Raildrukregeling

De volgende componenten behoren tot het common-railsysteem en beïnvloeden de raildrukregeling:

• Hogedrukpomp (HDP)
  
• Raildrukregelklep (DRV)
  
• Volumeregelklep (MRV)
  
• Raildruksensor (RDS)
  
• Hogedrukreservoir (rail)
  
• Hogedrukleidingen
  
• Verstuivers
  

Van belangrijke invloed op de raildrukregeling is natuurlijk ook de brandstofvoorziening van het hogedruksysteem. Wanneer de brandstofopvoerdrukregeling niet correct functioneert, is een optimale werking van de raildrukregeling ook niet mogelijk!

Afhankelijk van de motorvariant worden verschillende varianten van componenten toegepast, zie de volgende tabel:

Werking

De hogedrukpomp genereert permanent de systeemdruk in de rail. Voor de inregeling van de juiste raildruk worden twee stellers gebruikt (twee-steller-concept):

• Raildrukregelklep
  
• Hoeveelheidsregelklep
  

De juiste druk in de rail wordt afhankelijk van het bedrijfspunt door een van de volgende drie mogelijke regelwijzen verkregen:

• Drukregeling door de raildrukregelklep:
  De hogedrukpomp brengt voortdurend brandstof onder hoge druk in de rail. De raildrukregelklep voert het teveel aan brandstof dat in de rail wordt gebracht af in de retourleiding en stelt zo de gewenste raildruk in. Hoe hoger de aanstuurstroom, hoe hoger de raildruk is.
  De volumeregelklep is daarbij ingesteld op maximale afgifte.
  
• Volumeregeling door de volumeregelklep:
  de volumeregelklep laat vanaf de lagedrukzijde slechts zoveel brandstof in de hogedrukpomp stromen als voor het opbouwen van de gewenste raildruk noodzakelijk is. De cilinders in de hogedrukpomp worden daarbij niet volledig met brandstof gevuld. Hoe hoger de aanstuurstroom, hoe lager de raildruk is.
  De raildrukregelklep wordt daarbij niet voor de maximale druk bekrachtigd. De raildrukregelklep wordt iets sterker bekrachtigd, als voor de instelling van de voorgeschreven druk nodig is.
  
• CPC-regeling (Coupled Pressure Control) door raildruk- en volumeregelklep samen:
  Bij zeer kleine inspuithoeveelheden < circa 4 mg (bij afremmen op de motor) is het nodig dat de DRV een beetje brandstof uit het hogedruksysteem laat ontsnappen. Dit omdat de hogedrukpomp niet in staat is om een absolute nulopbrengst te leveren terwijl hij draait. Dat betekent dat de hogedrukpomp ook bij gesloten volumeregelklep brandstof in het hogedruksysteem pompt. Dat zou tot een te hoge raildruk en daarmee tot een regelafwijking leiden.
  

De regelwijzen zijn actief bij de volgende bedrijfspunten:

• bij het starten van de motor is altijd de drukregeling actief
  
• Bij draaiende motor:
  
  • Bij koelvloeistoftemperaturen onder ongeveer 1 °C is altijd de drukregeling actief
    
  • Bij koelvloeistoftemperaturen van 15 °C is altijd de volume-/CPC-regeling actief
    

Afhankelijk van de motorvariant wordt met verschillende maximale-raildrukken gewerkt, zie de volgende tabel:

Raildrukbewaking

De raildruk wordt tijdens het starten van de motor en tijdens het draaien hiervan door een vergelijking van de richtwaarde en de actuele waarde gecontroleerd. De raildruksensor zendt de actuele waarde naar de DDE. De richtwaarde wordt door de DDE afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden berekend. Wanneer de DDE een ontoelaatbare afwijking tussen werkelijke en richtwaarde vaststelt, wordt in het storingsgeheugen een storing opgeslagen:

Een ontoelaatbare afwijking van de raildruk ten opzichte van de richtwaarde kan de volgende oorzaken hebben:

• Uitwendige invloeden zoals onvoldoende brandstoftoevoer, verstopt brandstofretoursysteem, lucht in het brandstofsysteem
  
• Uitwendige lekkages aan de componenten van het common-railsysteem
  
• Volumeregelklep opent niet of blijft haken
  
• Inwendige lekkages in het common-railsysteem, bijv.
  
  • in de hogedrukpomp (bijv. versleten plunjer)
    
  • aan de raildrukregelklep (stuurt een te kleine of te grote hoeveelheid via de retourleiding terug)
    
  • aan de verstuivers (sturen een te grote hoeveelheid via de retour weg)
    

Handeling bij storing

Wanneer de DDE een ontoelaatbare afwijking in de regeling van de raildruk vaststelt, wordt als eerste maatregel de inspuithoeveelheid beperkt: indien de afwijking in de regeling daardoor niet kan worden opgeheven of tot een kleine afwijking worden beperkt, slaat de motor bij een te lage raildruk af. Wanneer een te lage raildruk bij de motorstart wordt herkend, is het starten van de motor niet mogelijk.

Beknopte beschrijving van het onderdeel

Hogedrukpomp

De hogedrukpomp CP4.1 is een radiaalplunjerpomp met één cilinder. De as van de hogedrukpomp heeft twee nokken, die de zuiger bedienen.

De hogedrukpomp wordt door de distributieketting van de motor aangedreven. Omdat de distributieketting zich achterop de motor bevindt, is de hogedrukpomp eveneens achter aan de motor gemonteerd.

Raildruksensor

De raildruksensor detecteert de brandstofdruk in de rail en dient als sensor voor de bepaling van de hoeveelheid en de raildrukregeling. De raildruksensor is op het voorste uiteinde van rail gemonteerd.

De DDE-regeleenheid voorziet de raildruksensor van massa en een voedingsspanning van 5 V.

De raildruk komt via een boring in de sensor bij een membraan met een sensorelement. De vervorming van het membraan wordt via het sensorelement in een elektrische spanning omgezet en aan de DDE doorgegeven. Het spanningssignaal stijgt lineair bij toenemende raildruk. De aanpassing van de raildruksensor wordt via de applicatie van verschillende referentielijnen gerealiseerd.

Handeling bij storing

Wanneer de DDE op de raildruksensor een storing herkent, geeft de DDE een vervangingswaarde af en begrenst de inspuithoeveelheid.

Raildrukregelklep

De raildrukregelklep is een elektrisch aangestuurde klep die op het achterste uiteinde van de rail is gemonteerd.

Bij actieve drukregeling stuurt de DDE de raildrukregelklep met verschillende pulsverhoudingen aan, om de door de DDE berekende vereiste raildruk in te stellen. De overtollige brandstof wordt door de raildrukregelklep in de retourleiding geleid.

De raildrukregelklep laat afhankelijk van de aansturing meer of minder brandstof vanaf de hogedrukzijde in de nagenoeg retourleiding stromen. Hoe meer brandstof in de retour stroomt, hoe lager de drukopbouw aan de hogedrukzijde is.

Afbeelding 1: Doorsnede DRV3.2

Door de aansturing van de raildrukregelklep wordt de spoel bekrachtigd. Daardoor wordt de ankerplaat aangetrokken en de drukpen perst de kogelklep in de klepzitting. Des te sterker de kogelklep in de klepzitting gedrukt wordt, des te minder brandstof kan er in de retour stromen.

Hoe de pulsverhouding, aanstuurstroom, drukopbouw en volumestroom samenhangen, is uit de volgende tabel zichtbaar:

Wanneer de raildrukregelklep stroomloos is, is de klep geopend. Dat betekent dat de raildruk dan volledig wordt afgebouwd.

Vanwege de verschillende maximale raildrukken in de N47-varianten worden verschillende varianten raildrukregelkleppen gemonteerd, zie de volgende tabel:

De werking van de raildrukregelklepvarianten is in principe gelijk, de varianten verschillen door hun aanpassing aan de drukken alleen qua constructie.

Handeling bij storing

Wanneer de aansturing van de raildrukregelklep is onderbroken of er een kortsluiting naar massa is, schakelt de motor uit.

Wanneer de DDE op de raildruksensor een storing herkent, begrenst de DDE de inspuithoeveelheid, en schakelt over op volumeregeling.

Hoeveelheidsregelklep

De volumeregelklep is een elektrisch aangestuurde klep die op de hogedrukpomp is gemonteerd. De DDE stuurt de volumeregelklep bij actieve hoeveelheidsregeling aan met verschillende pulsverhoudingen om de door de DDE berekende vereiste raildruk in te stellen.

De volumeregelklep laat vanaf de lagedrukzijde brandstof in de hogedrukpomp stromen en stelt zo de gewenste raildruk in. Hoe minder brandstof de hoeveelheidsregelklep in de hogedrukzijde laat stromen, hoe minder de cilinder van de hogedrukpomp wordt gevuld. Als gevolg daarvan wordt minder raildruk opgebouwd.

Pulsverhouding, aanstuurstroom, drukopbouw en volumestroom door de klep houden op de volgende manier verband met elkaar:

Handeling bij storing

Wanneer de aansturing van de raildrukregelklep is onderbroken of er een kortsluiting naar massa is, gaat de volumeregelklep naar maximaal. De DDE herkent de storing, begrenst de inspuithoeveelheid en schakelt om naar drukregeling.

Bij een kortsluiting naar plus wordt de motor uitgeschakeld.

Verstuivers

Afhankelijk van de motorvariant worden magneetklep- of piëzo-verstuivers gebruikt, zie de volgende tabel:

Onafhankelijk van het type verstuiver worden de verstuivers continu gevoed met de in de rail heersende brandstofdruk. Pas door de elektrische aansturing door de DDE-regeleenheid wordt de brandstof in de verbrandingskamer gespoten.

Elektrische aansturing

De leidingen van de High Side P_MVH (magneetklep), resp. P_PIH (piëzo) zijn in de DDE-regeleenheid intern gebrugd, iedere injector is echter via een eigen pin en een draad met de DDE-regeleenheid verbonden.

Attentie!

wanneer een storing optreedt aan de High Side, dan kan de storingsoorzaak door de verbonden bedradingen in één van de betreffende draden liggen. In dit geval vallen alle injectoren uit.

Storingzoeken aan magneetklep-verstuivers

Voor een volledige diagnose van de magneetklep-verstuivers staan de volgende mogelijkheden ter beschikking:

• Elektrische diagnose: Storingsgeheugen-informatie
  
• Elektrische diagnose: Meting van de weerstand van de spoelen
  
• Regelaar regelmatig toerental
  
• Meting van het retourvolume met meetinstrument
  

Storingzoeken aan piëzo-verstuivers

Voor een volledige diagnose van de piëzo-verstuivers staan de volgende mogelijkheden ter beschikking:

• Elektrische diagnose: Storingsgeheugen-informatie
  
• Elektrische diagnose: Meting van de weerstand van de piëzo-elementen
  
• Regelaar regelmatig toerental
  

De meting van retourvolume is bij piëzo-verstuivers op dit moment niet mogelijk. Bij piëzo-verstuivers is het retourvolume aanzienlijk lager dan bij magneetklep-verstuivers.

Attentie!

Bij motor met piëzo-verstuivers staat de opvoerdruk in de brandstofretourleiding! Dat is voor de werking van de piëzo-verstuivers nodig.

Aanwijzingen voor de service

Vervangen van de hogedrukpomp

Wanneer de hogedrukpomp wordt vervangen, moet de adaptatie van de elektrische brandstofpomp worden teruggezet, zie overeenkomstige servicefunctie.

Vervangen van verstuivers

Wanneer één of meerdere verstuivers moet(en) worden vervangen, moet de adaptatie inspuithoeveelheid verstuivers worden uitgevoerd, zie bijbehorende servicefunctie.

Vervangen van de raildrukregelklep

Wanneer de raildrukregelklep wordt vervangen, moet de adaptatie van de raildrukregelklep worden teruggezet, zie overeenkomstige servicefunctie.