פיתוח מנוע דיזל

תוכן עניינים - 1 -

מבוא מהדורה שלישית יולי 2009, כך שאין באפשרותנו מנועי דיזל מהווים כיום נתח נכבד משוק המכוניות הפרטיות בארץ. מנועי דיזל מותקנים בכל להתעלם מהם כשמדובר הן בטיפול והן באבחון תקלות ברכב הפרטי כעשור. מנוע דיזל ניתן למצוא היום קטגוריות הרכבים ולא רק במסחריות כמו שהיה עד לפני במכוניות פרטיות, משפחתיות ואפילו ברכבי סלון, פאר, ספורט וגם קבריולה., מאז המצאתו בשנת, 1897 הוא תצרוכת הדלק הסגולית כידוע, יתרונו הגדול של מנוע הדיזל ( בהשוואה עם מנוע בנזין( ובעיקר תרומתו לאיכות הסביבה )פליטת CO 2 בכמויות קטנות הנמוכה מאוד(., אך היום טכנולוגיות חסרונם העיקרי של מנועי הדיזל היה מאז ומתמיד הרעש הנוצר בזמן פעולתם הדיזל היום. זו אחת הסיבות שמנועי חדישות מאפשרות למנועים אלו להיות גם שקטים וגם נקיים במערב אירופה מונעים בסולר ), )מעל 45% מהרכבים החדשים הנמכרים נפוצים מאוד באירופה 80% : קרוב ל- צרפת ואוסטריה תופסות כיום את המקום הראשון בעולם במכירת רכבי דיזל מהרכבים החדשים הנמכרים שם מונעים ע"י מנועי דיזל. במנועי הדיזל הוכנסו בעשור האחרון שינויים רבים, כך שהם שונים במבניהם ממנועי הדיזל המוכרים לנו, עובדה זו מחייבת את המכונאים והחשמלאים להכירם היטב לפני הטיפול בהם. מערכות ההזרקה שמופעלות בלחצים גבוהים מאוד מהוות סכנה למכונאי שלא מכיר את המערכת, וכל טיפול בלתי נכון עלול לגרום לנזקים בלתי הפיכים. מצד שני חוסר ידע של המכונאי המטפל עלול לגרום לנזק למערכת עצמה שנחשבת לרגישה מאוד. חוברת זו מיועדת לסייע בהכשרת טכנאים, מכונאים, חשמלאי רכב ומנהלי מוסכים אשר מעוניינים להוסיף לידע הכללי שלהם בתחום מנועי הדיזל המודרניים, ובעיקר בתחום מערכות ההזרקה השונות, מכלולי הזרקה ומשאבות הזרקה )מערכות מסילה משותפת הנפוצות בשוק כיום במנועים אלו אלקטרוניות ( כולי תקווה שחוברת זו תסייע לכל מכונאי או חשמלאי רכב באבחון ואיתור תקלות במערכות הדיזל השונות בצורה הנכונה והמהירה ביותר. מאחל לכם קריאה מהנה והשתלמות יעילה. בברכה ; מטר ג'ורג' - 2 -

תוכן עניינים פרק ראשון : מבוא למנוע דיזל 6 דיזל... פיתוח מנוע 7 בנזין... מנוע דיזל מול מנוע 8 הסולר... תכונות פרק שני : עקרון פעולה של מנוע דיזל מהלכי מנוע דיזל... 10 תהליך שריפת הדלק במנוע דיזל... 11 13...... סוגי חללי שריפה... פרק שלישי : התנעת מנוע דיזל התנעת מנוע דיזל......15 פרק רביעי : מגדש טורבו במנוע דיזל מגדש טורבו... 18 יתרונות וחסרונות טורבו... 19 20... עקרון פעולה של מגדש טורבו... טורבו כפול... TWIN TURBO 21 טורבו גיאומטריה משתנה... 23 פרק חמישי : מערכות למניעת זיהום אויר במנועי דיזל ממיר קטליטי... 26 מסנן חלקיקים......28 מיחזור גזי פליטה... 31 פרק שישי : הזרקת דיזל ישירה UPS/UIS הזרקה ישירה...UPS/UIS 35 מעגל הלחץ הנמוך... 39 מעגל הלחץ הגבוה... 40 42... עקרון הפעולה של מכלול ההזרקה... - 3 -

פרק שביעי : הזרקת דלק בשיטת המסילה המשותפת מערכת הזרקה מסילה משותפת......46 מבנה מערכת מסילה משותפת... 47 מעגל הלחץ הנמוך... 48 49... מעגל הלחץ הגבוה... פרק שמיני : בקרה אלקטרונית למערכות הזרקה דיזל בקרת מערכת הזרקה דיזל... 57 חיישנים עיקריים במערכת......58 מחשב בקרת המנוע... 62 המפעילים במערכת ההזרקה... 65 פרק תשיעי : איתור תקלות במערכות הזרקה ישירה דיזל איתור ואבחון תקלות... 67 דוגמאות לקודי תקלות......68 תרשימי זרימה לאיתור תקלות......70 מדידת פרמטרים במנועי מסילה משותפת...72 פרק עשירי : משאבות הזרקה טוריות ורוטוריות משאבת הזרקה טורית... 75 משאבה רוטורית...LUCAS 77 82... משאבה רוטורית...BOSCH - 4 -

פרק ראשון מבוא למנוע דיזל - 5 -

פיתוח מנוע דיזל מנוע דיזל המקורי תוכנן ונבנה על ידי המהנדס והממציא הגרמני רודולף דיזל )-1858 1913( בשנת 1897. מנוע זה לא התאים להנעת כלי רכב בתקופה זו בגלל מבנהו המסורבל וממדיו הגדולים. רק בשנת, 1920 לאחר שיפורים ושינויים מרובים, הותאם מנוע הדיזל להנעת המכונית. בתחילה הותקנו מנועי הדיזל במשאיות ואוטובוסים בלבד, וייצורם ההמוני התחיל רק אחרי מלחמת העולם השנייה )1945(. רודולף דיזל נולד בפריז ונפתר באופן מסתורי בזמן הפלגתו לאנגליה )1858-1913( הגורם העיקרי אשר גרם לפיתוח מנוע הדיזל היה כמובן מחיר הסולר הנמוך ביחס למחיר הבנזין. היום מחירי הסולר עולים ואפי לו גבוהים ממחירי הבנזין, אך מכיוון שנצילות מנוע הדיזל גבוהה בהרבה מאשר במנוע בנזין ממשיכה מגמת התפתחות מנ ועי הדיזל,בעולם כולו בכלל ובמערב אירופה בפרט, לגדול ואף נכנסת לתחום רכבי ספורט ופאר חדישים. מנוע דיזל המקורי )1897( ומנוע דיזל של שנות ה- 2000-6 -

מנוע דיזל מול מנוע בנזין יתרונות מנוע דיזל 1.תצרוכת דלק סגולית של מנוע דיז ל קטנה בכ- 30% ויותר מזו של מנוע בנזין. העיקרית לכך היא פעולת מנוע הדיזל ביחס דחיסה גבוה. הסיבה 2.נצילות כללית של מנוע דיזל גדולה מזו של מנוע בנזין. 3.המרחק שעובר מנוע דיזל בין שיפוץ לשיפוץ גדול בהרבה מזה שלמנוע בנזין. 4.גזי הפליטה במנוע דיזל אינם רעילים 1-10% בבנזין(. )כמות פליטת CO נמוכהכ- 0-0.1% ומת בדיזל 5.סכנת השריפה קטנה יותר במנ וע דיזל מאשר במנוע בנזין )בנזין מתלקח כבר ב- 21 מעלות צלזיוס לעומת הסולר אשר מתחיל להתנדף ב- 70 מעלות צלזיוס(. חסרונות מנוע דיזל 1.משקלו הסגולי של מנוע דיזל גדול מזה של מנוע בנזין. 2.מהירותו הסיבובית של מנוע דיזל קטנה מזו של מנוע בנזין. 3.התנעת מנוע דיזל קשה יותר בגלל הטמפרטורה הנמוכה בזמן ההתנעה שמקשה על יחס הדחיסה הגבוה שמקשה את סיבוב, וגם בגלל התלקחותו העצמית של הסולר המנוע )סטרטר(., 4.מחיר מנוע דיזל גבוה ממנוע בנזי מערכת ההזרקה. ן בגלל משקל גבוה דרישות חוזק ומחיר גבוה של 5.מחירי התיקונים במנוע דיזל גבוהים יותר בגלל חלקים יקרים מסובכים יותר. ותהליכי תיקון - 7 -

תכונות הסולר הסולר הנפוץ היום הוא סולר טבעי אשר מופק מנפט גולמי. הסולר שייך לסוג הדלקים הכבדים OILS( )HEAVY בגלל נטייתו הקטנה להתאדות. הרכבו הכימי של הסולר : - 85% עד 87% פחמן.)C( - 12.2% עד 13% מימן.)H( - 0.2% עד 0.6% גפרית.)S( לסולר קיימות תכונות רבות שיכולות להשפיע באופן ישיר על פעולת המנוע התקינה, והחשובות ביותר ביניהן : 1 (מספר סטאן number( )cetane : מספר הסטאן מבטא את מידת נטייתו של הדלק להתלקחות עצמית. ככל שמספר הסטאן גדול יותר, גדולה יותר נטייתו של הדלק להתלקחות עצמית. נטייה זו גורמת לקיצור זמן ההשראה ולפעולה רכה יותר של המנוע. במילים אחרות, הגדלת מספר הסטאן מגדילה את נטיית הדלק להתלקחות עצמית )לקיצור זמן ההשראה יש להגדיל את מספר הסטאן(. אפשר להגדיר את מספר הסטאן שהוא ההפך של מספר האוקטן בבנזין. 2 (נקודת התלקחות עצמית : היא הטמפרטורה הנמוכה ביותר, בה מתלקח הסולר בנוכחות אויר ללא מקור להבה חיצונית )ניצוץ(. טמפרטורה זו תלויה בהרכבו הכימי של הסולר, וככל שהיא נמוכה יותר כך מצמצם זמן ההשראה )פיגור השריפה(. הטמפרטורה הממוצעת של ההתלקחות העצמית של הסולר היא קרוב לכ- 350 מעלות צלזיוס. 1 9800 3 (הערך הקלורי : הערך הקלורי של הדלק הוא כמות החום המשתחררת בשריפה מושלמת של קילוגרם דלק. הערך הקלורי של הסולר משתנה בהתאם לסוג הסולר אך הוא נע בגבולות בין עד 10400 קילוקלוריה לקילוגרם. - 8 -

פרק שני עקרון פעולה של מנוע דיזל - 9 -

מהלכי מנוע דיזל מנוע דיזל הוא מנוע שריפה פנימית שעובד במחזור של ארבעה מהלכים : 1 (מהלך היניקה : במהלך זה הבוכנה יורדת והמנוע יונק אוי היניקה הפתוח. ר נקי בלבד )ללא דלק ) דרך שסתום 2 (מהלך הדחיסה : במהלך זה השסתומים סגורים, הבוכנה עולה ודוחסת את האויר הנקי עד ללחץ גבוה )יחס דחיסה מ- 14 עד 22(, הטמפרטורה שלהאויר עולה ומגיעה עד ל- 700 מעלות צלזיוס. 3 (מהלך העבודה : בסוף מהלך הדחיסה )לפני נמ"ע( מוזרקות טיפות סולר עדינות, הסולר מתערבב עם האויר וקולט ממנו חום עד שהוא מגיע לנקודת ההתלקחות העצמית שלו ונשרף בתא הבעירה. הגזים השרופים דוחפים את הבוכנה לכיוון נמ"ת. 4 (מהלך הפליטה : שסתום הפליטה נפתח והגזים השרופים יוצאים דרכו אל מערכת הפליט תנועת הבוכנה לכיוון נמ"ע. ה על ידי מהלכי מנוע דיזל )משמאל לימין( : יניקה, דחיסה, עבודה ופליטה - 10 -

, לינדר של מנוע דיזל הוא קצר מאוד תהליך שריפת הדלק במנוע דיזל : הזמן המיועד להיווצרות התערובת הדליקה בצי זמן זה מתקצר יותר ככל שסל"ד המנוע עולה. הדחוס והחם,, הוא מתאדה ומתערבב עם האויר לאחר הזרקת הדלק לחלל השריפה ולאחר מכן מתלקח באופן עצמי. תחילת השריפה /ההתלקחות של הסולר אינה מתחילה מיד עם הזרקת הדלק אלא מתחילה רק לאחר כמה מעלות סיבוב של גל הארכובה. במילים אחרות תחילת השריפה )למרות זאת מוסכם לכנות אינה זהה למעשה להתחלת ההתלקח ות העצמית של הדלק את הנקודה בה מתחילה הזרקת הדלק כנקודת התחלת השריפה(. האיחור/ההשהיה של התלקחות הדלק נקראת זמן פיגור השריפה או זמן ההשראה. מסיבה זו מחלקים את שלב השריפה במנוע דיזל לשלושה שלבים : 1( זמן פיגור השריפה )זמן ההשראה(. 2( שלב עלייתו המהירה של הלחץ )בנפח כמעט קבוע(. 3( שלב השריפה בלחץ כמעט קבוע. במנועים מסוימים קיים שלב רביעי שהוא שלב שריפת השלמה אשר מתרחש לאחר השריפה הממשית של הדלק. שריפת השלמה זו מתרחשת כאשר נשארות טיפות דלק שטרם הספיקו להישרף בשריפה הממשית. שריפה במנוע דיזל V6 עם מערכת הזרקה מסילה משותפת )סיטרואן C6( - 11 -

1 (זמן פיגור השריפה )ההשראה(: זמן פיגור השריפה הוא הזמן העובר מרגע התחלת ההזרקה של הדלק לחלל השריפה עד לתחילת התלקחותו העצמית. במשך זמן זה חודרים רסיסי הדלק לתוך האויר הדחוס, מתערבבים בו, קולטים ממנו חום ומתחממים עד לטמפרטורת ההתלקחות העצמית. במשך זמן ההשראה, ממשיך הלחץ בצילינדר לעלות בגלל עליית הבוכנה לכיוון נמ"ע. גל הארכובה מסתובב במשך זמן זה בזווית מסוימת )אשר גודלת עם עליית הסל "ד(, לכן עם הגדלת הסל "ד גדלה גם כמות הדלק שהמשאבה מספקת מה שגורם להצטברות כמות דלק גדולה בתוך הצילינדר ולאחר מכן לשריפה מהירה )מאמצים מכ אניים מיותרים(. משך זמן ההשראה מושפע בעיקר מ : - מספר הסטאן של הסולר. - מידת ערבול האויר עם הדלק בחלל השריפה. - מידת ריסוסו של הדלק המוזרק )הגדלת שטח מגע(. 2 (שלב עלייתו המהירה של הלחץ )נפח קבוע( : שלב זה מהווה את הזמן העובר מהרגע בו נוצרים מוקדי שריפה ראשונים עד לרגע בו מתחיל הדלק המוזרק להתלקח מיד עם יציאתו מנחירי המזרק )בגלל המגע עם הלהבה הקיימת בתא השריפה(. בשלב זה נשרפת כל כמות הדלק שהוזרקה לתוך תא השריפה במשך זמן ההשראה ובמשך השלב הזה )השלב השני(. השריפה בשלב זה מתרחשת בנפח כמעט קבוע כי הבוכנה נעה קרוב לנמ "ע )מהירות תנועה נמוכה ואף אפס בנמ "ע( לכן כמעט ואין שינוי בנפח חלל השריפה והלחץ עולה באופן מהיר. 3 (שלב השריפה בלחץ כמעט קבוע : שלב זה מהווה את הזמן החולף מהרגע בו מתחיל הדלק להי שרף מיד עם יציאתו מנחירי המזרק עד לרגע בו מסתיימת השריפה הממשית של הדלק. כיוון שהדלק נשרף מיד עם כניסתו לצילינדר הוא נשרף בקצב מהיר וגורם לעליה ניכרת בטמפרטורה. למרות זאת הלחץ בצילינדר כמעט ולא עולה עקב הגדלת הנפח על ידי הבוכנה שנעה במהירות הולכת וגוברת בכיוון נמ"ת. - 12 -

סוגי חללי שריפה במנוע דיזל : חללי שריפה במנועי דיזל ניתן לחלק לשני סוגים עיקריים : חלל שריפה להזרקת סולר ישירה. - חלל שריפה להזרקת סולר בלתי-ישירה. - 1 (חלל שריפה להזרקה ישירה : חלל זה מהווה חלק יחיד, הממוקם בין ראש הצילינדר לבין ראש ה בוכנה כאשר היא "חלל שריפה נמצאת בנמ "ע. הדלק מוזרק ישירות לתוך חלל השריפה ומכאן הכינוי להזרקה ישירה". 2 (חלל שריפה להזרקה בלתי-ישירה :, אחד הוא תא השריפה א( תא ערבול : חלל השריפה מתחלק לשני תאים נפרדים ל. שני התאים מתחברים העיקרי )מעל הבוכנה( והשני הוא תא עזר שמכונה תא ערבו על ידי תעלת מעבר שקוטרה גדול יחסית. נפח תא הערבול הוא כ- 50 עד 80 אחוז מנפח תא השריפה כולו. והחיבור בין ב( תא מוקדם : גם כאן מדובר בשני תאים אך תא העזר הוא קטן יותר 25 עד 40. נפח התא המוקדם הוא בין שני התאים הוא על ידי מעבר שקוטרו קטן יותר אחוז מנפח תא השריפה כולו. תאי שריפה במנוע דיזל )מימין לשמאל( : תא הזרקה ישירה, תא ערבול ותא מוקדם - 13 -

פרק שלישי התנעת מנוע דיזל - 14 -

התנעת מנוע דיזל התנעתו של מנוע דיזל נחשבת לקשה יחסית בהשוואה עם מנוע בנזין. הסיבות לכך הם : מתאפשרת התלקחות כן לא - האויר שנדחס במנוע בזמן ההתנעה לא מספיק חם ול עצמית של הסולר. סיבוב המנוע על ידי - יחס הדחיסה הגבוה במנוע דיזל מקשה עוד יותר את פעולת המתנע. על הבעיה השנייה אפשר להתגבר על ידי התקנת מתנ ע בעל מומנט סיבוב גבוה ומצבר עם קיבולת גדולה יותר. את הבעיה הראשונה של חום אויר היניקה פותרים על ידי התקנת מערכת חימום שכוללת גופי חימום חשמליים לחללי הצילינדרים. גופי חימום אלו נקראים מצתי להט והם מופעלים לפני התנעת המנוע לצורך חימום חלל. המצתים יכולים ל פעול גם השריפה לטמפרטורה שתספיק להתלקחות הדלק העצמית אחרי ההתנעה, במקרים בהם הטמפרטורה נמוכה, וזאת בכדי לשפר את תנאי השריפה ולהפחית מרמת פליטת המזהמים. )מסילה משותפת(, כמעט במנועים חדישים, במיוחד מנועי הזרקה ישירה בלחץ גבוה. המצתים פועלים רק בטמפרטורות קיצוניות ולא נעזרים במצתי הלהט בזמן ההתנעה הנמוכות מאפס מעלות צלזיוס. הסיבה לכך היא שמנועים אלו מוזנים בכמויות דלק מדויקות ביותר על ידי מחשב ניהול )בגלל הלחץ הגבוה במערכת הדלק (, תנאים המנוע וגם איכות ריסוס הדלק טובה יותר אלה מאפשרים התנעה קלה ללא צורך בחימום מוקדם. המנוע שמפעיל אותם לפי הנתון מחיישן מצתי הלהט מבוקרים על ידי מחשב ניהול טמפרטורת נוזל הקירור. פעולתם יכולה להמשך גם אחרי ההתנעה )חימום מאוחר(. מצתי חימום למנוע דיזל - 15 -

1 (קדם חימום )PreHeating( : תהליך קדם החימום הוא הזמן בו מופעלים מצתי החימום לפני התנעת המנ וע. הוא מתחיל מיד לאחר פתיחת מתג ההתנעה ומסתיים עם תחילת ההתנעה. זמן קדם החימום משתנה כפונקציה של טמפרטורת נוזל קירור המנוע. דוגמא לזמני קדם חימום במנוע עם הזרקת סולר מסילה משותפת. זמן קדם החימום שניות 16 שניות 5 שנייה 0.5 0.25 שנייה שניות 0 מנורה בלוח המחוונים נדלקת בזמן שלב קדם החימום בכדי ליידע את הנהג מתי מסתיים החימום המוקדם. אם המנוע לא הותנע לאחר סיום שלב זה אז החימום נמשך לעוד 10 שניות נוספות מכסימליות. 2 (חימום מאוחר )PostHeating( : חימום מאוחר הוא חימום על ידי מצתי הלהט לאחר התנעת המנוע. שלב זה יכול להמשך עד 3 דקות לאחר ההתנעה בטמפרטורות קיצוניות. המטרה היא לשפר את תנאי השריפה ולהפחית את פליטת המזהמים. טמפרטורת נוזל הקירור -30 10-0 10 18+ טמפרטורת נוזל הקירור 30-10- 0 10 18 40 זמן החימום המאוחר 3 דקות 3 דקות 1 דקה 1 דקה 30 שניות 0 שניות - 16 -

פרק רביעי מגדש טורבו במנוע דיזל - 17 -

מגדש טורבו גידוש המנוע הוא הזרמת אויר מאולצת לחללי הצילינדרים בזמן מהלך היניקה. האויר, האויר הזה הוא אויר מחומם במידה מסוימת בגלל עלית הלחץ בזמן תהליך הגדישה יכול להגיע ללחץ של 2 בר )לחץ אטמוספרי הוא כ- 1 בר(. )המילוי הנפחי ) של הצילינדרים מה גידוש מנוע הדיזל מביא להגדלת מקדם המילוי שמאפשר להגדיל את מנות הדלק המוזרקות ובכך להעלות את המומנט וההספק של המנוע מבלי להגדיל את נפחו. הגידוש גורם גם להתחממות האויר ביניקה, גם בגלל עליית לחץ האויר וגם בגלל מגע האויר עם דופן בית המגדש החם. האויר החם מקצר את זמן פיגור השריפה ומאפשר פעולה רכה יותר של המנוע. כמובן עלייה ניכרת בטפמרטורת האויר אינה רצויה לכן (intercooler אשר מקרר את האויר )מצנן ביניים המערכת כוללת גם מחליף חום הדחוס לפני כניסתו למנוע. עקרון פעולה של טורבו עם מצנן ביניים - 18 -

יתרונות מגדש טורבו : - העלאת מומנט והספק המנוע ללא צורך בהגדלת נפחו. - תצרוכת דלק נמוכה בהשוואה עם מנוע בעל אותו הספק ללא טורבו. - ניצול אנרגיה מבוזבזת של גזי הפליטה לצורך העלאת ההספק. - הזרמת אויר מאולצת למנוע משפרת את ערבול האויר בתא השריפה מה שמשפר את ערבובו עם רסיסי הסולר )הקטנת זמן ההשראה(. - זרימת האויר משפרת את ניקוי תא השריפה מגזי הפליטה )שיפור מילוי נפחי(. - הזרמת האויר מקררת את תא הבעירה ואת שסתומי הפליטה והיניקה. - דחיסת האויר גורמת להתחממותו מה שמשפר את התלקחות הדלק העצמית. חסרונות מגדש טורבו : - מחיר גבוה עקב תהליכי ייצור מדויקים ומסובכים. - צורך בחיזוק חלקי המנוע )העלאת משקל ומחיר(. - צורך בשינוי מערכת הסיכה והקירור של המנוע )לצורך קירור ושימון המגדש(. - השהיה בהאצה turbo-lag )בסל"ד נמוך אין מספיק אנרגיה בגזי הפליטה בכדי לסובב את הטורבינה(. עומסים תרמיים בתוך מגדש הטורבו - 19 -

עקרון פעולה של מגדש טורבו : מגדש הטורבו בנוי באופן עקרוני משני מאיצים )פרפרים( המותקנים על ציר משותף ומסתובב על מיסבים צפים )על שמן( בתוך בית שדומה לחלזון. המיסבים מקבלים שמן ממערכת הסיכה של המנוע לצורך שימון וקירור. המאיץ הראשון נמצא בצד גזי הפליטה והוא נקרא טורבינה, גזי הפליטה היוצאים מהמנוע חולפים מעל טורבינה זו ומסובבים אותה במהירות גבוהה מאוד )עד כ- 250,000 סל"ד(, בצד השני של הטורבינ ה מחובר מאיץ אחר שמסתובב באותה מהירות. סיבוב המאיץ השני הנמצא בצד היניקה של המנוע גורם להזרמת אויר חזקה אל תוך המנוע. מגדש טורבו : הטורבינה מחוברת לסעפת הפליטה והמאיץ )מדחס( לסעפת היניקה לחץ הטורבו משתנה בהתאם לזרימת גזי הפליטה, כלומר עליית הסל "ד מג דילה את זרימת גזי הפליטה ובכך את לחץ הגידוש.כאשר לחץ הגידוש מגיע ללחץ מכסימלי מתוכנן מראש, מחשב ניהול המנוע פותח שסתום מעקף )wastegate( שגורם לגזי הפליטה לעבור דרך מעקף שעוקף את הטורבינה ובכך יורדת מהירות הטורבינה והמדחס יחד. לחץ הגידוש מבוקר על ידי מחשב נ יהול המנוע בעזרת חיישן לחץ אויר יניקה המותקן במערכת היניקה, ובמערכות טורבו חדשות יותר מותקן בנוסף לכך גם חיישן סל "ד טורבו. - 20 -

מנוע אחד. היא טורבו כפול : TWIN TURBO מערכת טורבו כפול היא מ ערכת אשר כוללת שני מגדשי טורבו עבור נקראת גם twin-turbo או. Bi-turbo את שני המגדשים ניתן להתקין בשתי צורות שונות : - טורבו כפול בחיבור מקבילי - parallel - טורבו כפול בחיבור טורי - sequential טורבו כפול בחיבור מקבילי: בחיבור מקבילי מתקינים שני מגדשי טורבו זהים בגודלם ובהספקם אשר מתחלקים באופן שווה בעומס הגידוש. כל אחד מהמגדשים מונע על ידי מחצית האנרגיה של גזי הפליטה הנפלטים מהמנוע )כלומר לכל מגדש נכנסת מחצית מכמות גזי הפליטה(. דחיסת האויר יכולה להיות בסעפת יניקה משותפת או בשתי סעפות יניקה נפרדות, גם בצד הטורבינה של המגדש החיבור הוא לסעפת פליטה משותפת )מפוצלת( או לשתי סעפות פליטה נפרדות. בדרך כלל משתמשים בחיבור מקבילי במנועים בצורת, V כך שכל מגדש מותקן בחטיבת צילינדרים אחת. טורבו כפול מקבילי במנוע דיזל V6 )שתי סעפות פליטה וסעפת יניקה משותפת( - 21 -

טורבו כפול בחיבור טורי : בחיבור טורי מותקנים שני מגדשי טורבו אשר נבדלים בגודלם ובהספקם. המנוע יכול להשתמש במגדש הראשוני )הקטן( בסל"ד נמוך או בשני המגדשים בסל"ד גבוה. בסל"ד נמוך כל גזי הפליטה מופנים למגדש הראשוני )הקטן( לצורך הקטנת זמן השהייה )לטורבינה קטנה מסה נמוכה וקוטר קטן מה שמאפשר לה להאיץ מהר יותר(. עם עליית הסל "ד המגדש המשני )הגדול( מופעל באופן חלקי עד שהלחץ מגיע לערך מסוים ואז כל גזי הפליטה עוברים גם דרך הטורבינה של המגדש המשני. במצב כזה המנוע עובד עם שני מגדשים בהספק מכסימלי. היתרון בחיבור כזה הוא הקטנת זמן ה השהיה מבלי להקטין את לחץ הגדישה או הספק המנוע. - 22 -

טורבו גיאומטריה משתנה : VGT - Variable Geometry Turbo טורבו גיאומטריה משתנה )ספיקה משתנה ) דומה במבנה שלו לטורבו רגיל. ההבדל היחיד ביניהם הוא באופן בקרת הלחץ. כאמור, בטורבו רגיל, בזמן לחץ יתר, ישנו שסתום מעקף wastegate שמפנה את גזי הפליטה דרך מעבר עוקף לטורבי נה, ובכך מוריד את מהירות סיבוב הטורבינה ואת לחץ הגדישה. לעומת זאת, בטורבו גיאומטריה משתנה אין שסתום מעקף wastegate ושינוי מהירות הטורבינה מתבצע על ידי להבים המותקנים מסביבה אשר יכולים לשנות את זווית פגיעת גזי הפליטה בטורבינה. שינוי זווית פגיעת הגזים בטור בינה יכול לגרום להעלאת או הורדת מהירותה בהתאם לערך הזווית. שינוי הזווית או בעצם תנועת הלהבים מתבצעת על ידי דיאפרגמה או על ידי מנוע חשמלי שיכול לסובב אותם לפי פקודה ממחשב ניהול המנוע. טורבו גיאומטריה משתנה : להבים /כנפונים a לשינוי זווית כניסת הגזים - 23 -

יתרונות של טורבו בעל גיאומטריה משתנה : נצילות מנוע טובה יותר. - הספק ומומנט גבוהים יותר. - פליטת מזהמים נמוכה יותר. - השהיית טורבו קצרה יותר )תגובה מהירה לדוושת גז(. - תענוג בנהיגה עקב תגובות מנוע מהירות. - להבים במצב של סיבוב טורבינה במהירות נמוכה )לחץ גדישה נמוך( להבים במצב של סיבוב טורבינה במהירות גבוהה )לחץ גדישה גבוה( - 24 -

פרק חמישי מערכות למניעת זיהום אוויר במנוע דיזל - 25 -

מערכות למניעת זיהום אויר במנועי דיזל 1 (ממיר קטליטי converter( )catalytic : במנועי דיזל של היום נפוץ השימוש בממי רים קטליטיים מיוחדים לגזי פליטה של מנוע דיזל. ממיר כזה נקרא ממיר מחמצן כי הוא מנצל את החמצן הקיים בגזי הפליטה )מנוע עובד עם מקדם עודף אויר גבוה( לצורך חימצון הגזים המזיקים שבפליטה. הממיר מכיל קטליזטור )זרז( שמזרז תהליכים כימיים של חימצון גזי CO ו. HC גזים אלו מתחמצנים והופכים ל- Co2 ו.H2O ממיר קטליטי למנוע דיזל חמצון גזי פליטה בממיר קטליטי מחמצן )דיזל( - 26 -

ישנם ממירים קטליטיים )תלת-דרכיים( שיכולים לטפל גם בתחמוצות החנקן Nox הנוצרות במנוע. ממירים כאלה מכילים בתוכם קטליזטור )זרז( העשוי מרודיום. ולחמצן O2 אשר מזרז את תהליך פירוק התחמוצת לחנקן טרי N2 RODIUM ממיר קטליטי תלת-דרכי : מחמצן + מטפל בתחמוצות חנקן תוצאי שריפה במנוע דיזל ללא ממיר קטליטי - 27 -

2 (מסנן חלקיקים filter( )particle : מסנן החלקיקים הוא רכיב שמותקן על צינור הפליטה במנועי דיזל חדישים בדומה לממיר הקטליטי. תפקידו של המסנן הוא להפחית את פליטת החלקיקים )שאריות תהליך השריפה( אשר גורמים לעשן שחור שאנו רואים במנועי דיזל בזמן עומס. המסנן לוכד ומאחסן בתוכו את חלקיקי הדלק והשמן הלא שרופים העוברי ם דרכו עם גזי הפליטה ומונע בכך את היווצרות העשן השחור בפליטה. עם הזמן מצטברת במסנן כמות גדולה של חלקיקים מה שגורם לסתימתו, לכן יש צורך בתהליך ניקוי או "חידוש" Regeneration אשר מבוצע ע"י מחשב ניהול המנוע. תהליך החידוש של הממיר גורם לשריפת החלקיקים שמורכבים מפחמן C ומפחמימנים, HC שהצטברו במסנן במשך פעולת המנוע. לצורך שריפת החלקיקים דרוש חמצן בטמפרטורה של 550 צלזיוס. תהליך הניקוי מבוקר על ידי מחשב ניהול המנוע, כך שבזמן הניקוי המחשב מבצע הזרקת דלק נוספת )הזרקה מאוחרת ב מהלך הדחיסה( שגורמת לעליה בטמפרטורת גזי הפליטה מ- 150 עד 250 מעלות צלזיוס בכניסה לממיר הקטליטי שמותקן לפני המסנן. עליית הטמפרטורה של גזי הפליטה מתבצעת בשני שלבים : -הזרקה מאוחרת injection( )post : היא הזרקת דלק לאחר שהבוכנה נמצאת בנקודה מתה עליונה מה שגורם לשריפה מאוחרת בתא הבעירה ועליה של הטמפרטורה עד 250 צלזיוס. -שריפה בממיר הקטליטי : בגלל ההזרקה המאוחרת נשארת בגזי הפליטה כמות קטנה של דלק לא שרוף, דלק זה מתחמצן בתוך הממיר הקטליטי ומעלה את הטמפרטורה עד ל- 450 צלזיוס. מערכת מסנן חלקיקים במנוע אודי 3.0 A8 ליטר דיזל - 28 -

בכדי להוריד את הטמפרטורה הדרושה לשריפת החלקיקים במסנן מ- 550 ל- 450 צלזיוס משתמשים בתוסף דלק מיוחד אשר מוזרק למנוע ביחד עם הסולר וגורם לחלקיקים להישרף בטמפרטורה נמוכה יותר. התוסף הזה מאוחסן בתוך מיכל מיוחד הממוקם ליד מיכל הדלק הרגיל. ריכוז התוסף בדלק אמור להיות מדויק ולהתחדש לאחר כל תדלו ק של סולר )מיכל תוסף יכול להספיק עד 80000 ק"מ(. לצורך שמירה על ריכוז תוסף נכון פותחה מערכת הוספה additive system אשר כוללת: מערכת יניקה שיכולה לזהות גם מפלס תוסף נמוך. מערכת הוספה בתוך מיכל הסולר. מחשב בקרה מיוחד ששולט בפונקצית ההוספה. - - - לאחר כל תדלוק מחש ב הבקרה של ההוספה בודק את כמות הדלק שהוכנסה למיכל )בהתחשב בכמות הדלק שהייתה שמכילה כבר תוסף( ולפי זה מפעיל מזרק מיוחד בתוך מיכל הסולר אשר מזריק תוסף במינון המתאים. מערכת מסנן חלקיקים במנוע דיזל עם הזרקה ישירה HDI )פיג'ו-סיטרואן( - 29 -

לפני ואחרי המסנן מותקנים שני חיישני לחץ שבודקים את הפרשי לחץ ג זי הפליטה, כאשר ההפרש מגיע לערך מסוים )מצב סתימת מסנן = הפרש לחצים גדול ) מתחיל תהליך הניקוי והחידוש של המסנן. תהליך זה חוזר על עצמו כל 1000 עד 3000 ק"מ תלוי בתנאי פעולת המנוע ובגיל המסנן. יש לציין שבתהליך החידוש של המסנן טמפרטורת גזי הפליה גבוהה מאוד ויכולה לסכן את הסביבה שליד צינור הפליטה, לצורך מניעת נזקים כאלה אין תהליך החידוש מתחיל כל עוד מהירות הרכב נמוכה מ- 60 קמ"ש. אם ולאחר תחילת תהליך החידוש הרכב מוריד את מהירותו מתחת ל 60 קמ"ש אז התהליך נפסק עד לקיום התנאים המתאימים. לאחר כ- 120000 ק"מ יש להחליף את כל המסנן במסנן חדש, מסננים מדור חדש יותר לא מצריכים החלפה בכלל. מחשב ניהול המנוע יכול לעזור בהעלאת טמפרטורת גזי הפליטה לא רק על ידי הזרקה מאוחרת בלבד אלא על ידי העמסה חשמלית של המנוע )הפעלת מפשיר שמשה אחורית, מאוורר מנוע ומצתי חימום(. מסנן חלקיקים עם החיישנים השונים )מערכת אודי( - 30 -

3 (מיחזור גזי פליטה : EGR EXHAUST GAS RECIRCULATION מערכת מיחזור גזי הפליטה EGR היא מערכת נפוצה מאוד אשר מותקנת במנועי בנזין ודיזל חדישים. תפקידה של מערכת זו ה וא לצמצם את פליטת תחמוצות החנקן NOx אשר נוצרות במהלך העבודה )השריפה( בתא השריפה. תחמוצת חנקן : NOx תחמוצת החנקן היא גז אשר מורכב מחלקיק אחד של חנקן N ומספר חלקיקים לא ידוע של חמצן, O כלומר התחמוצת יכולה להופיע בכמה צורות כמו :.NOx לכן לצורך פשטות העניין היא מסומנת ב-... NO3, NO2, NO באוויר האטמוספרי ישנו ריכוז גבוה יחסית של חנקן N וחמצן )78% O2 חנקן, N 21% חמצן, O2 0.03% פחמן דו-חמצני CO2 ופחות מ- 1% גזים שונים(. החנקן והחמצן שבאוויר לעולם לא מגיבים יחד בתנאים האטמוספיריים, אך הם כן מגיבים בתנאי טמפרטורה גבוהה )300-800 צלזיוס(. תנאים אלה קיימים בתוך תא השריפה ובעיקר במנועי דיזל בגלל יחס הדחיסה הגבוה, וכאן בא לידי ביטוי תפקידה של מערכת מיחזור גזי הפליטה.EGR תחמוצת החנקן NOx גורמת להרס רקמות הראה של בעלי החיים ולהיווצרות ערפיח בשמיים. - 31 -

כאמור, הסיבה העיקרית להיווצרות תחמוצ ות החנקן NOx במנוע היא הטמפרטורה הגבוהה, לכן תפקידה של מערכת ה- EGR הוא למנוע התפתחות טמפרטורה גבוהה מדי בתוך חלל השריפה ובכך לצמצם את היווצרות ה- NOx. לצורך הפחתת הטמפרטורה, המערכת מחדירה כמות קטנה ומבוקרת של גזי פליטה שרופים אל תא הבעירה. גזים אלו לא משתתפים בתהליך השריפה עקב היותם שרופים מה שמביא להפחתת הטמפרטורה המכסימלית המתפתחת במנוע. פעולת מערכת EGR במנוע דיזל מערכת ה- EGR כוללת שסתום )חשמלי / חשמלי-פנאומטי( אשר יכול לחבר בין סעפת הפליטה וסעפת היניקה. השסתום יכול להיפתח בדרגות שונות )לפי החישובים של מחשב ניהול המנוע ), כאשר כמות האויר הטרי הנכנסת למנוע )מדידה ע"י מד כמות האויר( גדולה מדי בשביל העומס הקיים, אז השסתום נפתח וכמות קטנה של גזי פליטה תופסת חלק מנפח תא השריפה. במצבי עומס השסתום נסגר ופעולת ה- EGR מתבטלת לצורך העלאת מומנט המנוע. חדירת כמות גדולה מדי של גזי פליטה למנוע יכולה לגרום לריכוז גבוהה של פחמימנים HC וחלקיקים בגזי הפליטה, ולהיפך כמות קטנה מדי של גזי פליטה יכולה לאפשר את היווצרות ה- NOx, לכן על המערכת להיות מדויקת הן במדידת האויר הטרי ה נכנס למנוע והן בעומס המנוע וכמות גזי הפליטה הממוחזרת. - 32 -

לצורך דיוק מרבי שסתומי EGR חדישים כוללים בתוכם פוטנציומטר אשר מודד את ערך הפתיחה של השסתום ובכך משמש משוב למחשב לצורך איתור תקלות. בנוסף מתקינים היום מחליף חום אשר מקרר את גזי הפליטה ומגדיל את המסה הנפחית שלהם לפני כניסתם לסעפת היניקה לצורך שיפור פעולת המערכת. במנועי טורבו דיזל, יניקת גזי הפליטה לתוך סעפת היניקה כמעט ואינה אפשרית עקב הלחץ הגבוהה השורר בתוך סעפת היניקה בזמן פעולת הטורבו )הלחץ ביניקה גדול מהלחץ בפליטה ), לצורך זאת מוסיפים מצערת מבוקרת מחשב אשר יכולה לסגור באופן חלקי את כניסת האוויר הטרי לסעפת היניקה ובכך להוריד את הלחץ השורר ביניקה. פעולת המצערת יכולה לשמש גם כמתקן עזר לכיבוי מהיר של המנוע )סגירת מצערת מלאה(. -שסתום ה- EGR נשאר סגור במצבים הבאים : - מנוע קר או חם מדי )לפי נתון מחיישן טמפ' נוזל הקירור(. - האטה ללא עומס. - בזמן החלפת הילוכים )לפי נתון ממתג דוושת מצמד(. - סיבובי סרק נמוכים מדי )פחות מ- 700 סל"ד(. - סיבובי מנוע גבוהים מדי )מעל 3200 סל"ד(. - לחץ אטמוספרי נמוך )750 מיליבר(. - דרישת מומנט גבוהה )לפי נתון מחיישן דוושת תאוצה(. - מנוע במצב ניקוי מסנן חלקיקים.)regeneration( - 33 -

פרק שישי הזרקת דלק ישירה UIS / UPS - 34 -

הזרקה ישירה מסוג UPS / UIS UIS Unit Injector System. UPS Unit Pump System. מערכות UIS ו UPS הן שתי מערכות להזרקה ישיר ה במנועי דיזל חדישים. עקרון הפעולה בשתי המערכות דומה מאוד אך קיימים הבדלים קטנים שנדון בהם בהמשך. לצורך הבנת עקרון הפעולה של שתי המערכות נתחיל בניתוח מערכת UIS ולאחר מכן נציג את ההבדלים בינה לבין מערכת ה- UPS. המערכת עובדת בלחץ דלק גבוה מאוד )עד 2050 בר( ומזריקה את הדלק ישירות אל תוך חלל תא השריפה שמעל ראש הבוכנה, "הזרקת דיזל ישירה". המערכת מבוקרת בצורה אלקטרונית על ידי מחשב ניהול מנוע אשר מפעיל את מזרקי הדלק על ידי אות חשמלית בזמן הנכון ולמשך הזמן הדרוש. משך ההזרקה ורגע תחילת ההזרקה מחושבים על ידי מחשב ניה ול המנוע לאחר עיבוד נתונים מהחיישנים השונים המותקנים במערכת. התוצאה הסופית היא הזרקת דלק מדויקת ביותר שמאפשרת שריפה כמעט מושלמת עם מינימום זיהום אויר. סולר עם משאבה למערכות UIS ו UPS יתרונות רבים בהשוואה עם מערכות הזרקת טורית/רוטורית : זמן תחילת ההזרקה אינו קבוע ויכול להשתנות לפי התנאים הקיימים באותו - רגע נתון. אפשרות לבצע הזרקה מוקדמת.pilot injection - רמת פליטת מזהמים נמוכה יותר. - פעולת מנוע שקטה יותר. - שתי המערכות UIS ו UPS מורכבות מ- : מערכת הזנת דלק בלחץ נמוך )משאבת עזר חשמלית(. - מערכת לבניית לחץ דלק גבוה )משאבה(. - מחשב ניהול מנוע כולל חיישנים ומפעילים. - מערכות עזר שונות כמו מגדש טורבו ו-.EGR - - 35 -

- 36 -

- 37 -

מערכות הזרקת הדלק UIS ו UPS מזריקות את הדלק בזמן המתאים ביותר על ידי הזנת הסולונואיד החשמלי במתח מתאים. המערכת יכולה לשנות את רגע תחילת ההזרקה )איחור/קידום הזרקה( ואת משך זמן ההזרקה לפי מפה שמתוכנתת בזיכרון מחשב ניהול המנוע. המחשה יכול למדוד גם את כמות הדלק המוזרקת לפי זמן ההזרקה הקיים. כל החישובים שמבצע המחשב מסתמכים על הנתונים המתקבלים מהחישנים השונים במנוע : חיישן גל ארכובה )סל"ד ונמ"ע(. - חיישן גל זיזים - חיישן דוושת תאוצה )פוטנציומטר(. - חיישן לחץ גדישה )טורבו(. - חיישן טמפרטורת נוזל קירור. - חיישן טמפרטורת אויר יניקה. - חיישן טמפרטורת דלק. - כאמור מערכות ההזרקה האלו פועלות בלחץ הזרקה גבוה מאוד שיכול להגיע עד 2050 בר. בכדי לבנות לחץ כזה נחוצים שני מעגלי דלק עיקריים : מעגל דלק בלחץ נמוך : מספק דלק בלחץ הזנה נמוך למערכת הלחץ הגבוה. )1 מעגל דלק בלחץ גבוה : מקבל דלק בלחץ התחלתי ממעגל הל, ובונה לחץ בעזרת משאבת לחץ מכאנית. חץ הנמוך )2-38 -

מעגל הלחץ הנמוך מעגל זה מורכב מ : מיכל דלק - מסנן דלק - משאבת דלק חשמלית )לבניית לחץ התחלתי נמוך( - שסתום בקרת לחץ דלק - מחליף חום לקירור הדלק )cooler( - צנרת דלק בלחץ נמוך - בנוסף לתפקידו העיקרי של מעגל זה לספק דלק בלחץ נמוך למעגל הלחץ הגבוה קיימים גם תפקידים משניים כמו : איחסון דלק )מיכל( - סינון דלק )מסנן( - קירור דלק )מחליף חום סולר/אויר( - חימום דלק )מחליף חום סולר/מים( - הפרדת מים מהסולר -. הרכיב העיקרי במעגל זה הוא משאבת ה דלק החשמלית. היא מספקת דלק בלחץ התחלתי נמוך )3-5 בר( למערכת ההזרקה. המשאבה מותקנת בדרך כלל בתוך מיכל הדלק או בקו צנרת הדלק מחוץ למיכל. המשאבה מתחילה לעבוד לאחר זיהוי מצב של סיבובי מנוע על ידי חיישן גל הארכובה לאחר התנעת המנוע המשאבה פועלת באופן קבוע ומזרימה דלק מהמיכל דרך המסנן למערכת ההזרקה בלחץ גבוה. - 39 -

מעגל הלחץ הגבוה לכל צילינדר במנוע מותקן מכלול מזרק ומשאבה בראש המנוע. ראש המנוע כולל בתוכו גל זיזים שמותקנות עליו פיקות מיוחדות שמפעילות את משאבות הלחץ בעזרת נדנד. לכן בנוסף לפיקוד החשמלי של המזרק ישנו גם פיקוד מכאני על ידי הפיקות מה שמחייב תכנון מדויק של צורת הפיקה. הצורה של הפיקה משפיעה באופן ישיר על זמן תחילת ההזרקה ועל כמות הדלק המוזרקת. מעגל הלחץ מורכב משלוש רכיבים עיקריים : מערכת בניית לחץ גבוה : גוף משאבה + טובלן משאבה + קפיץ טובלן. - - סולונואיד לחץ גבוה : הוא שסתום חשמלי ששולט בזמן תחילת ההזרקה ומשך זמן ההזרקה. הוא מורכב מסליל וליבה שמחוברת לשסתום. - נחירי המזרק : חלק זה מרסס את הדלק בתוך תא השריפה בצורה מדויקת )רסיסי דלק עדינים מאוד(. מערכת הזרקה UPS 1.מזרק דלק 2.תא שריפה 3.משאבת לחץ 4.גל פיקות למשאבות 5.מעבר דלק בראש מנוע 6.צינורית דלק בלחץ 7.סולונואיד חשמלי 8.קפיץ מחזיר 9.גלגלת לחיצה - 40 -

מערכת הזרקה UIS מערכת הזרקה UIS - 41 -

עקרון הפעולה של מכלול ההזרקה: מחזור הפעולה במערכת UIS ובמערכת UPS דומה מאוד, לכן נסביר כאן רק את עקרון הפעולה של מערכת.UIS מחזור הפעולה מתחלק לארבעה שלבים עיקריים : - שלב היניקה a )כניסת דלק(. - שלב ביניים b )תחילת תנועת הטובלן( - שלב הזרקת הדלק c )בניית לחץ ותחילת הזרקה( - שלב סיום ההזרקה d )סגירת מחט המזרק( ארבעת השלבים של מחזור פעולת מכלול ההזרקה UIS a( שלב היניקה : כאשר הפיקה )1( לא לוחצת על הטובלן )2( אז הקפיץ )3( דוחף את טובלן המשאבה )2( כלפי מעלה ומגדיל בכך את נפח תא הלחץ )4(. פעולה זו גורמת לכניסת דלק,שמגיע בלחץ הזנה נמוך דרך מעבר בראש המנוע )7(, אל תא הסולונואיד )6( ולתא הלחץ )4(. b( שלב ביניים : הפיקה )1( ממשיכה להסתובב ומתחילה ללחוץ על הטובלן )2( כלפי מטה. בשלב זה הסולונואיד )5( פתוח )לא מוזן במתח( ובניית לחץ הדלק לא מתאפשרת עקב בריחת הלחץ למעגל עודפי המזרק )8(. - 42 -

c( שלב הזרקת הדלק : ברגע המתאים, המחשב מזין את הסולונואיד החשמלי )5( במתח מתאים, מה שגורם לסגירת המעבר בין תא הלחץ )4( ותא הסולונואיד )6(. מהלך זה נקרא "תחילת ההזרקה החשמלית" )ההזרקה האמיתית עוד לא התחילה(. הטובלן ממשיך לרדת והלחץ בתא הדחיסה )4( עולה, כאשר הלחץ מגיע ללחץ ההרמה של מחט המזרק )11( )לחץ של 300 בר(, מתרוממת המחט מהתושבת שלה והדלק יוצא דרך נחירי המזרק לתוך תא השריפה של המנוע. הטובלן )2( ממשיך לרדת והלחץ עולה עד למכסימום המתוכנן )2050 בר(. שלב זה נקרא שלב "תחילת ההזרקה הממשית". d( שלב סיום ההזרקה : כאשר המחשב מפסיק את הזנת הסולונואיד )5(, נפתח המעבר בין תא הלחץ )4( ומעגל הלחץ הנמוך )חזרות הדלק(. עקב מהלך זה נופל לחץ הדלק באופן מיידי וגורם לסגירת מחט המזרק )11(. בזמן זה הפיקה ממשיכה ללחוץ על הטובלן אך אין בניה של לחץ והדלק יוצא למעגל החזרות. במקרה של תקלה בסולונואיד החשמלי, בין אם הוא נתקע במצב פתוח או במ צב סגור, אין סכנה של הזרקה ממושכת לתוך המנוע :- - כאשר הוא נתקע במצב פתוח ההזרקה לא מתרחשת כי אין בניית לחץ. - כאשר הוא נתקע במצב סגור גם לא תהיה הזרקה כי אין אספקת דלק לתא הלחץ )4( בגלל השסתום הסגור. במקרה הזה יכולה להתבצע הזרקה אחת בלבד. - 43 -

: מערכת UPS מערכת UPS עובדת לפי אותו עיקרון של מערכת UIS שהוזכרה קודם, ההבדל היחיד ויחידת )משאבה( יחידת בניית הלחץ, UPS בין שתי המערכות הוא שבמערכת. ההזרקה )המזרק( אינם חלק אחד שמותקן בתוך ראש המנוע אלא שני חלקים נפרדים, החיבור, והמשאבה על החלק החיצוני של הראש המזרק מותקן בתוך ראש המנוע ביניהם הוא על ידי צינורית דלק מתכתית חזקה במיוחד. יתרונה של מערכת UPS בהשוואה עם מערכת UIS הוא : אין צורך בתכנון ראש מנוע חדש. - הנעת משאבת/משאבות הדלק באופן ישיר ללא נדנד. - הטיפול במערכת קל יותר בגלל הגישה הנוחה למשאבות. - מכלול הזרקה מסוג UPS - 44 -

פרק שביעי הזרקת דלק בשיטת המסילה המשותפת - 45 -

מערכת הזרקה מסילה משותפת Common Rail מערכת ההזרקה בשיטת המסילה המשותפת היא מערכת הזרקת סולר בלחץ גבוה מאוד ובאופן ישיר לתא השריפה של המנוע )הזרקה ישירה(. המערכת הזו היא הנפוצה ביותר היום במנועי דיזל חדישים אצל רוב יצרני הרכב. כל יצרן קורא למערכת זו בשם אחר אך עקרון הפעולה ורכיבי המערכת דומים מאוד. השמות הנפוצים למערכת זו הם : CDI HDI JTD Common-rail Diesel Injection (Mercedes) High pressure Diesel Injection (Peugeot + Citroen) Jet Turbo Diesel (Fiat + Alfa romeo) CRDI Common Rail Diesel Injection (Kia ) TDCI Turbo Diesel Common-rail Injection (Ford) מערכת הזרקת סולר ישירה"מסילה " משותפת Common Rail - 46 -

מבנה מערכת המסילה המשותפת : המערכת מורכבת משני מעגלי דלק עיקריים : 1( מעגל לחץ דלק נמוך שכולל: - משאבת עזר חשמלית או מכאנית. - מסנן דלק - מיכל דלק - צנרת דלק ללחץ נמוך )פלסטיק( מעגל לחץ דלק גבוה שכולל: - משאבת דלק בלחץ גבוה )כולל וסת דלק( - צנרת דלק ללחץ גבוה )מתכת( - מסילה משותפת - מזרקי דלק )2 - קיים מעגל דלק שלישי שמטפל בעודפי הדלק מהמזרקים ומחזירם למיכל הדלק. מערכת הזרקה מסילה משותפת : 5. צנרת דלק בלחץ נמוך 10. צנרת עודפי דלק - 47 -

מעגל הלחץ הנמוך 1 (משאבת עזר חשמלית : משאבת דלק זו טבולה במיכל הדלק ותפקידה לשמש כמשאבת עזר הבונה לחץ דלק ראשוני בלחץ נמוך עבור מערכת הלחץ הגבוה. היא מספקת דלק בספיקה קבועה על ידי מנוע חשמלי קטן שמסובב משאבת גלילים. בניית הלחץ של הדלק במשאבה מבוקר על ידי שני שסתומים : - שסתום אל חוזר שמונע את ריקון צינור הדלק כל עוד המשאבה לא בפעולה. - שסתום לחץ יתר שמווסת את לחץ היציאה של המשאבה עד ללחץ 5 בר. מערכות מסוימות של הזרקת מסילה משותפת לא כוללות משאבת עזר ח שמלית, והשאיבה של הדלק מבוצעת על ידי משאבת גלגלי שיניים שמותקנת בתוך משאבת הלחץ הגבוה. משאבת דלק חשמלית מסוג גלילים 1.מאיץ 5.גלילים 2.נפחים משתנים 6.טבעת חיצונית 3.פתח כניסה 7.שסתום לחץ יתר 4.פתח יציאה 2 (מסנן דלק : )לחץ נמוך ), והוא מכיל קרב סינון העשוי ממוקם בתא המנוע על צנרת הדלק מדסקיות נייר בעלות שטח מגע 5300 סמ"ר וכושר סינון של 4-5 מיקרון. 6 צלזיוס( עד )מתחת ל בית המסנן מכיל בדרך כלל נגד חשמלי שמחמם את הדלק לטמפרטורה של 15 מעלות צלזיוס. בית המסנן כולל בתחתית שלו פקק המשמש לניקוז קרב הסינון מהצטברות של מים )חיישן מים בסולר מזהיר על כך בלוח השעונים כשיש צורך בניקוז(. - 48 -

מעגל הלחץ הגבוה 1 (משאבת לחץ מכאנית : משאבה זו היא משאבה מכאנית שכוללת שלוש בוכנות היקפיות )רדיאליות( שנפחן הכולל הוא 0.657 סמ"ק. המשאבה מותקנת על המנוע והיא מונעת על ידי רצועת התזמון )טיימינג( של המנוע ביחס 2:1 ללא צורך תזמון עם גל הארכובה. משאבה זו צריכה לקבל דלק בלחץ הזנה של 0.5 בר לפחות, מה שמחייב התקנה של משאבת עזר חשמלית או מכאנית. המשאבה מכילה שלוש בוכנות אשר נעות כלפי מטה ומעלה בעזרת זיז המצוי על ציר המשאבה ובעזרת קפיץ להחזרה. בקצה כל תא של הבוכנות קיים שסת ום חד כיווני המאפשר כניסת דלק מפתח אחד ויציאתו בלחץ גבוה מפתח אחר. הקירור והשימון של המשאבה מבוצעים על ידי הדלק עצמו שזורם בתוכה. יתרונה העיקרי של המשאבה הוא הגמישות בשינוי לחץ הדלק היוצא ממנה, כך שלחץ הדלק יכו ל לנוע בין 150 בר בהתנעה ועד ל- 1600 בר בעומס מלא. שינוי הלחץ מתבצע על ידי וסת לחץ דלק חשמלי המותקן על המשאבה. במערכות מסוימות מצוידת המשאבה בשסתום חשמלי אשר יכול לנטרל את פעולת אחת הבוכנות כשאין צורך בלחץ גבוה, פעולה זו מונעת חימום מיותר של הדלק וחוסכת באנרגיה המושקעת להנעת המשאבה. משאבת לחץ גבוה עם 3 בוכנות היקפיות )רדיאליות( - 49 -

משאבת הלחץ היא החלק המחבר בין מעגל הלחץ הנמוך ומעגל הלחץ הגבוה. היא אחראית על אספקת דלק בלחץ גבוה בכל תנאי פעולת המנוע ובכמות המינימלית הרצויה. הדלק היוצא מהמשאבה בלחץ נכנס למסילה המשותפת על ידי צי נור לחץ מיוחד המחבר ביניהם. האנרגיה המושקעת לצורך סיבוב המשאבה תלויה בלחץ הדלק הדר וש ובמהירות סיבוב המשאבה, ככל שהלחץ הדרוש ע ולה יש צורך בהשקעת אנרגיה גבוהה יותר להנעת המשאבה. רכיבי משאבת הלחץ הגבוה כולל וסת דלק חשמלי וסליל נטרול בוכנה שלישית שסתום נטרול הבוכנה השלישית הוא סולונואיד חשמלי אשר מופעל על ידי מחשב כלומר במצב מנוחה הבוכנה השלישית פעילה. ניהול המנוע תוך מיתוג הארקה ומייצרת לחץ בדומה לשאר הבוכנות. תפקידו העיקרי של שסתום זה הוא : לצמצם באופן מיידי את הלחץ בעת הצורך או בעת תקלה. - לצמצם את האנרגיה הנספגת על ידי המשאבה במקרים בהם המנוע פועל - בעומס קטן. - 50 -

2 (שסתום ויסות לחץ דלק גבוה : וסת לחץ הדלק מותקן ביציאה של משאבת הלחץ הגבוה והוא מופעל ישירות על ידי מחשב ניהול המנוע. תפקידו לווסת ולהגביל את הלחץ הגבוה במסילה המשותפת לפי דרישות המנוע. הווסת בנוי משני חלקים עיקריים : א(חלק מכאני המבטיח לחץ מזערי ומשכך רעידות : כאשר הבוכנה במשאבה עולה הלחץ עולה וכאשר המזרק נפתח הלחץ יורד, תנודות לחץ אלו נספגות ומתבטלות על ידי הכדורית שבווסת. ב(חלק חשמלי שמווסת את הלחץ בהתאם לדרישות המחשב : כאשר הסליל אינו מוזן, הלחץ מתנגד לפעולת הקפיץ ומאפשר יציאת דלק לכיוון קו ההחזרה. הווסת נפתח כאשר הלחץ עולה על 100 בר. כאשר יש דרישה להעלאת לחץ, המחשב מזין את הסליל במתח משתנה, הסליל מושך את הליבה כך שעל הכדורית פועל כוח השווה לסכום כוח הקפיץ וכוח הליבה. באופן זה עולה לחץ הפריקה של הווסת. כאשר יש דרישה להורדת לחץ, המחשב מצמצם את המתח המסופק לסליל והכוח על הכדורית קטן. לחץ הפריקה משתנה בהתאם. כאשר הזנת המתח היא מרבית לחץ הדלק מרבי גם וההפך. שסתום וסת לחץ דלק גבוה )מבנה פנימי( - 51 -

: 3 (מסילה משותפת common rail המסילה המשותפת )פלדה מחושלת( משמשת כמיכל אגירת דלק בלחץ גבוה שמגיע ממשאבת הלחץ. קיבולת המסילה יכולה להשתנות לפי נפח המנוע והמיקום שלה בדרך כלל הוא על ראש המנוע. למסילה שני תפקידים עיקריים שהם : - לשמש כבית קיבול סולר למזרקים )דרך צנרת לחץ(. - לשכך את שינויי הלחץ של הדלק שנגרמים עקב פעולת המשאבה והמזרקים. למסילה המשותפת מחוברים צינורות לחץ כך שאחד מהם הוא צינור אספקת דלק בלחץ מהמשאבה ושאר הצינורות )מספרם כמספר המזרקים במנוע( הם צינורות אספקת דלק למזרקים. בנוסף לכך מותקן בדרך כלל גם חיישן לחץ וטמפרטורה של הדלק ושסתום הגבלת לחץ מכאני. מסילה משותפת )על שמה נקראה מערכת ההזרקה( - 52 -

4 (מזרק דלק :. מזרקים אלו מזרקי הדלק מותקנים בראש הצילינדרים והם מסוג אלקטרומגנטי )מחשב( דרך שני מעגלים מופעלים ישירות באמצעות יחידת הבקרה של ההזרקה חשמליים : מעגל למזרקים 1 ו- 4 - מעגל למזרקים 2 ו- 3-80V לצורך הרמת מחט המזרק ולאחר כל מעגל חשמלי כזה מאפשר קבלת מתח של מכן מתח של 15V לשמירה על המחט מורמת. בכל אחד מהמעגלים קיים קבל אשר צובר את האנרגיה הדרושה לפיקוד המזרקים. מות מתח לסלילי המזרקים הנמצאים במנוחה בין הזרקה לשנייה המחשב שולח פעי ), מה שגורם ליצירת מתח )פעימות אלה הם במתח נמוך שלא מאפשר פתיחת מזרק, מתח זה נאגר בקבל שבתוך המחשב לצורך פתיחת המזרק מושרה בסליל המזרק צינורית שמתחברת למסילה על ידי )לחץ גבוה ) הבאה. המזרק מחובר למעגל הדלק המשותפת, חיבור דלק נוסף מחבר את המזרק למעגל חזרות הדלק. זרם הפיקוד של סליל המזרק על ידי מחשב ניהול המנוע בשלב הרמת המחט, נמשך 0.3 מילישניות. אמפר. המזרק מוזן במתח 80V ובזרם של 20 אמפר, שלב ההרמה בשלב שמירת הפתיחה, המזרק מוזן במתח 15V ובזרם של 12-53 -

ב) עקרון פעולת המזרק )ראה איור בעמוד הבא(: )8( )4(, אל מעבר )10( ואל תא הבקרה הדלק מוזן בלחץ דרך מחבר הלחץ הגבוה דרך צמצם )7(. תא הבקרה )8( מחובר למעגל חזרות הדלק )1( דרך מעבר זליגה )6( אשר נפתח על ידי הסולונואיד החשמלי. )9( גבוה כאשר מעבר הזליגה )6( סגור, הכוח ההידראולי המופעל על טובלן הבקרה )11(, לכן המחט מוצמדת לתושבת שלה בכוח ומונע מהכוח המופעל על מחט המזרק יציאת דלק )הזרקה(. כאשר הסולונואיד מופעל, מעבר הזליגה )6( נפתח. פעולה זו גורמת לנפילת לחץ בתא הבקרה )8( ועקב כך הלחץ ההידראולי על טובלן הבקרה )9( נופל גם הוא. )11(, המחט מתרוממת כאשר הלחץ נופל עד לערך הנמוך מהלחץ הקיים בתא המחט 0.06 מ"מ( והדלק מוזרק דרך נחירי המזרק הגלויים לתוך תא השריפה במנוע. שיטת פתיחת מחט בלתי ישירה זו היא הכרחית בגלל הכוח הגדול הדרוש להרמת המחט )בגלל הלחץ הגבוה( באופן מהיר, שהשסתום החשמלי לא יכול לספק. כאשר המנוע במנועה ואין לחץ דלק במזרק אז המזרק נסגר על ידי קפיץ החט. כמות הסולר המוזרקת תלויה במספר גורמים : ספיקת המזרק - משך הפיקוד החשמלי - לחץ הסולר במסילה המשותפת - זמן ההזרקה יכול לנוע בין 1 ו- 2 מילישניות, לצורך השוואה במשך זמן זה עובר גל הקול מרמקול מערכת שמע מרחק של 33 ס"מ בלבד. המרווח בין הטובלן )9( והבית שלו הוא 0.002 מ"מ, לצורך השוואה שערה של אדם עבה פי 30 יותר מערך זה )0.06 מ"מ(. לחץ הדלק המופעל על מחט המזרק )2000 בר( שווה ללחץ משקל רכב המופעל על ציפורן ביד אדם. היות והמתחים והזרמים במחברי המזרק והמחשב גבוהים, מדידות מתח יבוצעו רק עם מיכשור מתאים )מד מתח או אוסילוסקופ ) ובשום אופן לא בעזרת מנורת ביקורת. בנוסף אסור לחבר מתח 12V להדקי המזרק מחשש הריסת סלילי המזרק. אין לבצע טיפול במערכת הלחץ הגבוה בעת פעולת המנוע, יש להמתי ן כ- 30 שניות לאחר כיבוי המנוע לפני ביצוע טיפול כלשהו )בכדי לשחרר את הלחץ במערכת(. בזמן פעולת המנוע יש להיזהר מסילון דלק אפשרי )נזילת דלק במעגל הלחץ הגבוה ) אשר יכול לגרום לחבלות קשות ביותר. - 54 -

מבנה מזרק דלק במערכת מסילה משותפת - 55 -

פרק שמיני בקרה אלקטרונית למערכות הזרקה דיזל - 56 -

בקרת מערכת הזרקה דיזל EDC Electronic Diesel Control הבקרה האלקטרונית במנוע דיזל אחראית על ניהול מערכות המנוע השונות ובעיקר בקרת הזרקת הדלק. מערכת זו דומה למערכת הבקרה במנוע בנזין, וניתן לחלק אותה לשלוש תת-מערכות שונות : - חיישנים למדידת ערכים שונים. - מחשב לצורך ניהול המערכת )עיבוד נתונים(. - מפעילים שתפקידם להמיר פקודות חשמליות לפקודות מכאניות. מחשב ניהול מנוע כולל חיישנים ומפעילים במנוע הזרקת סולר ישירה: 13.חיישן לחץ יתר 1.משאבת דלק עזר חשמלית 14.חיישן תזמון 2.מדחס מערכת בקרת אקלים 15.חיישן סל"ד 3.שסתום אפנון EGR 16.מהירות המכונית 4.מד סל"ד 17.מצבר 5.מניפת מקרן מנוע 18.מתג לחץ ארבע דרגות 6.יחידת בקרת מצתי להט 19.יחידת בקרת FIAT CODE 7.פוטנציומטר דוושת האצה 20.שקע אבחון תקלות )דיאגנוסטיקה( 8.מתגי דוושות המצמד והבלם 21.וסת לחץ דלק 9.חיישן לחץ דלק 22.מזרקים 10.מד זרימת אויר+חיישן טמפרטורת אויר יניקה 23.נורית אזהרה מצתי להט 11.חיישן טמפרטורת נוזל קירור מנוע 24.נורית תקלת מערכת הזרקה 12.חיישן טמפרטורת דלק - 57 -

חיישנים עיקריים במערכת 1 (חיישן מהירות גל ארכובה : חיישן זה מותקן על המנוע )או על גיר( מול זר שיניים שמותקן על גלגל התנופה. החיישן הוא מסוג השראתי מגנטי שמכיל סליל, ליבה ומגנט קבוע. כאשר עוברת שן מול החיישן יש השראה מגנטית ונוצר מתח בחיישן, כאשר אין שן ממולו אז המתח נופל. מידע זה מועבר למחשב ומומר למהירות סי בובי מנוע. על גלגל התנופה חסרות שתי שיניים שמצביעות על נמ"ע בצילינדר הראשון. החיישן הוא בעל מחבר חשמלי של 2 או 3 פינים, במקרה של 2 פינים אז אחד מינוס יציאה והשני פלוס. כאשר יש חוט שלישי הוא משמש למניעת הפרעות אלקטרומגנטיות חיצוניות והוא מחובר להארקה )מינוס(. במקרים מסוימים אפשר למצוא חיישן 3 מגעים שהוא מסוג הול HALL ששיטת העבודה ומתח המוצא שלו שונים מהחיישן ההשראתי. חיישן הול הוא בעל 3 פינים אשר אחד הוא הזנת מתח )פלוס(, השני מחובר להארקה והשלישי הו סיגנל מוצא למחשב. מתח היציאה של החיישן הוא מתח ריבועי. חיישן הול ניתן למצוא גם על גל הזיזים שמשמש כחיישן ייחוס לצורך זיהוי מהלך העבודה בצילינדר 1 ועל ידי כך לסנכרן את סדר ההזרקה. - 58 -

2 (חיישן לחץ גדישה : חיישן זה מותקן על קו היניקה של המנוע כאשר תפקידו למדוד את לחץ האויר המוגדש למנוע. ערך הלחץ הנמדד משמש את המחשב לויסות לחץ הגדישה של הטורבו ולחישוב זמן ההזרקה. החיישן הוא מסוג פייזואלקטרי אשר יכול לשנות את מתח היציאה שלו בהתאם ללחץ המופעל עליו)גביש שמתעוות מהלחץ ובכך משנה את התנגדותו החשמלית(. מתח המוצא של החיישן עולה עם עליית הלחץ. החיישן כולל ג ם בדרך כלל חיישן למדידת טמפרטורת אויר היניקה לצורך חישוב צפיפות האויר. חיישן הטמפרטורה הוא נגד NTC שמעלה את התנגדותו עם ירידת הטמפרטורה. 3 (חיישן מצב דוושת תאוצה : חיישן זה מותקן על דוושת התאוצה לצורך מדידת מיקום הדוושה אשר משתנה לפי דרישות הנהג. החיישן הוא מסוג פוטנציומטר כך שמתח המוצא שלו גדל ככל שמהלך הלחיצה על הדוושה גדל. הוא מכיל פוטנציומטר שני לצורך גיבוי ואיתור תקלות, ומתח המוצא שלו הוא חצי מהפוטנציומטר הראשון. חיישן זה הוא הקשר בין הנהג למנוע, כי במערכות אלו אין כבל שמחובר למשאבה אלה המחשב מ גדיל את זמן ולחץ ההזרקה לצורך הגברת סיבובי המנוע. - 59 -

4 (חיישן מד כמות אויר : חיישן זה מותקן על צינור היניקה של הטורבו )ליד מסנן האויר ) והוא מסוג רדיד מחומם film( )hot. תפקידו למדוד את מסת האויר הנכנסת למנוע. פעולתו של החיישן מבוססת על דיאפרגמה מחוממת ה נתונה במובל המדידה דרכו זורם האויר הנכנס למנוע. דיאפרגמה זו מחוממת על יד נגד מחומם שמופעל ממחשב ניהול המנוע בטמפרטורה קבועה של 120 צלזיוס מעל לטמפרטורת אויר היניקה.המסה של האויר הזורמת דרך החיישן נוטה לסלק חום )לקרר( מהדיאפרגמה. לכן בכדי לשמור על הטמפרטורה הקבועה של הדיאפרגמה מוזרם זרם מסוים דרך נגד החימום. זרם זה, הנמצא ביחס ישר למסת האויר, נמדד בעזרת מעגל חשמלי בחיישן, ונשלח למחשב הניהול בצורת מתח המשקיף את מסת אויר הנכנסת למנוע. המחשב נעזר בנתון מסת האויר לצורך חישוב יחס מיחזור גזי הפליטה )EGR( ולהגבלת העשן הנפלט בעת האטה או תאוצה על ידי תיקונים בספיקת הסולר המוזרקת. מד כמות האויר כולל בתוכו חיישן למדידת טמפרטורת אויר היניקה. - 60 -

4 (חיישן לחץ דלק : חיישן זה מותקן במרכז המסילה המשותפת והוא בודק באופן רציף את לחץ הדלק השורר במסילה. הנתון שלו משמש את המחשב כמשוב בדיקה והשוואה בין לחץ הסולר הרצוי והמצוי. מבחינה חשמלית דומה חיישן זה לחיישן לחץ הגדישה. נתון לחץ הדלק משמש את המחשב לצורך ויסות לחץ ההזרקה וחישוב משך ההזרקה. 5 (חיישן טמפרטורת נוזל קירור: חיישן זה מותקן על בית התרמוסטט של מעגל הקירור והוא מודד באמצעות תרמיסטור NTC את טמפרטורת נוזל הקירור. עם עליית הטמפרטורה התנגדות החיישן יורדת. החיישן משמש את המחשב לצורך תיקון זמן ההזרקה לפי טמפרטורת המנוע ולצורך הפעלת מאווררי הקירור. 6 (חיישן טמפרטורת סולר : הוא מסוג NTC ומותקן בקו ההחזרה של הדלק לצורך מ הסיגנל שלו משמש את המחשב לבקרת טמפרטורת הסולר צורך(. דידת טמפרטורת הסולר. )הפעלת נגד חימום בעת 8 (חיישן לחץ אטמוספרי : נמצא בדרך כלל בתוך מחשב הניהול ותפקידו למדוד את הלחץ האטמוספרי בכדי לבצע תיקון של הערך הנמדד במד כמות האויר ושל נתוני הייחוס של זרימת גזי.EGR 9 (מתגי דוושת בלם ומצמד : על דוושת הבלם מותקן מתג )יוניט אור בלם ) ששולח אות למחשב בזמן לחיצה על הדוושה. אות זה משמש את המחשב למטרות הבאות : - להבין שקיים מצב של תאוטה )ניתוק הזרקה( - לבדיקת סבירות האות המגיע מפוטנציומטר דוושת התאוצה. מתג דומה מותקן על דוושת המצמד שמדווח למחשב על מצבי החלפת הילוכים לצורך הפחתת העשן הנפלט בזמן זה. - 61 -

מחשב בקרת המנוע תפקידו העיקרי של מחשב בקרת המנוע הוא חישוב רגע תחילת ההזרקה ומשך זמן ההזרקה באופן מדויק בהתייחס לתנאים הקיימים )טמפרטורות, לחצים...(. את החישוב ה זה מבצע המחשב בעזרת נתונים שהוא מקבל מהחיישנים השונים, מעבד נתונים אלו ומוציא פקודות שונות למפעילים השונים. למחשב הבקרה תפקידים משניים לא פחות חשובים : בקרת כמות הדלק המוזרקת : את כמות הדלק שיש להזריק מחשבת יחידת הבקרה בהתאם לאותות המגיעים מפוטנציומטר דוושת התאוצה, ממד מסת האויר ומחיישן סיבובי המנוע. התזמון וסדר ההזרקה נקבעים בעת התנעת המנוע באמצעות אותות המתקבלים מחיישן הסל "ד ומחיישן גל הזיזים )שלב הסינכרון בזמן ההתנעה ), לאחר ההתנעה תזמון ההזרקה מתבצע על ידי חיישן הסל"ד וסדר ההזרקה הקיים. המחשב יכול לנת ק את ההזרקה כמו במקרה של סיבובי מנוע מכסימליים או לחץ דלק נמוך מדי או גבוה מדי. בקרת קידום ההזרקה : המחשב קובע את ערך קידום ההזרקה בעיקר על בסיס כמות הדלק שיש להזריק לצילינדר. לאחר מכן, קידום ההזרקה מקבל נתוני תיקון לפי טמפרטורת נוזל הקירור וסל"ד המנוע. בקרת לחץ ההזרקה : בדיקת לחץ ההזרקה חשובה ביותר כי היא משפיעה על : - כמות הדלק המוזרקת במהלך זמן הזרקה נתון. - הריסוס המושלם של הדלק המוזרק. - ההשהיה בין ההפעלה החשמלית של המזרק לבין ההתחלה המעשית והסיום של ההזרקה. לכל הפרמטרים האלה יש השפעה משמעותית על התנהגות המנוע, במיוחד בכל הקשור להספק, פליטת המזהמים ועוצמת הרעש. המחשב מפעיל את וסת לחץ הדלק על בסיס העומס הפועל על המנוע, כדי להבטיח לחץ מיטבי בכל תנאי פעולת המנוע. כאשר טמפרטורת המנוע נמוכה לחץ ההזרקה מתוקן על בסיס טמפרטורת נוזל הקירור. - 62 -

בקרת משאבת עזר חשמלית : מחשב הבקרה מזין את המשאבה במתח חשמלי בזמן ההתנעה ובזמן פעולת המנוע. הוא יכול לנתק את הזנת המתח למשאבה במקרים הבאים : - לאחר שמתג ההתנעה סובב למצבON למשך פרק זמן מסוים והמנוע לא הותנע. - אם מתג ההתמדה הופעל )בזמן חבטה או תאונה(. בקרת ההזרקה בזמן תאוטה : כאשר המחשב מקבל מידע מפוטנציומטר דוושת התאוצה על שחרור הדוושה הוא מנתק את הזרקת הדלק לצורך בלימת מנוע,חיסכון בדלק והפחתת פליטת מזהמים. לפני שסל"ד המנוע מגיע למהירות סרק הזרקת הדלק מתחדשת. בקרת מהירות סרק : מחשב הניהול מבקר את פעולת וסת הדלק ומשנה את זמני הפתיחה של המזרקים כדי לשמור על סיבובי סרק יציבים על פי אותות המתקבלים מחיישן הסל "ד ומחיישן טמפרטורת נוזל הקירור. לפעמים מתחשב המחשב גם במתח המצבר. בקרת טמפרטורת נוזל הקירור של המנוע : יחידת הבקרה מקבלת את נתון טמפרטורת נוזל הקירור באופ ן רציף על ידי חיישן טמפרטורת המנוע. כאשר הטמפרטורה עולה לערך מסוים המחשב מפעיל את מאווררי המנוע לצורך קירור. אם הטמפרטורה עולה יותר אז המחשב מקטין את כמות הדלק המוזרקת לצורך הפחתת ההספק. בקרת טמפרטורת הדלק : אם טמפרטורת הדלק עולה על רמה מסוימת )110 צלזיוס( יחידת הבקרה מפחיתה את לחץ הדלק על ידי הווסת ומשאירה את זמני ההזרקה ללא שינוי. בקרת מצתי הלהט : המחשב שולט בפעולת מצתי הלהט כדי שהטמפרטורה בתאי השריפה תהיה ברמה המסייעת לבעירה העצמית של הדלק בזמן התנעה. הפעלת המצתים מתחילה לפני ההתנעה )קדם חימום ) ויכולה להימשך גם לאחר ההתנעה )חימום נוסף ) בהתחשב בטמפרטורת נוזל הקירור של המנוע. בקרת מיחזור גזי פליטה : EGR המחשב פותח וסוגר את שסתום מיחזור גזי הפליטה על בסיס נתונים מחיישן הסל "ד, טמפרטורת נוזל הקירור, עומס מנוע ולחץ אטמוספרי. לפי מידע זה המחשב מחליט מה היא כמות הגזים שיש למחזר. - 63 -

בקרת לחץ גדישה )טורבו( : החשב מחליט מה הוא לחץ הגדישה המתאים בכל רגע ולפי זה הוא מפעיל את שסתום הפריקה של הטורבו או מנתק אותו. המחשב מקבל משוב לגבי לחץ הגדישה מחיישן לחץ הטורבו. בקרת מערכת מיזוג האויר : יחידת הבקרה של המנוע מנהלת גם את פעולת שילוב המצמד האלקטרומגנטי של מדחס המזגן. היא מבצעת פעולה זו על פי מערכת שיקולים לוגיים שכוונתם למנוע תנאי פעולה שעלולים להשפיע לרעה על ביצועי המנוע. כשמפעילים את מדחס המזגן, יחידת הבקרה מגדילה את כמות הדלק המוזרקת בזמן פעולה בסרק כדי שהמנוע יוכל לעמוד בדרישה לתוספת ההספק. פעולת המדחס מופסקת על ידי המחשב כאשר יש דרישה להספק גבוה או כאשר טמפרטורת נוזל הקירור גבוהה מדי. בקרת פעולת משבת מנוע )immobilizer( : המחשב יכול לשמש גם כמערכת למניעת גניבה בכך שהוא לא מפעיל את מזרקי הדלק כאשר אין זיהוי של מפתח הרכב. אבחון תקלות עצמי : המחשב כולל אופציה לאבחון תקלות עצמי, מערכת זו בודקת את פעולת החיישנים והמפעילים במנוע ואם היא מזהה תקלה היא רושמת זאת בזיכרון לצורך הקלת האבחון על ידי הבודק. במצבי תקלה מסוימים, כמו תקלה בויסות לחצי הדלק, המחשב יכול להגביל את סיבובי המנוע עד ל 3000 סל"ד בכדי לאפשר הגעה למוסך. - 64 -

המפעילים במערכת ההזרקה את אופן הפעולה של המפעילים במערכת הסברנו בפרקים הקודמים, החשובים אשר נשלטים על ידי מחשב ניהול המנוע : לכן נזכיר כאן את 1 (וסת לחץ דלק 2 (סולונואיד ניתוק בוכנה שלישית במשאבת דלק 3 (מזרקי דלק 4 (משאבת דלק חשמלית 5 (שסתום הפעלת EGR 6 (שסתום בקרת טורבו 7 (מצתי חימום 8 (מאווררי קירור מנוע - 65 -

פרק תשיעי איתור תקלות במערכות הזרקה ישירה דיזל - 66 -

איתור ואבחון תקלות ברכבי דיזל חדישים מותקנת במקביל למערכת ההזרקה, מערכת בקרה ואבחון תקלות אשר נקראת EOBD ברכבים אירופאים או OBDII ברכבים אמריקאיים. תפקידה של מערכת זו הוא לבדוק באופן רציף את פעולת מערכת ההזרקה, ולהודיע לנהג על כל תקלה שיכולה לגרום לפליטת מזהמים מוגזמת. המערכת האירופאית מותקנת בכל רכבי הדיזל אשר יוצרו באי רופה משנת ייצור 2003 והלאה. התקן מחייב המצאות מחבר אבחון בעל 16 פינים בדומה לרכבי בנזין. EOBD European On Board Diagnostics OBDII On Board Diagnostics 2 כאשר מערכת EOBD מזהה תקלה מסוימת באחד החיישנים או המפעילים של מערכת ההזרקה, נדלקת נורית אבחון מ נוע בלוח השעונים. במקרים מסוימים המערכת יכולה להגביל את ביצועי המנוע לצורך הגעה למוסך home(.)limp מערכת EOBD למנועי דיזל דומה למערכת EOBD במנועי בנזין, היא שומרת קוד תקלה בזיכרון מחשב ניהול המנוע בכל פעם שהיא מזהה בעיה של פליטת מזהמים. קוד התקלה במנוע דיזל בנוי באותה צורה של קוד תקלה במנוע בנזין. - 67 -

דוגמה לקוד תקלה במנוע טורבו דיזל : -תלונת לקוח : נורית אבחון דולקת )אין תופעות מיוחדות עוברים את גבול ה- 3000 סל"ד(. או סיבובי מנוע לא -בבדיקת מחשב נמצא קוד תקלה P0234. -קוד תקלה זה מציין )לפי תקן )EOBD : Engine over boost condition והכוונה היא שהמנוע פועל במצב לחץ יתר )לחץ גדישת טורבו מעל המותר(. -במקרה כזה הנהג לא מרגיש בעיה אך נורית אבחון המנוע דולק. לחץ הגדישה הגבוה יכול לגרום להספק מנוע משופר במקצת אך מצד שני הוא מעמיס את חלקי המנוע ואת צנרת הגדישה. -במערכות הזרקה חדישות המחשב יכול להגביל את סל"ד המנוע עד 3000 בכדי למנוע נזקים במנוע או לפליטת מזהמים מיותרת. סל"ד -תקלה כזו יכולה להיגרם מכמה סיבות : - שסתום wastegate תקוע )דיאפרגמה לא תקינה(. - שסתום חשמלי להפעלת שסתום wastegate לא תקין. - חיבור צנרת פיקוד ואקום בצורה לא נכונה. -לאחר תיקון הבעיה יש למחוק את התקלה מזיכרון המחשב לצורך כיבוי נורית אבחון המנוע. - 68 -

דוגמה לקוד תקלה במנוע טורבו דיזל : -תלונת לקוח : רכב מעשן שחור ולא סוחב )חנוק(. -בבדיקת מחשב נמצא קוד תקלה P0402. -קוד תקלה זה מציין )לפי תקן )EOBD : Exhaust gas recirculation flow excessive detected כלומר זרימת גזים ממוחזקים EGR גבוהה מדי. -במקרה כזה הרבה גזי פליטה נכנסים לסעפת היניקה דרך שסתום ה- EGR וגורמים לירידת הספק המנוע ולעשן יתר בגלל שינוי יחס תערובת הדלק. -הסיבות לתקלה כזו יכולות להיות : -שסתום EGR תקוע במצב פתוח. -חיבורי צנרת ואקום לשסתום בצורה לא נכונה. -לאחר סידור הבעיה יש למחוק תקלה מזיכרון המחשב לצורך כיבוי נורית אבחון המנוע. - 69 -

תרשים זרימה לבדיקת פליטת עשן שחור מנוע פיאט מסילה משותפת - 70 -

תרשים זרימה לבדיקת צלצולי מנוע מנוע פיאט מסילה משותפת - 71 -

מדידת פרמטרים במנוע 2.0 ליטר HDI מסילה משותפת )סיטרואן( : מערכת הזרקה SIEMENS SID801 - הנתונים לפי הוראות יצרן למנוע תקין בסיבובי סרק Engine speed 760-800 סל"ד סיבובי סרק Crankshaft-camshaft syncronising YES סינכרון גל ארכובה-גל זיזים Fuel pressure reference 210-240 בר לחץ דלק רצוי Fuel pressure measured 210-240 בר לחץ דלק מצוי )נמדד( Pressure regulator OCR % 12-18 OCR וסת לחץ דלק Output injected mg/cp 5-7 מנת דלק Injector flow regulation cyl.1 %100-+40 תיקון זרימת מזרק 1 Injector flow regulation cyl.2 %100-+40 תיקון זרימת מזרק 2 Injector flow regulation cyl.3 %100-+40 תיקון זרימת מזרק 3 Injector flow regulation cyl.4 %100-+40 תיקון זרימת מזרק 4 Injector voltage 50-64 וולט מתח מזרק Air flow reference mg/cp 200-240 זרימת אויר )ערך רצוי( air flow measured mg/cp 200-240 זרימת אויר )ערך מצוי( EGR value OCR % 55-80 EGR שסתום OCR EGR throttle electrovalve OCR % 9-70 OCR שסתום מצערת EGR Pre-injection advance -11 / -9 מעלות קידום הזרקה מוקדמת Main injection advance 4 3 מעלות קידום הזרקה עיקרית Injection time 0.6 0.4 מילישניות זמן הזרקה temp. Engine coolant 80-90 צלזיוס טמפ' נוזל קירור Fuel temp. 30-45 צלזיוס טמפ' דלק )סולר( Atmospheric 600-1200 מיליבר לחץ אטמוספרי pressure - 72 -

בדיקת פרמטרים למנוע 2.0 מערכת :BOSCH EDC15 ליטר HDI - הבדיקה בוצעה למנוע מסילה משותפת תקין ב- 3000 סיבובי מנוע ללא עומס )רכב לא בנסיעה(. בדיקה בזמן סיבובי סרק מצורפת לצורך השוואה. 803 סל"ד 729.4 ma 12 מעלות 1 מעלות לא 1012 מיליבר 1029 מיליבר 95% 1012 מיליבר 64.6 צלזיוס 34 צלזיוס 33 צלזיוס 247.1 mg/cp 329 בר 80.2 וולט 8 mm3/stroke 53% 64% 3084 סל"ד 1082.4 ma 38 מעלות 8 מעלות כן 1388 מיליבר 1388 מיליבר 89% 1012 מיליבר 57.6 צלזיוס 33 צלזיוס 35 צלזיוס 688.2 mg/cp 651 בר 79.4 וולט 9 mm3/stroke 5% 5% מהירות מנוע זרם מסופק לווסת לחץ דלק קידום קדם-הזרקה )הזרקה ראשונית( קידום הזרקה עיקרית ניתוק בוכנה שלישית במשאבה לחץ טורבו נמדד לחץ טורבו מחושב )נדרש( OCR שסתום חשמלי טורבו לחץ אטמוספרי טמפ' נוזל קירור טמפ' אויר יניקה טמפ' דלק כמות אויר נמדדת לחץ דלק במסילה מתח במזרק מנת דלק מוזרקת EGR שסתום OCR EGR שסתום פרפר OCR - 73 -

פרק עשירי משאבות סולר טוריות ורוטוריות - 74 -

משאבת הזרקה טורית 1. מיכל דלק 2. משאבת הזנה 3. מסנן דלק 4. משאבת הזרקה טורית 5. גלגלת הנעה למשאבת ההזרקה 6. מנוף קיצוב דלק )דוושת גז( 7. מזרק דלק 8. קו עודפי דלק 9. מצת להט 10. מצבר 11. מתג התנעה 12. ממסר בקרת חימום מוקדם - 75 -

עקרון פעולה משאבת הזרקה טורית - 76 -

משאבת הזרקה רוטורית LUCAS - 77 -

מנגנון קידום הזרקה במשאבה רוטורית LUCAS - 80 -

גומיות אטימה במשאבת LUCAS - 81 -

משאבת הזרקה רוטורית BOSCH - 82 -