med takteventil, dysen med nålebevegelsesføler og veivakselgiveren.
Nålebevegelsesføleren melder dysens åpningstidspunkt til styresentralen. Styresentralen sammenligner dette med veivakselens stilling. Er det nødvendig å endre tenningstidspunkt, vil styresentralen endre signalet på takteventilen til forstilleren.
Bildet viser NBF dysesignalet ved gasspådrag.
Takteventilen styres via et PWM-signal fra styresentralen.
Ved dynamisk kontroll av pumpeinnstillingen, kan dette signalet benyttes som verdi. Er PWM-signalet på forstillerens takteventil 50%, er pumpen riktig justert. Er det ikke riktig justeres pumpen til signalet viser 50-60%.
Et voltmeter med analog visning kan også benyttes. Spenningen vil ved korrekt innstilt pumpe være halv systemspenning. For eksempel 7 volt, ved 14 volt systemspenning.
En kamvinkelmåler kan også brukes. Denne vil vise 50% når pumpen er riktig innstilt.
Bildet viser takteventilens signal ved riktig justert pumpe.
Bildet viser takteventilens signal ved feil innstilt pumpe.Takteforholdet er her 95/5
Slitasjekontroll av fordelerpumpens høytrykkssystem
Startmengden reguleres avhengig av motortemperaturen. Dette betyr at ved kald motor vil startmengden være høy, mens ved varm motor vil startmengden være lav. Når pumpen begynner å bli slitt vil en stadig større del av dieselen lekke tilbake langs høytrykksstempelet.
Dette vil føre til at den mengden som står til rådighet når dieselen skal sprøytes inn i motoren blir for lav, og motoren starter ikke eller blir tungstartet. Ved kald motor vil alt fungere som normalt.
En grei kontroll for å få bekreftet om pumpen er utslitt eller ikke er som følger: – kjør motor og pumpe varm. Stopp motoren. Hell en liter kaldt vann over fordelerhodet. Start motoren. Starter den lett er pumpens høytrykkssystem slitt, og pumpen må overhales eller byttes.
Dyse med nålebevegelsessensor NBF
NBF-dysen skal melde tilbake det eksakte innspøytningstidspunktet til styresentralen. Dette gjøres ved help av en slags induktiv giver inne i dysen. Den består av en spole som får en spenning inn og som har en konstant strømgjennomgang. Spolen påvirkes av en jernkjerne, som er en forlengelse av dysenålen.
Når jernkjernen beveger seg vil motstanden i spolen endre seg fordi magnetfeltet endrer seg. Styresentralen vil forsøke å opprettholde strømgjennomgangen, og må derfor øke spenningen. Dette kan sees på et scope.
Legg merke til at spenningen først skal stige før den går ned. Synker spenningen først, er ledningene byttet om, og tenningen blir feil.
Diagnose/feilsøking.
Se på dysesignalet ved hjelp av scope. Går signalet først opp, så ned? Er det forstyrrelser når motoren ruses.
Slå på dysen når motoren står og går. Fusker motoren hver gang dysen blir slått på? Gjør den det betyr det at spolen er løs, og dysen må byttes.
Det er også mulig å koble fra dysen med NBF elektrisk. Det skal da høres en liten endring i motorlyden i det dysen kobles fra og til. Denne endringen kan være vanskelig å høre da den er meget svak. Prøvekjør bilen uten NBF dysen frakoblet.
Går den renere uten fusk? I så fall byttes den.
Ved arbeid med dysene er det generelt slik at dysene ikke skal røres dersom motoren ikke har symptomer som kan rettes mot dysene (f.eks røyk, fusk, hard gange).
Har motoren derimot symptomer som kan tilskrives dysene, bør disse byttes dersom motoren har gått mellom 150000 og 200000 km.
Å lete etter feil på motorer med dyser som har gått så lang er vanskelig og lite effektivt. Moderne dyser har også to åpningstrykk, og med dysetesteren vil normalt kun det første åpningstrykket kunne kontrolleres. Skal dysen kontrolleres fullt ut må det en del spesialverktøy til.
Nye dysespisser til disse dysene vil også bli levert med en del deler i tillegg til selve dysespissen.
Generelt kan alle dyser uten NBF overhales, mens dyser med NBF ikke kan overhales.
Bildet viser NBF dysen ved turtall.
Enhetsinjektor UIS
Enhetsinjektorer eller pumpedyseenhet (PDE) som de også kalles, inngår også i et elektronisk dieselinnsprøytningssytem. Det spesielle med dette systemet er at injektoren inneholder høytrykkspumpe, magnetventil og dyse. Det finnes altså ingen egen høytrykkspumpe. Enhetsinjektoren sitter plassert mellom motorens ventiler og drives av motorens kamaksel, enten direkte eller via en vippearm og eventuelt en løfter/støtstang. Injektorens tilførselsledning og returledning går via topplokket. Injektorens magnetventil styres ved 80volt spenning fra styresentralen. Den høye spenningen må til for å få en rask nok magnetventil.
Systemets givere og følere er stort sett de samme som for alle andre elektroniske dieselinnsprøytningssystemer.
Lavtrykksystem
Matepumpe
Matepumpen som er en kombinert drivstoffpumpe og vacuumpumpe, sitter normalt på enden av topplokket. Fra matepumpen går det kanaler for drivstoff direkte inn i topplokket.
Matepumpen har også eget måleuttak for matetrykk. Dette skal ligge på ca 2,5 bar på tomgang, og 7,5 bar ved turtall.
Drivstoffkjøler
Fordi drivstoffet går gjennom topplokket, vil temperaturen på det drivstoffet som går tilbake via retur være meget varmt.
For å unngå skader på tank og rørsystem, er det satt på en varmeveksler/drivstoffkjøler på toppen av filteret. Det er kjølevæske, som sørger for å kjøle ned dieselen. Kjølevæsken tas fra ekspansjonstanken, men sirkulerer i et eget kretsløp.
Dette kretsløpet består ofta av en egen radiator, sirkulasjonspumpe og temperatursensor.
Temperatursensoren sørger for å gi styresystemet informasjon når temperaturen stiger over 60 grader. Sirkulasjonspumpen vil da starte.
Drivstofftemp giver
Se sensorer og givere.
Topplokk
For å få plass til enhetsinjektoren må topplokket spesiallages. Dette sammen med at injektoren også drives av motorens kamaksel, gjør at topplokket blir komplisert og relativt kostbart å produsere. Alle drivstoffkanaler går også vi motorens topplokk.
Overstrømningsventil
Det sitter en overstrømningsventil på retursiden inne i matepumpen. Denne sørger for at trykket holdes på et riktig nivå avhengig av motorens turtall. For å hindre drivstoffet i å lekke tilbake til tank når motoren ikke går, er det montert en tilbakeslagsventil på tilførselssiden. Den sitter normalt på inntaket til matepumpen.
Høytrykkssystem
I et pumpedysesystem er det høytrykk kun innvendig i injektoren. Høytrykk bygges opp når høytrykksstempelet er på vei nedover, og magnetventilen stenger.
Trykket kan nå ikke lenger gå ut på tilførselssiden, og tvinges derfor ned mot dysespissen. Trykket vil nå stige opp mot 2050 bar dersom turtall og belastning er riktig.
Injektor
Injektoren i et pumpedysesystem består av høytrykkspumpe, magnetventil og dyse.
Tilførsel og retur av drivstoff går via kanaler i topplokket og videre inn i injektorkroppen via magnetventilen.
Høytrykksstempelet beveges opp og ned via kammens bevegelse. Så lenge stempelet er på vei opp, vil det strømme drivstoff inn i høytrykkskammeret under stempelet. Når stempelet snur og går ned igjen, vil styresentralen stenge magnetventilen i riktig tid i forhold til ønsket innsprøytningstidspunkt.
Når magnetventilen stenges vil trykket inne i i injektoren raskt øke, og forplante seg nedover mot dysespissen. Samtidig vil trykket presses inn i slissen mellom injektorkroppen og stempelet over dysefjæren.
Dysespissen åpner rett før stempelet over dysefjæren presses nedover og strammer opp fjæra. Når fjæra strammes vil dysa igjen stenge, oen såkalte forinnsprøytningen er over. Trykke vil forsette å stige og dysa vil åpne for hovedinnsprøytningen. Drivstoffet vil nå sprøytes inn i sylinderen så lenge magnetventilen er stengt.
Så fort den åpner vil trykket synke og gå tilbake til tilførselskanalen.
Det drivstoffet som går gjennom returkanalen i dysa er kun lekkasjedrivstoff mellom stempel og sylinder fra høytykksstempelet og dysespissen.
3.generasjon pumpedyse har to magnetventiler, en for styring av fylling og retur, og en for åpning av dysa. Dette systemet ligner mer på Common Rail systemet. Det er usikkert om dette systemet vil bli tatt i bruk.
1. Injektor
2. Kam
3. Vippearm
4. Magnetventil
5. Dyse
Bytte av injektor.
Årsaken til at injektoren må demonteres kommer enten av feil på selve injektoren, utslitt dyse eller sot på spissen. Sot kan fjernes i en ultralydvasker. Skal dysa byttes trenger man et spesialverktøy for justering av dysetrykket, og en vanlig dysetester.
Før demontering av en eller flere injektorer, må topplokket tømmes for drivstoff. På mindre motorer er det nok å stenge for tilførsel inn på matepumpen, samtidig som motoren går. Når motoren stopper er det så lite drivstoff i topplokket at det ikke er noe problem å demontere injektoren.
Ta av toppdekselet og demonter vippearmer. Før injektoren kan trekkes opp demonteres den elektriske tilkoblingen, og festebolten som holder injektoren på plass.
På de første bilene med Pumpedyse var det kun festebolt og sturekloss på den ene siden. På siste versjon er det bolt og kloss på begge sider. Dette gjør at injektoren ikke så lett presses mot den ene siden og skaper mekanisk slitasje i topplokket.
Etter demontering rengjøres hullet som injektoren sitter i.
Ved montering av injektoren byttes alltid tettninger, kobberskive og strekkbolten som holder injektoren på plass.
Når injektoren settes ned i topplokket er det smart å smøre på litt tag eller syrefritt fett på o-ringene. Når injektoren sitter på plass monteres styreklossen og strekkbolten. Før strekkbolten trekkes helt til, må injektoren sentreres, slik at den ikke ligger skjevt mot festeklossen. Dette gjøres enkelt ved å vri injektoren helt ut til maksutslag begge veier, og tilbake til midtstilling.
Injektorens forspenn justeres normalt ved å sette vippearmen på høyeste punkt på kammen.
Skru så justeringsskruen inn til stempelet bunner i injektoren. Skru så justeringsskruen ca 225 grader (VAG) tilbake. Lås av justeringsskruen.
På en del nyere biler må nye injektorer programmeres inn i systemet ved bytte.
Dette kommer av at produsenten har klassifisert injektoren under produksjonen. En slik klassifisering vil gi store innsparelser i produksjonen, da injektorene ikke behøver å være helt like, men klassifiseres etter funksjon etter at de er ferdige. Koden for hvilken klasse injektoren tilhører står på injektoren.
Diagnose/feilsøking.
For de elektriske komponentene er prosedyren lik andre dieselinnsprøytningssystemer.
For selve injektoren er diagnosen i stand til å kontrollere magnetventilens funksjon.
En vanlig feil er hard gange og røykutvikling. Dette kommer ofte av manglende forinnsprøytning eller sot på dysespissen. Forinnsprøytningen er mekanisk, og kan ikke repareres. Dysen kan som tidligere nevt renses eller byttes.
Styresentralens INN-signaler
Spenningstilførsel.
Spenningsnivået er en viktig faktor for at systemet skal fungere som det skal. Spenningen skal f.eks ikke synke under et nivå på ca 9 volt. Skjer dette vil styresentralen ikke lenger fungere. Spenningen må heller ikke stige over for eksempel 19 volt for et 12 volt system.
Testmuligheter: Diagnose, motstandsmåling, spenningsmåling og måling med scope.
Husk å belaste kretsene ved kontroll. Voltmeteret kan vise 12 volt uten at kretsen tåler belastning. Bruk for eksempel en lyspære (55W).
Jord
Alle jordingspunkter må kontrolleres. Disse bør belastes som ved kontroll av spenningssignalene. Jordfeil vil gi mange og ulogiske feil i systemet.
Signal for innsprøytningstidspunkt.
Dette signalet benyttes for å kunne beregne det nøyaktige innsprøytningstidspunktet. Det kan være forskjellig hvordan dette signalet oppstår. For EDC fordelerpumper, og noen VP44 pumper benyttes en såkalt NBF sensor eller nålebevegelsesføler.
Andre systemer kan få innsprøytningstidspunktsignal fra høytrykkssensoren (noen rimelige fordelerpumpesystemer med elektronisk regulering av innsprøytningstidspunktet, men vanlig mekanisk gasspådrag).
For pumpedyse er det magnetventilens åpningstidspunkt som er signalet styresentralen benytter som innsprøytningstidspunkt.
Hvilket system som benytter hva, kommer frem i systembeskrivelsen.
Signalet trenger systemet for å beregne nøyaktig innsprøytningstidspunkt. Jo nærmere føleren sitter innsprøytningsdysa, jo mer nøyaktig er signalet.
For de systemene som har føleren plassert lang fra innsprøytningsdysa er innsprøytningsforsinkelsen lagt inn i styresentralen.
Testmuligheter: Diagnose, motstandsmåling, spenningsmåling og scope.
Temperaturgiver drivstoff.
Benyttes for korreksjon av innsprøytningsmengde ved alle drivstofftemperaturer, avhengig av drivstoffets viskositet og densitet.
Drivstofftemperaturen er en korreksjonsfaktor som har normalt ikke har noen stor innvirkning på totalmengden.
Husk å kontrollere motstanden eller spenningsfallet konstant fra kald til varm motor. Et brudd kan ligge hvor som helst i spennings/motstandskurven.
Temperaturgiveren er ofte en forholdsvis rimelig sensor, derfor kan den med hell byttes på mistanke.
Et godt tips med hensyn til temperaturgivere er å benytte diagnoseverktøyet, og lese av temperaturen på de forskjellige temperaturgiverene når de skal vise samme temperatur, for eksempel når bilen har stått har stått inne på verkstedet over natten, og ikke har vært startet slik at alle sensorer har romtemperatur.
Testmuligheter: Diagnose, motstandsmåling, spenningsmåling, og scope.
Kontroll:
Kretsen kontrolleres ved å sjekke tilført spenning 4,5 volt og spenningsfall med giveren tilkoblet. Spenningsfallet vil ligge mellom 0,5 volt (varm), og 4,5 volt (kald).
Motstandsmåling: Typisk mellom 300 ohm (varm) og 10 kohm (kald).
Temperaturgiver luft.
Lufttemperaturen benyttes i beregning av drivstoffmengde og avgasstilbakeføringsmengde. Giveren har samme funksjon som de andre temperaturgiverene i systemet.
Kontroll: Typisk mellom 300 ohm og 10 kohm.
Husk å kontrollere motstanden konstant fra kald til varm motor. Et brudd kan ligge hvor som helst i motstandskurven.
Temperaturgiveren er ofte en forholdsvis rimelig sensor, derfor kan den med hell byttes på mistanke.
Et godt tips med hensyn til temperaturgivere er å benytte diagnoseverktøyet, og ta ut de forskjellige temperaturene nå de skal vise samme temperatur, for eksempel når bilen har stått har stått inne på verkstedet over natten, og ikke har vært startet slik at motoren har romtemperatur.
Kretsen kontrolleres ved å sjekke tilført spenning 4,5 volt og spenningsfall med giveren tilkoblet. Spenningsfallet vil ligge mellom 0,5 volt (varm), og 4,5 volt (kald).
Testmuligheter: Diagnose, motstandsmåling, spenningsmåling, og scope.
Temperaturgiver vann.
Drivstoffmengde, gløding og kjølevifter styres via bilens kjølevæsketemperatur. Andre funksjoner som skal hindre overbelastning av motoren kan også styres via kjølevæsketemperaturen. Effekten kan f.eks reduseres ved høy motortemperatur. Klimakompressoren kan også kobles ut.
Kontroll: Typisk mellom 10 kohm og 300 ohm., eller 4,5 og 0,5 volt.
Bildet viser kontroll av temperaturgiver .
Husk å kontrollere motstanden konstant fra kald til varm motor. Et brudd kan ligge hvor som helst i motstandskurven.
Temperaturgiveren er ofte en forholdsvis rimelig sensor, derfor kan den med hell byttes på mistanke.
Et godt tips med hensyn til temperaturgivere er å benytte diagnoseverktøyet, og ta ut de forskjellige temperaturene nå de skal vise samme temperatur, for eksempel når bilen har stått inne på verkstedet over natten, og ikke har vært startet slik at motoren har romtemperatur.
Kretsen kontrolleres ved å sjekke tilført spenning 4,5 volt og spenningsfall med giveren tilkoblet. Spenningsfallet vil ligge mellom 0,5 volt (varm), og 4,5 volt (kald).
Testmuligheter: Diagnose, motstandsmåling, spenningsmåling, og scope.
Temperaturgiver olje.
Oljetemperaturen er også viktig for motorens levetid. Dersom oljetemperaturen blir for høy vil styresentralen redusere effekten som ved for høy kjølevæsketemperatur.
For biler med oljesensor (se oljesensor) vil oljens kvalitet beregnes ut i fra hvilken temperatur den har vært utsatt for.
Er det f.eks mye kaldstart, eller er oljen ofte oppe i høye temperaturer, så vil oljens levetid reduseres.
Testmuligheter: Diagnose, motstandsmåling, spenningsmåling, og scope.
Turtall/posisjons-giver.
Turtallsgiveren er plassert ved motorens svinghjul og gir styresentralen informasjon om motorens eksakte hastighet. Systemet kan også oppfatte at motorens vinkelhastighet øker ved hver arbeidstakt og synker ved kompresjonstakten . Se scopebilde.
Turtallsgiveren er en induktiv giver, og kontrolleres ved hjelp av motstandsmåling og signalmåling. Husk å belaste ledningsnettet ved å trekke i ledningen under kontrollen. Alle innsprøytningssystemer er avhengig av at denne sensoren fungerer som den skal. Ved bortfall av denne vil de fleste motorer stoppe. Det er derfor viktig å sjekke ut denne tidlig i feilsøkningsfasen
Turtall/posisjons-giveren gir ofte to typer signal til styresentralen. Den forteller om motorens turtall og hvor langt de er igjen til øvre dødpunkt.
Mål med scope eller voltmeter på en av ledningene. Minimum 1 volt vekselspenning.
Motstand 0,8 – 1,8 K?.
Testmuligheter: Diagnose, motstandsmåling, spenningsmåling, og scope.
Bildet viser turtall posisjonsgiversignal ved startforsøk. Dobbelttannen kommer vanligvis mellom 90 og 100 grader før øvre dødpunkt. Legg merke til styrken og avstanden på amplituden.
Det er lett og se at motoren går ujevnt rundt. Sterke signaler, høy amplitud, som også kommer tett, er høy hastighet, og lav amplitud med større avstand kommer av lavere hastighet på svinghjulet.
Fasesensor/sylinderidentifikasjonsgiver/kamakselposisjonsgiver.
Øvre dødpunktgiveren trenger for eksempel Common Rail, Pumpedyse og enhetsinjektorsystemer for å vite hvilken sylinder som står for innsprøytning.
Dette er spesielt viktig ved start av motoren. Når motoren har startet regner den seg selv frem til riktig sylinder ut i fra tenningsrekkefølgen. Giveren er plassert på kamakselen, og er som regel en Hall-giver.
Bildet viser fasesensorsignal med forskjellige tannbredder for hver enkelt sylinder.
Kontroll: Hall-giveren har tre ledninger, og kontrolleres for spenningstilførsel, jord og signal. Tilførselsspenningen er 5 volt og signalet er en firkantpuls, som hall-giveren gir hver gang en tann passerer giveren.
Testmuligheter: Diagnose, motstandsmåling, spenningsmåling, oszilloscop.
Ved å sammenligne signalene fra turtallsgiver og Hall-giver, vil motorens innstilling kunne kontrolleres.
Har for eksempel tannreimen hoppet over en tann, eller dersom kam og veivakselposisjon ikke er riktig av andre årsaker, vil denne sammenligningen kunne avsløre dette. En forutsetning er at riktig posisjon er kjent.
Pedalstillingsgiver (gasspedal).
Pedalstillingsgiveren sitter plassert enten ved pedalene eller i motorrommet. Pedalstillingsgiveren har til oppgave å gi styresentralen beskjed om førerens ønske om gasspådrag.
Pedalstillingsgiveren er enten av hallgiver typen eller med slepekontakt. For å gi et nøyaktig tomgangssignal har den pedalstillingsgiveren med slepekontak en tomgangsbryter. Dette er en kontakt som ligger sammen så lenge gasspedalen ikke er i bruk. Denne skal også si i fra om at gasspedalen ikke er betjent, slik at motoren skal ha drivstoffkutt, dersom turtallet er høyt nok.
Normalt fra ca 1200 o/min og oppover. Er bryteren ødelagt, virker ikke drivstoffkutt. Biler med automatgirkasse har i tillegg kick-down kontakt som kobler når pedalen trykkes helt i bunnen.
Bildet viser pedalstillingsgiverens signal ved dobbel giver. Det ene sognalet går opp og det andre går ned.. Se etter støy og brudd på signalet.
Testmuligheter: Diagnose, motstandsmåling, spenningsmåling, og scope.
Diagnose/feilsøking:
En alvorlig feil på gasspedalgiveren vil gi et fast turtall på 1200 – 1400 omdr. pr min.
Føreren vil ikke kunne påvirke gasspedalen når dette skjer.
Ved måling på komponenten er følgende verdier vanlige:
-Tilførselsspenningen er 5V.
-Jord
-Ved gasspådrag 0,5-4,5V avhengig av gasspedalstilling.
-Ved doble potensiometere eller Hallgiver har vi i tillegg en utgang med halv spenning 0,25-2,5V.
-Det kan også være dobbel en utgang med 4,5 volt og 0,5 volt på den ene og 0,5 volt til 4,5 volt på den andre kretsen.
-Tomgangskontakten har normalt 5V når pedalen ligger i tomgangsstilling, og 0V ved litt gasspådrag (kan også være motsatt).
-Kick-down (fullgass) 5V ved full gass. 0 volt i alle andre stillinger (kan også være motsatt).
Ladetrykksgiver.
En såkalt piezoelektrisk giver. Kan plasseres på innsugningsrøret eller kobles til innsugningsrøret via en slange. Den kan også sitte innbygget i styresentralen.Hvor giveren da sitter har liten betydning.
Den kan også sitte i styresentralen. Styresentralen vil da være koblet sammen med innsugningsrøret via en slange.
Sitter giveren utenfor styresentralen vil det signalet som produseres i den piezoelektriske giveren (mV) ikke være kraftig nok til å gå uforstyrret i det elektriske anlegget. Signalet må derfor forsterkes før det sendes tilbake til styresentralen. Dette gjøres i giveren ved hjelp av en signalforsterker.
Signalet som sendes tilbake til styresentralen vil etter forsterkning være mellom 0.5 og 4.5 volt, avhengig av trykket som påvirker det piezoelektriske elementet.
1. Sensorchip
2. Membran
3. Forbindelse
4. Refferansevakuum
5.Metallhus
6. Innsugstrykk
7. Glassokkel.
Bildet viser signalet fra en trykkføler.
Diagnose/feilsøking.
Diagnose, motstandsmåling, spenningsmåling, ogscope.
Mål tilførselsspenning 5 volt, og jord.
Kontroller signalutgang. Denne er normalt fra 0,4-4,8 volt. Gi gass, så ser du om
spenningen stiger.
Kontroller alltid det eksakte trykket med manometer.
Er det en digital sensor vil signalet være en firkantpuls. Med digitale signaler vil signalet ikke så lett bli påvirket av spenningsfall i kretsen slik som normale spenningssignaler.
Bildet viser en digital trykkføler. Antall signaler pr tidsenhet gir trykket.
Atmosfæretrykksgiver.
Atmosfæretrykksgiveren er i funksjon helt lik Ladetrykksgiveren.
For å gi en nøyaktig drivstoffmengde i forhold til lufttrykket, benyttes atmosfæretrykksgiveren.
Ved lavere lufttrykk må mengden drivstoff reduseres for å unngå svart røyk. Atmosfæretrykksgiveren og ladetrykksgiveren kan være bygget sammen i en giver som måler absoluttrykket MAP (atmosfæretrykk pluss ladetrykk).
Har systemet både ladetrykksgiver og atmosfæretrykksgiver vil styresentralen som en del av systemkontrollen kontrollere at begge viser samme verdi ved tomgang.
Signalet som sendes tilbake til styresentralen vil etter forsterkning være mellom 0.5 og 4.5 volt. Avhengig av trykket som påvirker det piezoelektriske elementet.
Testmuligheter:
Diagnose, motstandsmåling, spenningsmåling, oszilloscop.
tilførselsspenning 5 volt, og jord.
Kontroller signalutgang. Denne er normalt fra 0,4-4,8 volt. Gi gass, så ser du om
spenningen stiger.
Luftmassemåler.
Som en indikator for hvor mye avgasser som kan tilbakeføres benyttes luftmassemåleren. I motsetning til i en bensinmotor har dieselmotoren ikke gasspjeld, og vil derfor alltid få nok luft.
Dieselmotoren styrer derfor effekten via drivstoffmengde, uten å ta hensyn til luftmengden. Et unntak er ved tett luftfilter eller tette innsugskanaler, i et slikt tilfelle vil luftmassemålerens lave luftverdi føre til at styresentralen reduserer mengden drivstoff for å redusere faren for svart røyk.
Skal det f.eks tilbakeføres 10% avgasser, åpnes EGR ventilen så lenge at luftmengden gjennom luftmassemåleren synker med 10%.
Luftmassemåleren er i dag av typen hetefilmluftmassemåler. Luftmassemåleren er en såkalt termisk gjennomstrømningsmåler. Selve sensorelementet er en plate med innebygget varmeelement og temperaturføler. Styresentralen sørger for at sensorelementet varmes opp til for eksempel 160 grader celcius. Temperaturføleren gir tilbakemelding til styresentralen om den eksakte temperaturen, og styresentralen forsøker å holde denne temperaturen konstant. Den effekten som skal til for å opprettholde 160 grader celcius sammen med luftens temperatur, er målet på mengden luft.
I tillegg har nye luftmassemålere to temperaturfølere montert i sensorelementets luftstrøm. Den ene sitter før og den andre sitter etter sensorelementet. Disse har til oppgave å kjenne av luftstrømens retning. Dette fordi en motor som går vil suge inn luft, men også presse noe luft tilbake i innsuget på grunn av ventilenes overlapp.
Tidligere luftmassemålere målte verdien både inn og ut av luftmassemåleren.
Dette førte til at beregnet luftmasse ble for høy.
På de nye retningsbestemte luftmassemålerene vil den luften som kommer ut igjen bli trukket fra inngåenede luftmengde.Dette skjer ved at luften som kommer inn i motoren først passerer temperaturføleren foran sensorelementet.
1. Deksel
2. Sensorelement med temperatursensorer
3. deksel
4. Deksel
5. Elektronikk
6. Holder med kontakt
7. Tettering
8. Lyfttemperaturgiver.
9. Holder montert i kalibrert luftkanal
Når luften passerer sensorelementet vil den bli varmet opp av sensorelementet som holder160 grader celcius. Temperatursensoren etter sensorelementet vil derfor registrere en høyere temperatur en den første og systemet vet da at luften strømmer inn i motoren.
Den utgående luften vil virke motsatt ved at temperaturen på den luften som kommer ut av motoren først registreres på temperaturføler 2 for deretter å bli varmet opp og registrert på temperaturføler 1. Systemet registrerer at luften er på vei ut av motoren fordi temperaturføler 2 er kaldere enn temperaturføler 1, og trekker denne mengden luft fra den inngående mengden luft.
Ved tett luftfilter vil systemet kunne oppfange dette via luftmassemåleren. Fordi luftmengden som strømmer inn i motoren vil være laver enn ved samme turtall tidligere.
Luftmassemåleren har som oftest følgende tilslutninger:
-12volt.
-5 volt.
-Tempføler (ikke alle har denne) Ca 2 volt ved 20 gader celsius.
-Luftmassesignalet ligger normalt mellom ca 0,4 – 4,6 volt. Vanligvis ca 1-2 volt på tomgang, og over 4 volt ved gasstøt.
– Jord.
Feilsøking.
Luftmassemåleren kan kontrolleres på følgende måter:
– Feilkode med diagnoseverktøy via bilens diagnosesystem (det vises ikke feilkode ved feil på luftmengden).
– Ved å bruke scope
– Ved hjelp av et voltmeter.
Bruk av scope er den mest nøyaktige måten, og vil gi et meget godt bilde av luftmassemålerens funksjon.
Voltmeter går også bra. Kontrollere først pluss og minus, deretter kontrolleres referansespenningen på 5 volt konstant spenning. Til slutt kontrolleres signalspenningen ved tenning på (ca 1.1-1,3 volt), ved tomgang (ca 1,7-2,2 volt) og ved gasspådrag ( ca 4,5 volt). Eksakte verdier er avhengig av type luftmassemåler.
Ved effektproblemer,fusk og ujevn tomgang sjekkes signalet. Ved en dårlig luftmassemåler vil signalspenningen normalt ikke komme opp i maksimalverdien, normalt over 4 volt, men ligge på for eksempel maks 3,5 volt.
Er det mistanke om feil på luftmassemåleren, kan den kobles ut. Prøvekjør bilen, den vil normalt gå bedre uten, enn med luftmassemåler.
Signalet kan også bli for høyt på tomgang. Dette fører til at systemet kompenserer med mer drivstoff, og vi får en motor som går stygt og ryker.
Bildet viser signalet fra luftmassemåleren. Legg merke til at signalet er over 4 volt ved full gass.
Bremselysbryter.
Et meget viktig signal, derfor benyttes to brytere der den ene skal åpne samtidig som den andre lukker. En av bryterene er forbeholdt bremselys, mens den andre gir styresentralen informasjon.
Systemet skal når bremsepedalen betjenes sørge for at gasspådraget ikke er i funksjon eller kobles fra, eller at cruisekontrollen kobles ut.
Testmuligheter: Diagnose, motstandsmåling, spenningsmåling, og scope.
Funksjonen kan også kontrolleres ved å gi gass samtidig som bremsepedalen betjenes.
Motoreffekten skal da bli borte.
Koblingsbryter.
Når koblingen benyttes reduseres drivstoffmengden i en kort periode for å unngå hugging når koblingen slippes ut igjen.
Cruisekontrollen benytter seg også av signalet for å unngå rusing av motoren ved utkobling av koblingen ved innkoblet cruisekontroll.
Testmuligheter: Diagnose, motstandsmåling, spenningsmåling, og scope.
Cruisekontroll
Elektroniskedieselinnsprøytningssytemer kan lett tilpasses cruisekontroll.
CAN bus
For å redusere mengden elektriske kabler benyttes i dag det såkalte can-bus systemet.
Bildet viser CAN signalet. Når det ene signalet går opp skal det andre gå ned.
I tillegg til at kabelmengden kan reduseres, vil også sensorer og givere kunne reduseres fordi en turtallssensor for eksempel kan brukes for flere av bilens systemer.
Diagnose feilsøking: Diagnose, motstandsmåling og scope.
Les ut feilkoder. Ved mistanke om brudd kortslutning eller overledning benyttes multimeter eller scope. Endemotstanden i systemet målt mellom CAN-Low og CAN-High er normalt 60-75 ohm.
Ved bruk av skope skal signalet i begge ledningkomme samtidig., men være motsatt rettet.
Mangler et signal kan det vær brudd i kretsen, da vil endemotstanden stige til ca det dobbelte av normalverdien. Ligger det ene signalet på 12 volt og det andre er normalt, er det overslag. Går begge signalene samme vei ligger CAN-L og H sammen.
Styresentralens UT-signaler
Se kapittel: Signaltyper for repetisjon av de forskjellige signalene.
Elektro pneumatisk styreventil for eksos tilbakeføring
Denne ventilen styres via styresentralen og åpner og stenger for vakum.
Vakumet virker på EGR-ventilens membran, som vil bevege seg, og åpner eller stenger for avgasstilbakeføringen.
Styreventilen er en magnetventil som styres via et PWM signal. Signalet varierer fra ca 3-5% (stengt ventil) til ca 60% (åpen ventil). Får du feil på en slik ventil er det smart å forsøke å bytte med for eksempel styreventilen for turbotrykk, for å se om problemet løses. Disse er som regel helt like.
Motstand er ca 15-18 ohm.
Bildet viser signalet når styreventilen hviler. Dette signalet er likt for både EGR og turboregulering.
Bildet viser styreventilen for EGR ved maksimal åpning.
Elektro pneumatisk styreventil for turbotrykksventil (Wastegate).
Denne ventilen styres via styresentralen og åpner og stenger for vacuum.
Vakumet virker på Wastegateventilens membran, som åpner eller stenger for eksos gjennom turboen.
Styreventilen er en magnetventil som styres via et PWM signal. Signalet varierer fra ca 3-5% (stengt ventil) til ca 75-90% (åpen ventil).
Motstand er ca 15-18 ohm.
Bildet viser styreventilen for turbotrykket ved gasstøt.
VTG turbo.
De fleste motorfabrikanter benytter i dag VTG turboen. Trykket ut av denne turboen reguleres ved hjelp av innvendige skovler som styrer eksosstrømmen avhengig av eksoshastighet og eksosmengde. En slik turbo vil være mer effektiv ved lave turtall, fordi eksosen blir konsentrert mot turboens ytre diameter. Eksosen vil også strupes slik at trykket stiger. Ved avregulering når trykket er maksimalt, vil skovlene åpne helt, slik at eksosen ikke virker mot turbinhjulet med full kraft.
En vanlig feil på disse turboene er at de henger seg opp og ikke lar seg reguler til helt åpen stilling, slik at trykket kan reguleres ned.. Dette vil gi dårligere effekt på lave turtall, og for høyt turbotrykk ved maks belastning. De fleste biler vil da få en feilkode på for høyt turbotrykk.
Bildet viser PWM signalet som styrer VTG turboen ved gasstøt.
Bildet viser takteventilen for VTG tuboen sitt PWM signal ved tomgang.
Klimastyring
Fordi klimaanlegget kan trekke så mye som 30% av motorens effekt, er styresentralen programmert til å heve tomgangsturtallet når bryteren for klimaanlegget betjenes.
Dersom motoren overopphetes kan også styresentralen koble ut klimaanlegget. Ønsker sjåføren å ta ut full effekt vil også de fleste systemer koble ut klimakompressoren, slik at all effekt går ut på hjulene.
Glødesystem
Direkteinnsprøytede motorer vil normalt sett starte uten gløding, så lenge temperaturen er over ca minus 10 grader. Moderne dieselmotorer har glødesystem fordi startmengdene skal kunne begrenses til et minimum, og fordi motoren vil ha et lavere utslipp av skadelige gasser.
Glødesystemet kan ha følgende funksjoner:
– Forgløding.
Starter som oftest når tenningen settes på. Forglødingen kan også starte når dørene låses opp eller når sjåføren setter seg inn (sensor i setet). Fungerer normalt ved ca 10 grader celsius og kaldere.
– Startberedskap.
Dersom føreren ikke starter bilen med en gang selv om forglødingen har startet, går systemet over til startberedskap. Glødingen vil da holdes ved like i en viss tid.
– Gløding under start
Noen biler har gløding under start, andre ikke.
– Ettergløding
Når bilen har startet vil glødingen fortsette en viss tid for å senke skadelige utslipp. Denne funksjonen er temperaturavhengig. Etterglødingen kan vare inntil 5 minutter.
– Vedlikeholdsglødin
Skulle temperaturen på motoren synke under drift vil glødingen kunne starte igjen.
Bildet viser totalstømmen i en glødekrets. Legg merke til at signalet er snudd på hodet. Startstrømmen er 100 amp, og reduseres til ca 55 amp etter ca 19 sek.
Varsel-/diagnoselampe
For å kunne kommunisere med føreren trenger systemet en varsellampe. I tillegg til å fortelle føreren at systemet er ok eller ikke ok, benyttes den også ofte som diagnoselampe. De fleste nyere biler har ikke lenger diagnoselampe med blinkkodefunksjon, men en informasjonslampe for feil i systemet. For å ta ut feilkoder på disse systemene må du ha en diagnosetester med programvare som kommuniserer med systemet.
Elektrisk matepumpe
Den elektriske matepumpen startes når tenningen skrues på. For å unngå at drivstoff pumpes ut ved en eventuell krisesituasjon eller en stor lekkasje i systemet, blir enkelte systemer programmert slik at matepumpen stopper dersom motoren stopper. For systemer med elektrisk matepumpe fungerer denne også som nødstopp, ved at systemet stopper matepumpen dersom det oppstår en alvorlig feil. Den elektriske matepumpen er forsynt med et forfilter for å øke levetiden.
Nødstoppventil
For systemer som kun har mekanisk matepumpe må det monteres en nødstoppventil.Denne er normalt åpen og blir styrt kun ved alvorlige feil på systemet. Den sitter vanligvis på tilførselssiden og stenger for videre drivstofftilførsel. Ellers stoppes motoren ved hjelp av det enkelte systems mengderegulering.
Styring av kjølevifter
Motorens kjølevifter styres også fra styresentralen. På moderne biler er det ofte flere kjølevifter, disse kan kjøres uavhengig av hverandre.
Kjøleviftene er også ofte trinnløse. Når tenningen skrus på vil styresentralen sjekke alle komponentene, derfor vil man kunne oppleve at kjøleviftene så vidt beveger seg når tenningen skues på.
Styring av hydrauliske motorfester
Hydrauliske eller pnaumatiske motorfester benyttes for å gi bedre komfort ved tomgang og lave hastigheter. På tomgang ønsker man mykere motorfester enn når motoren går på belastning.
Generator DF
Dette signalet gir styresignalen beskjed om at motoren går. Dette signalet kan også komme fra oljetrykksbryteren.
Tyverisikringssignal
Tyverisikringen kan enten innlemmes i styresentralen til motorstyringen, eller legges i en egen styresentral som igjen godkjenner nøkkelen og gir klarsignal til start til styresentralen. Ved feilsøking i systemer med tyverisikring, er det lurt å ha tilgang til alle bilens nøkler. Prøv alle nøkler før du begynner annen feilsøking.
Styresentralens interne beregninger
Tomgangsregulering
Motorens tomgang skal i utgangspunktet være konstant. men det kan være driftsforhold der det vil vært gunstig med en forhøyet tomgang. For å holde et konstant tomgangsturtall må systemet hele tiden regulere motorens kraft.
Hvor mye kraft motoren må bruke er avhengig av motstanden som må overvinnes.
Faktorer som innvirker på denne motstanden er f.eks motortemperatur, lading, styreservoens kraftbehov, klimakompressor osv. I andre tilfeller kan det også være nødvendig å øke motorens tomgangsturtall, dette kan f.eks være dersom batteriets ladetilstand er dårlig, eller ved for høy motortemperatur.
Motorgangeregulering
For å unngå at motoren jager og at utslipp av skadelige stoffer øker, overvåkes motorens turtall kontinuerlig. Ved å endre mengdene individuelt på hver enkelt sylinder kan systemene gi alle sylinderene den samme eller den riktige effekten og dermed en jevn motorgange.
Det er først og fremst på tomgang og lave turtall dette er nødvendig, for å få en behagelig motorgange, men det kan også være nødvendig og justere sylindereffekten under belastning.
Aktiv rykkdemping
På samme måte som motorgangeregulering kan systemet motvirke at f.eks slakk i drivverket overføres til motoren og skaper rykking i bilen.
Dette er spesielt merkbart ved lave turtall på biler med manuell girkasse. Ved køkjøring f.eks, når bilens kjøres nesten på tomgangsturtall og lavere.
Uten den aktive rykkdempingen vil bilen pga slakken i drivverket og motorens gange, kunne få anfall av rykking. Systemet hindrer også rykking dersom gasspedalen betjenes for hurtig.
Oppstår det rykking vil mengden drivstoff reduseres slik at motoren ikke forsterker rykkingen.
Effektbegrensning
For å spare drivverket regulerer en del bilprodusenter effekten sjåføren kan ta ut individuelt på de forskjellige girerne. På lave gir vil derfor motorens effekt reduseres noe.
Avgasstilbakeføringsmengde
Når og hvor mye avgass som skal tilbakeføres ligger i tabeller i styresentralen.
Styresentralen sender et PWM signal til styreventilen for avgasstilbakeføringen for å åpne ventilen slik at vakuum styres ned til arbeidssylinderen og dermed åpner EGR ventilen.
Ladetrykksregulering
Ladetrykket justeres avhengig av belastnin, turtall og atmosfæretrykk.
Regulering av ladetrykket kan gjøres ved å benytte wastegateventil eller ved å redusere drivstoffmengden. Ved bruk av en turbo med skovler for å styre eksosens påvirkning av turbinhjul, (VTG-turbo) endres ladetrykket ved å justere disse skovlene.
Innsprøytningstidspunkt
Innsprøytningstidspunktet bestemmer styresentralen, ved å ta hensyn til belastning, turtall trykk og temperatur. Innsprøytningstidspunktet kjenner styresentralen via f.eks nåleløftsgiveren.
Forinnsprøytning (pilotinnsprøytning)
For å redusere forbrenningsstøy (dieselbank), senke NOx verdier og senke forbruket (pga senere tenning) benyttes det på moderne motorer en forinnsprøytning.
Systemet kan gi en eller to forinnsprøytninger fra 90 grader før ØD til 10 grader etter ØD.
Innsprøytningslengde
Hvor mye drivstoff som sprøytes inn er avhengig av hvor lenge innsprøytningen varer. Det er litt forskjellig hvordan dette fungerer på de ulike systemene.
Klimakompressorstyring
Når styresentralen kjenner at bryteren til klimaanlegget betjenes vil den øke tomgangen noe. Når klimakompressoren startes vil derfor motoren være klar for å ta i mot den ekstra belastningen.
Dersom sjåføren ønsker å ta ut full effekt, og signaliserer dette ved å trykke gasspedalen helt inn, vi styresentralen avhengig av turtall og hastighet slå av klimakompressoren en liten stund (sekunder) for gi mest mulig effekt ut på hjulene. Dersom motortemperaturen stiger over et vist nivå kobles klimakompressoren ut.
Glødetid
Når og hvor lenge glødingen skal være inne er avhengige av motortemperatur.
Regulering av glødingen skjer enten rett fra motorens styresentral eller via en egen styresentral for glødesystemet.
Tyveriskiring
For alle elektroniske systemer er det relativt enkelt å bygge inn en tyverisikring.
Vanligvis har tyverisikringen en egen styresentral som må kommunisere med motorens styresentral før motoren vil la seg starte. For å vite om denne kommunikasjonen er i orden, må signalet måles, eller diagnosetesteren benyttes.
Nødkjøringsprogram.
For å unngå at feil som oppstår i systemet skal ødelegge motoren eller at enhver feil skal forårsake at styresentralen må stoppe motoren, har vi såkalte nødkjøringsprogrammer.
Dette er på forhånd innlagte verdier som styresentralen går over til ved evt feil. Hvilke nødkjøringsprogram sentralen skal gå over til er avhengig av hvilken feil som oppstår.
Nødkjøringsprogrammet er vanligvis inndelt i fire nivåer.
Det første nivået trer i kraft dersom et signal faller ut, og det finnes et reserve signal. Styresentralen vil da benytte reservesignalet som erstatning for det opprinnelige signalet. Dette kan for eksempel være at styresentralen ved bortfall av turtall/posisjonsgiveren på veivakselen benytter kamakselgiveren som erstatningssignal.
Andre nivå benyttes dersom det ikke finnes erstatningssignaler. Styresentralen vil da gå over på faste programerte verdier i stedet for det signalet som mangler. Disse ligger i styresentralens minne.
Tredje nivå trer i kraft ved feil på gasspedalgiveren, Ved bortfall av denne går systemet over på et fast turtall på ca 1200-1400 omdreininger pr minutt.
Det siste nivået stopper motoren, og trer i kraft ved mengdereguleringsfeil eller mangel på turtallsignal. Ved nødstopp på grunn av mangel på turtallsignal vil systemet heller ikke ha noe erstatningssignal.
I et Common rail system vil også bortfall av trykkregulatoren stoppe motoren.
Diagnoselampestyring (feillampe)
For å gi sjåføren beskjed om at det er lagt inn en feil i feillageret, og at styresentralen har gått over i nødkjøringsprogram, tennes feillampen
Diagnoselampen er ingen 100 % indikasjon på at det er feil i systemet, derfor kan det godt ligge feil inne selv om lampen ikke lyser.
Det finnes to typer feil. Statiske feil og periodiske/sporadiske feil. Systemet vil skille mellom disse, og fortelle om den aktuelle feilen er statisk eller periodiskbrytessporadisk.
En statisk feil vil være til stede hele tiden. Slike feil vil ofte bety at feillampen er tent. Periodiske /sporadiske feil vil normalt ikke tenne feillampen. De vil heller ikke gjøre at systemet går i nødprogram dersom feilen ikke er til stede.
Det finnes unntak. Dette kan for eksempel være at systemet på restartes (tenning av og på) før nødkjøringsprogrammet avbrytes.
Periodiske/sporadiske feil, som ligger lagret i styresentralen, vil ikke ha noen betydning for systemets drift, og vil dersom feilen ikke kommer tilbake, bli slettet etter for eksempel 30 eller 50 oppstarter.
Analog-Digitalvandler
For at styresentralen skal klare å behandle et signal som kommer inn må signalene være digitale. Siden en del av de signalene som kommer inn er analoge må disse gjøres om. Dette skjer i Analog/Digitalvandleren.
Feilminne
Feilminne ligger lagret i styresentralen når feilen oppstår. Dersom feilen er sporadisk og ikke kommer igjen på x antall kjøresykluser vil feilen bli slettet.
En del styresentraler har begrenset lagringskapasitet og vil derfor slette de eldste feilene når det legges inn nye.
For å ta ut feilene må du på et moderne innsprøytningssystem ha en diagnosetester. Blinkkode er bare mulig på eldre systemer.
Feilsøkning
Feilsøkning i elektroniske systemer er en stor utfordring og krever dyktige fagfolk og riktig utstyr. Det er viktig at man arbeider systematisk og ikke forsøker seg på noen snarveier.
Har man erfaring med enkelte svake punkter er det lurt å sjekke ut disse først, men dersom dette ikke fører frem er en systematisk feilsøkning det eneste riktige.
Feilsøkningen foregår i fem hoveddeler:
1. Hvordan opplever eieren feilen? Dette må vi få greie på før han går. Kan eierens beskrivelse av feilen bringe oss videre?
2. Først må de tekniske underlagene finnes frem. Dernest må man finne ut om systemet har noen egenarter vi må ta hensyn til. Dette kan f.eks være endringer i styresentraler eller andre ting. Klarer vi å kommunisere med systemet?
3. Ta ut feilkode, slett feilkode og prøvekjør. Ta så ut feilkode igjen. Er det de samme feilen som tidligere? Hva du nå skal gjøre er avhengig av hva du finner av lagrede feil.
4. Mekaniske feil og feil på tilførselssiden er like vanlige som tidligere. Det er derfor viktig at man kontrollerer systemet for slike feil tidlig. Har man riktig verktøy vil feil i tilførsel/retursystem samt mekaniske innstillinger være greie å kontrollere.
5. Elektriske målinger gjøres generelt til slutt. For å ta en fullverdig kontroll bør man ha tilgang til et scope. Et voltmeter er ikke godt nok.
Hvordan feilsøkingen foregår, og hva man kan forvente å avlese er beskrevet senere i heftet.