Rail-trycksreglering

Följande komponenter hör till Common Rail- systemet och påverkar railtryckregleringen:

Högtryckspumpen (HDP)
Railtrycksregleringsventil (DRV)
Mängdregleringsventil (MRV)
Rail-tryckgivare (RDS)
Högtrycksackumulator (Rail)
Högtrycksledningar
Spridare

En viktig inverkan på rail-trycksregleringen har naturligtvis även högtryckssystemets bränsletillförsel. Om regleringen av frammatningstrycket inte fungerar felfritt, kan inte heller rail-trycksregleringen fungera korrekt!

Beroende på motorvarianten används delvis olika varianter av komponenterna, se följande tabell:

Motor	DRV	HDP	Spridare
N47uL	DRV2U	CP4.1	Magnetventil
N47oL	DRV3.2	CP4.1	Piezo
N47TOP	DRV3.3	CP4.1H	Piezo

Funktion

Högtryckspumpen genererar kontinuerligt systemtryck i railen. För regleringen till rätt rail-tryck används två regulatorer (tvålägeskoncept):

Rail-trycksjusteringsventil
Mängdregleringsventil

Det rätta trycket i railen ställs, beroende på driftskedet, in genom ett av följande tre möjliga regleringssätt:

Tryckreglering genom railtryck- regleringsventilen:
Högtryckspumpen tillför kontinuerligt bränsle med högt tryck till railen. Railtryckregleringsventilen styr det överflödiga bränslet i railen till returen och ställer på sätt sätt in önskat railtryck. Ju högre styrströmmen är, desto högre är railtrycket.
Mängdregleringsventilen är därmed inställd på full matning.
Mängdreglering genom mängdregleringsventilen:
Mängdregleringsventilen låter bara så mycket bränsle strömma in i högtryckspumpen från lågtryckssidan, som behövs för att bygga upp önskat railtryck. Cylindern i högtryckspumpen fylls alltså inte helt med bränsle. Ju högre styrströmmen är, desto lägre är railtrycket.
Rail-tryckregleringsventilen försörjs inte med ström för maximalt tryck. Rail-tryckregleringsventilen försörjs med något starkare ström än vad som vore nödvändigt för att ställa in ett börtryck.
CPC-reglering (Coupled Pressure Control) genom railtryck- och mängdregleringsventilen samtidigt:
Vid mycket små insprutningsmängder < ca 4 mg (bensinfrånkopplingsdrift) måste tryckreglerventilen avleda en aning bränsle från högtryckssystemet. Anledningen är att högtryckspumpen inte klarar nollmatning. Det betyder att högtryckspumpen transporterar bränsle till högtryckssystemet även när mängdreglerventilen är stängd. Därmed skulle rail-trycket bli för högt och regleravvikelser uppstå.

Regleringssätten är aktiva i följande driftskeden:

När motorn startas är tryckregleringen alltid aktiv
När motorn är i gång:
- Om en kylvätsketemperatur på 1 °C underskrids, är tryckregleringen alltid aktiv
- Om en kylvätsketemperatur på 15 °C överskrids, är mängd-/CPC-regleringen alltid aktiv

Beroende på motorvarianten används olika maximala rail-tryck, se följande tabell:

Motor	Maximalt rail-tryck
N47uL	1600 bar
N47oL	1800 bar
N47TOP	2000 bar

Railtryckövervakning

Railtrycket övervakas genom en jämförelse mellan börvärde/ärvärde, när motorn startar och medan den går. Railtryckgivaren levererar ärvärdet till DDEn. Börvärdet beräknas av DDEn i överensstämmelse med drifttillståndet. Om DDEn fastställer en otillåten differens mellan ärvärdet och börvärdet, lagras ett fel i minnet.

En otillåten railtryckavvikelse från börvärdet kan ha följande orsaker:

Yttre påverkan, såsom bristfällig bränsletillförsel, igentäppt bränsleretursystem, luft i bränslesystemet
Yttre läckage i Common Rail-systemets komponenter
Mängdreglerventilen öppnas inte eller den fastnar
Inre läckage i Common Rail-systemet, exempelvis
- I högtryckspumpen (t ex slitna kolvar)
- I railtryckregleringsventilen (styr för liten eller för stor mängd in i returen)
- I spridarna (styr för stor mängd till returen)

Åtgärdande av fel:

Om DDEn identifierar en otillåten railtryckregleringsavvikelse, begränsas först och främst insprutningsmängden. Om detta inte kan förhindra regleravvikelsen eller hålla den på en låg nivå, stängs motorn av vid för lågt rail-tryck. Om ett för lågt rail-tryck identifieras vid motorstart, kan motorn inte startas.

Kortfattad komponentbeskrivning

Högtryckspump

Högtryckspumpen CP4.1 är en radialkolvspump med en cylinder. Högtryckspumpens axel har två kammar som manövrerar kolven.

Högtryckspumpen drivs med hjälp av motorns kedjedrivning. Eftersom kedjedrivningen sitter baktill på motorn, är högtryckspumpen också monterad bak på motorn.

Rail-tryckgivaren

Rail-tryckgivaren registrerar trycket i railen och fungerar som mätvärdesgivare för rail-tryckregleringen och mängduppmätningen. Rail-tryckgivaren är monterad i den främre änden på railen

DDE-styrenheten försörjer rail-tryckgivaren med jord och en försörjningsspänning på 5 V.

Rail-trycket transporteras genom ett borrhål i givaren till ett membran med ett givarelement. Membranets formning omvandlas med hjälp av givarelementet till en elspänning och avges till DDE. Spänningssignalen stiger linjärt med tilltagande rail-tryck. Anpassningen av rail-tryckgivaren sker genom applikationen för olika karakteristikkurvor.

Åtgärdande av fel

Om DDE identifierar ett fel i rail-tryckgivaren, avger DDE ett ersättningsvärde och begränsar insprutningsmängden.

Rail-trycksjusteringsventil

Rail-tryckregleringsventilen är en elektriskt styrd ventil, som är monterad i den bakre änden av railen.

DDE aktiverar rail-tryckregleringsventilen med olika pulskvoter när tryckregleringen är aktiv. Detta för att ställa in railtrycks-börvärdet som beräknats av DDE. Det bränsle, som avleds, transporteras från rail-tryckregleringsventilen till returledningen.

Beroende på styrningen låter rail-tryckregleringsventilen mer eller mindre bränsle strömma från högtyckssidan in i den nästan tryckfria returledningen. Ju mer bränsle som strömmar in i returen, desto lägre blir tryckuppbyggnaden på högtryckssidan.

Bild 1: DRV3.2 i genomskärning

1	Stickkontakt	5	Borrhål mot högtryckssidan
2	Förankringsplatta	6	Kulventil
3	Öppningsfjädern	7	Borrhål mot retursidan
4	Spole elektromagnet	8	Tryckbult

Genom aktivering av rail-tryckregleringsventilen försörjs spolen med ström. Därigenom dras förankringsplattan åt och tryckbulten pressar in ventilkulan i ventilsätet. Ju starkare ventilkulan pressas in i ventilsätet, desto mindre bränsle kan strömma in i returen.

Hur pulskvot, styrström, tryckuppbyggnad och volymström hänger ihop, framgår av följande tabell:

Pulskvot	Styrström	Tryckökning	Volymflöde i returen
högt	högt	högt	lågt
lågt	lågt	lågt	högt

När rail-tryckregleringsventilen inte försörjs med ström, är ventilen öppen. Det betyder att rail-trycket då upphör helt och hållet.

På grund av de olika maximala rail-trycken i N47-varianterna monteras olika typer av rail-tryckregleringsventiler, se följande tabell:

Motor	Rail-trycksjusteringsventil	Maximalt rail-tryck
N47uL	DRV2U	1600 bar
N47oL	DRV3.2	1800 bar
N47TOP	DRV3.3	2000 bar

Verkningssättet är i princip detsamma för de olika rail-tryckregleringsventilerna, varianterna särskiljer sig endast när det gäller konstruktionen för anpassning till trycken.

Åtgärdande av fel

Om styrningen av rail-tryckregleringsventilen avbryts eller en kortslutning mot jord föreligger, stängs motorn av.

Om DDE identifierar en kortslutning mot plus, begränsar DDE insprutningsmängden och kopplar om till mängdreglering.

Mängdregleringsventil

Mängdregleringsventilen är en elektriskt styrd ventil monterad på högtryckspumpen. När mängdregleringen är aktiv, styr DDE mängdregleringsventilen med olika pulskvoter, för att ställa in det börvärde för railtrycket som DDEn beräknat.

Mängdregleringsventilen reglerar bränsle- tillflödet från lågtryckssidan till högtryckspumpens högtryckssida och ställer därmed in önskat railtryck. Ju mindre mängd bränsle som mängdregleringsventilen släpper in på högtryckssidan, desto mindre volym fylls på i högtryckspumpens cylinder. Som en följd byggs lägre rail-tryck upp.

Pulskvoten, styrströmmen, tryckuppbyggnaden och volymflödet genom ventilen står i följande sammanhang:

Pulskvot	Styrström	Tryckökning	Volymström på högtryckssidan
högt	högt	lågt	lågt
lågt	lågt	högt	högt

Åtgärdande av fel

Om styrningen av mängdreglerventilen är avbruten eller har en kortslutning mot jord, slår mängdreglerventilen om till full matning. DDE identifierar felet, begränsar insprutningsmängden och kopplar om till tryckreglering.

Vid kortslutning mot plus stängs motorn av.

Spridare

Beroende på motorvarianten används magnetventil- eller piezospridare, se följande tabell:

Motor	Spridare
N47uL	Magnetventil
N47oL	Piezo
N47TOP	Piezo

Oberoende av spridarvarianten belastas spridarna konstant med det bränsletryck, som föreligger i railen. Först genom den elektriska styrningen via DDE-styrenheten sprutas bränsle in i förbränningskamrarna.

Elektrisk aktivering

Ledningarna på High-sidan P_MVH (magnetventil), resp P_PIH (piezo) är internt bryggade i DDE-styrenheten, varje spridare är dock förbunden med DDE-styrenheten via ett eget stift och en ledning.

OBS!

Om ett fel uppstår på High-sidan, kan felorsaken på grund av de anslutna ledningarna ligga i vilken ledning som helst. Om så är fallet upphör alla spridare att fungera.

Felsökning på magnetventilsspridare

För en fullständig diagnos av magnetventilsspridarna är följande möjligheter tillgängliga:

Elektrisk diagnos: Felminnesinformation
Elektrisk diagnos: Mätning av spolarnas motstånd
Jämngångsreglering
Mätning av returmängden med mätinstrument

Felsökning på piezospridare

För en fullständig diagnos av piezospridarna är följande möjligheter tillgängliga:

Elektrisk diagnos: Felminnesinformation
Elektrisk diagnos: Mätning av piezomotståndet
Jämngångsreglering

Mätning av returmängden är ännu inte möjlig på piezospridare. I piezospridare är returmängden av princip betydligt mindre än i magnetventilsspridare.

OBS!

I motorer med piezospridare ligger frammatningstrycket på i bränslereturen! Det är nödvändigt för driften av piezospridarna.

Anvisningar för service

Byte av högtryckspumpen

Om högtryckspumpen byts ut, måste adaptionen av den elektriska bränslepumpen återställas, se respektive servicefunktion.

Byte av spridare

Om en eller flera spridare byts ut, måste spridarmängdsjusteringen genomföras, se respektive servicefunktion.

Byte av rail-tryckregleringsventil

Om rail-tryckregleringsventilen byts ut, måste adaptionen av rail-tryckregleringsventilen återställas, se respektive servicefunktion.