Napjainkban az új autó értékesítések kb. 55-60%-ában dízel modellek kerülnek eladásra. Vannak olyan típusok, ahol benzinmotorral szerelt példány szinte csak elvétve fordul elő... Korábban a dízel ekkora térnyerésére senki sem számított. Az egykori adagolós, nyomatékszegény dízel típusok helyét átvették a környezetbarát(nak hitt), erős, takarékos dízelek. Cikkünkben a korszerű dízel-technikákat mutatjuk be, vázlatosan. 


A statisztikai adatok ismeretében is meglepő hír: "Európában másodpercenként egy új dízelüzemű jármű kerül forgalomba helyezésre." (Forrás: Robert Bosch Kft. Autótechnika, 2011/7.) 

Adagoló-porlasztós rendszer (köznyelven: a "PD TDI"...) 

A 90-es évek második felétől a VW csoport közel másfél évtizedig építette az adagoló-porlasztós dízel-rendszert különböző motorjaiba, Európában több tíz millióra tehető a "PD TDI" jelzésű gépkocsik száma. 


Maga a "PD" rövidítés az adagoló-porlasztó egységre utal (Pumpe-Düse), ami a rendszer lelke: ez az elem hozza létre a befecskendezési nyomást, és juttatja be a gázolajat az égéstérbe. A PD elemek mechanikus meghajtást a vezérmű-tengelyről kapnak, elektronikus vezérlést pedig természetesen a motorvezérlő egységtől. Nagy nyomás (max. 2000 bar) kizárólag a PD elem belsejében lép fel.  

Amellett, hogy egy alapvetően megbízható konstrukcióról van szó, a PD rendszernek sajnos vannak olyan korlátai, amik nem tették igazán versenyképessé a common rail technológiával szemben. 

Gyakori probléma a PD elemek kábeleinek sérülése: ezek a kábelek ugyanis a szelepfedél alatt futnak, kitéve a motorolaj káros hatásainak. Ugyancsak gyakran előforduló gond a tandemszivattyú meghibásodása.

Common rail - a közös nyomócsöves megoldás 


Az eredetileg olasz fejlesztésű ős common rail rendszer alapjait mára gyakorlatilag az összes gyártó átvette, és saját elképzelései szerint fejleszti. 
Az első common rail rendszerrel ellátott motor az utakon először 1997-ben jelent meg, az Alfa Romeo 156 1,9 JTD illetve 2,4 JTD típusaiban (Bosch EDC 15). Közvetlenül ezután jött ki a BMW 530 D illetve 730 D, szintén Bosch eredetű közös nyomócsöves (nyomásterű) rendszerrel. 
Abban, hogy a common rail mára egy ennyire sikeres rendszerré vált, meghatározó szerepe van a "Dízelpápának", hazánk fiának, dr. Anisits Ferencnek. A ma eladott dízelek szinte kivétel nélkül közös nyomócsöves rendszerűek: a TDCi, CDI, DCI, CDTI, CRDI, HDI megjelölések mind common rail rendszert takarnak. 
A common rail változatok száma mára százas nagyságrendű: több cég fejleszt közös nyomócsöves rendszereket, és persze mindegyik más és más filozófia mentén halad. 
A legismertebb gyártók: Bosch, Siemens, Delphi, Denso. 

Talán a legfontosabb különbség a common rail és a PD rendszer között a nyomás létrehozásának és szabályozásának megoldásában rejlik. Előbbi egy közös nagynyomású szivattyú segítségével hozza létre a befecskendezési nyomást, szemben a PD-technikával, amelynél ez hengerenként történik. A CR előnye, hogy amíg a PD-nél nem szabályozható pontosan a befecskendezési nyomás, addig a common rail esetében ez igen tág határok között, és nagyon precízen illeszthető az éppen aktuális üzemi tartományhoz. 

A common rail üzemanyag rendszer két részből áll: 

Az alacsony-nyomású rész első eleme alapesetben a tartályban elhelyezett elő tápszivattyú, ami nem sokban különbözik a benzines modellektől. Egyes rendszerek viszont mellőzik az elő tápszivattyút. 

A tüzelőanyag következő állomása az akár 5 mikron szűrési finomságú üzemanyag szűrő/vízleválasztó/előmelegítő egység. Innen kerül az üzemanyag a nagynyomású szivattyúhoz, melyet általában a vezérműszíj, vagy a vezérműtengely hajt meg. 
Abban az esetekben, ha nincs tankon belüli elő tápszivattyú, a gázolajat a nagynyomású szivattyú belépő oldala szivattyúzza fel és továbbítja a belső oldal felé. Ez esetben az alacsony nyomású rész tömörzárásra fokozottan érzékeny. A nagynyomású szivattyúból az üzemanyag magába a "common rail"-be kerül.
Az elosztócsőben minden esetben megtaláljuk a nyomásszenzort.

Az újabb fejlesztésű nagynyomású szivattyúk 2000 bar feletti nyomás előállítására képesek. 

Tervezési szempontból a common rail rendszerek egyik legérdekesebb kérdése az elosztócső méretezése. A rail tervezésénél ugyanis rengeteg szempontot kell figyelembe vennie a gyártónak: legyen nyomásálló, legyen kellően kis belső térfogatú, hogy indítózáskor minél gyorsabban felépülhessen a nyomás, mindemellett legyen meg a hidraulikai csillapító szerepe is. A nagynyomású részben uralkodó magas nyomás miatt korábban ismeretlen biztonsági és javítástechnológiai előírásokat vezettek be... 

... amelyeket gyakran nem tartanak be. Megbontás után a nyomócsöveket pl. újra kell(ene) cserélni, de költségvonzatuk miatt ez általában elmarad. A fotón jól láthatóan a nyomócsöveket "megpöttyözték", hogy visszaszerelésnél ne kelljen gondolkozni, melyik honnan jött le. 

A rail nyomás szabályozása egyes rendszereknél a kezdetekben a nagynyomású térbe szerelt, ECU által vezérelt nyomásszabályzó mágnesszeleppel történt. Mára ez túlhaladott megoldásnak számít, fordítottak egyet a dolgon, a legtöbb korszerűbb alkalmazásnál csak az aktuálisan szükséges mennyiségű üzemanyag kerül az elosztó térbe, amit a nagynyomású szivattyú belépő oldalára szerelt mennyiségszabályzó szelep biztosít. A nagynyomású szivattyú nyomatékfelvétele érthető módon sokkal kisebb lehet, ha a belépő oldali szabályzást alkalmazzuk. Egy ilyen mennyiségállító (más néven hozamszabályzó) szelepet látunk az alábbi képeken. 

Egy Delphi mennyiségállító szelep szétszerelése során láthatóvá válik annak szerkezete: a mágnestekercs külön egységet képez, áram hatására a szelep belsejében lévő csap rugó ellenében elmozdul, így szabaddá téve, ill. gátolva a nagynyomású szivattyúhoz való gázolaj hozzáfolyást. A vezérlő áram szabályozása természetesen kHz nagyságrendű négyszögjellel történik, a mennyiség változását a kitöltési tényező változtatásával érjük el. 

A mennyiségállító szelep ilyen mérvű megbontása roncsolásmentesen nem végezhető el. A "műtéti nyomok" a fotókon jól láthatóak. 

Egyes rendszerekben megtaláljuk a nagynyomású térben a szabályzószelepet is, más rendszereknél már csak biztonsági szelepet építenek be. Sajnos a tisztánlátást nehezíti, hogy sok esetben nyomásszabályzónak nevezik a hozamszabályzókat és viszont. 

Felmerülhet a kérdés, hogy csupán a nagynyomású szivattyú belépő oldalához való hozzáfolyás korlátozásával szabályozzuk a rail-nyomást, az hogyan teszi lehetővé a rail-nyomás esetleges gyors csökkenését, hiszen ha nincs a railből visszafolyási lehetőség, elvileg a nyomás csak a porlasztókon keresztül, vagy azok résolajcsövén tud távozni. A megoldás a Delphi nyomásszabályzási stratégiájában rejlik, itt hirtelen nyomáscsökkenési igény esetén a porlasztók rövid idejű kivezérlésével elérik, hogy a rail-nyomás a résolajvezetékeken keresztül csökkenhet a kívánt mértékre.  

A befecskendező szelepek (injektorok, porlasztók) az elmúlt - viszonylag rövid - idő alatt jelentős fejlődésen mentek keresztül. A common rail megjelenésekor kizárólag mágnestekercs működtetésű injektorok léteztek, de alapjaiban más működési módon működtek, mint amit az Otto-motorok esetén megszoktunk. Az itt előforduló extrém magas nyomások miatt a hagyományos működtetésű szelepek nem jöhetnek számításba, ezért egy bonyolult szerkezetű, hidraulikus szervórendszert is tartalmazó befecskendező szelepet dolgozott ki a Bosch. 
Alig néhány év után már megjelent a befecskendező szelepek újabb generációja, a jóval gyorsabb működésű, piezoelektromos vezérlésű. A piezo kristályrétegek sajátosságai miatt az injektorok vezérlése ez esetben összetettebb feladat, mint hagyományos szelepeknél.

Ami minden common rail befecskendező szelepre igaz: rendkívül finom megmunkálási igény, korábban elképzelhetetlen szűk tűrési mezőkkel.

A mindennapokban nem mindig örömteli esemény egy-egy CR befecskendező szelep kiszerelése, gyakran szinte megoldhatatlannak tűnő feladatot jelent, a szelepek nemegyszer több tonna (!) húzóerő hatására mozdulnak meg. A problémát felismerve vállalkozások (pl: Pichler) álltak rá speciális célszerszámok gyártására, de még ezek megléte esetén is előfordul, hogy jól megszokott helyét a befecskendező szelep csak a hengerfej egy darabjával együtt hajlandó elhagyni, nem kis kárt okozva ezzel. Nem egy ilyen eset végződik bíróságon, a javító vétlennek tartja magát, ha nem vétett szakmai hibát, akkor - szerintünk - az is, a megrendelő pedig nem fogadja el, hogy ilyen bekövetkezhet egy négyéves autón. 

Egy másik izgalmas mutatvány az izzógyertyák kiszerelése. Ha akár egy is beleszakad (ami sajnos előfordulhat, legyen az bármilyen gyártmányú motor) akkor következhet a hengerfej leszerelése. A már leszerelt hengerfej esetén botorság nem ellenőrizni, ha kell, javítani, cserélni szelepet, vezetőt, szimmeringet, stb..., a számla meg szépen dagad. Célszerű tehát betartani néhány szabályt, úgy a kiszerelésnél, mint az új izzógyertyák beszerelésénél. 

Kiszerelés előtt mindenképp ajánlott az izzógyertya (I.) menetéhez csavarlazítót, vagy WD 40-et juttatni. Néhány óra múlva egy speciálisan erre a feladatra méretezett légkulccsal (II.) kitartóan rezegtetni az izzógyertyát. Előfordul, hogy már ez is elég. Ha mégsem, akkor kis nyomatékkulccsal, (III.) M9 menet estén legfeljebb 20 Nm nyomatékkal próbáljuk megindítani. (Vigyázat, 22 Nm-nél már beleszakadhat a menet, mi 18 Nm-nél megállunk, és tovább rezegtetünk!) Van rá eset, hogy egy órát is eltöltünk egy izzógyertyával, ami hosszú idő ugyan, de töredéke a hengerfej leszerelésnek! 
Az új visszaszerelésnél mindenképp kenjük be vékonyan az izzógyertya teljes, hengerfejjel majd érintkező felületét egy speciális zsírral (IV.) (Glühkerzen Montagefett, Glow plug mounting grease). Ha ezt nem tesszük - márpedig csak kevesek teszik - akkor a következő alkalommal rezgetés ide, vagy oda, kínkeserves lehet a kiszerelés. Az izzógyertyát mindig az előírt nyomatékkal lazítsuk és húzzuk meg (nyomatékkulcs, III.)! 

Képünkön egy első generációs CR dízel Renault motorvezérlője látható: a nagy terhelésen 1000 bar feletti nyomás kezelése nem kis feladat: az injektorok nyitásához 80V körüli feszültség, és kb. 20A áramerősség szükséges. Ezt egy igen trükkös megoldással a kép jobb oldalán látható MOSFET-csoport, ill. a szögletes kék kondenzátor segít realizálni. 

A kb. 80V feszültség előállítása (legtöbb esetben) az injektorok önindukciós feszültségének "kihasználásával" történik. A képen a piros színű jel egy adott henger pilot, ill. fő befecskendezése. Szürke színben látható az ezeket követő kondenzátortöltő folyamat: ilyenkor az ECU egy másik henger injektorának áramát kapcsolja, az indukciós feszültséget pedig a kondenzátorba engedi. Fontos megjegyezni, hogy ezek a jelalakok egy adott rendszerre jellemzőek, egy másik változatnál ettől szignifikánsan eltérő áram-alakokkal is találkozhatunk.  

Ha korszerű dízel befecskendező rendszert bontunk meg, elsődleges szempont a tisztaság. Abban az esetben, ha a gázolajszűrő utáni térbe szennyeződés kerül, károsodhat a nagynyomású szivattyú, az injektorok úgyszintén. Kerüljük a csatlakozók motor járása alatti lehúzását, mert az injektorok egy részénél ez nem várt következményekkel járhat. 

Nem várt fejleményeket okoz az is, ha nem vesszük figyelembe az injektorok kódolásának szükségességét. Új injektor beépítésénél - legtöbb esetben - az injektorokon található ún. IMA-kódot be kell táplálni a motorirányító egységbe. Az IMA-kódot a porlasztó gyártója generálja, ugyanis a jelenlegi gyártástechnológia nem alkalmas arra, hogy teljesen egyforma paraméterekkel rendelkező injektorokat hozzanak létre. Ez a kód viszont tartalmazza a porlasztó olyan sajátosságait, amit az ECU a működés során figyelembe vesz. Ha az IMA-kódot injektor csere után nem kapja meg az ECU, az adott hengernél ez járásegyenlőtlenséghez, kormoláshoz, akár motorkárosodáshoz is vezethet.

 

Képünk egy common rail injektor-sor résolaj-tesztjéről készült. A visszafolyó mennyiség mérése elterjedt gyakorlat az injektorok ellenőrzésére: ha ezen a teszten az injektor elbukik, mindenképpen hibás, viszont önmagában ez a vizsgálat még nem elégséges az injektor állapotának megítélésére (pl. a porlasztási kép lehet hibás akkor is, ha a visszafolyási mennyiség tökéletes.)  

A CR rendszer meglehetősen sérülékeny, alkotóelemeinek élettartama korántsem végtelen. 
A leggyakrabban cserére szoruló alkatrészeket mutatja a fotó. Ennél a rendszernél a négy befecskendező porlasztó, az előszállító tápszivattyú és a nagynyomású szivattyú együttes ára vastagon 1 Millió Ft felett van. Nemritkán egyszerre válnak csereéretté, és nincs védőoltás arra sem, hogy a kocsi várható életciklusa alatt csak egyszer kell majd cserélni ezeket. Ez a körülmény némileg árnyalja a "gazdaságos dízelről" alkotott képet.

Egy közepes bonyolultságú mai CR rendszer vezérlőegység bekötésének sematikus, logikai ábrázolása. A bemenő információkat kékkel jelöltük, a beavatkozók, illetve a kommunikációs vonalak színe piros. Első pillantásra egyszerűnek tűnhet, azonban vegyük figyelembe, hogy egy dízelmotor vezérlésénél az egyes elemek egymáshoz való kapcsolódása nem csupán elektromos szinten valósul meg, a folyamatok megértéséhez nagyon fontos, hogy tisztában legyünk a motor különböző alrendszereinek (rail-nyomás szabályzás, feltöltés-szabályzás, kipufogógáz visszavezetés, kipufogógáz utókezelés, dózis számítás, légtömeg érzékelés, stb.) kivitelezésével, és ezen folyamatok egymásra hatásával. 

Egy common rail dízel diagnosztizálása legtöbbször nem kis feladat, előfordul, hogy egy adott típusra specializálódott nagy szerviznek is feladja a leckét. (Lásd: XII. esetleírás: Honda Accord 2,2i CTDi írásunkat.) Átlagosan kb. 10-12 alkatrész helyes működése szükséges a megfelelő rail-nyomás kialakulásához, és ekkor még nem beszéltünk olyan funkciókról, mint a turbófeltöltés, terhelés-érzékelés, kipufogógáz-visszavezetés, izzítás, stb... A dízel-rendszerek bevizsgálása / hibafeltárása még akkor is könnyen beletelhet egy-két munkanapba, ha célzottan egy konkrét, állandó hibára koncentrálunk. 

Egyre kisebb lökettérfogatú dízelmotorok (és persze, benzinesek is) kerülnek be a gépkocsikba

Példaként említhetjük a Volvo V50 1,6 D 2007-es típust. A 80 kW (109 LE) teljesítményű motor és az 1460 kg. üres tömegű kocsi találkozásakor feltételezhetnénk, hogy a vezetési élményhez ez a motorteljesítmény kevéske. Sportos menettulajdonságokról nincs is szó, de a 240 Nm-es forgatónyomatékú motor tisztességesen teszi a dolgát, a 190 km/órás végsebesség és a 12 másodperces gyorsulás 100 km/órára (gyári értékek) elég a mindennapi használatra. Ha mégis hiányérzetünk lenne a motorteljesítmény terén, kárpótlást kapunk tankolásnál. 
(A Volvo S80-as modellsorozatba is belekerült ez a motor, egy 1,6 literes közvetlen befecskendezéses feltöltött benzinmotorral egyetemben, ezek meglehetősen megosztják az autós közvéleményt. Hiába, az új irányzattal megbarátkozni nem megy máról holnapra.) 

Takarékos vezetési stílus mellett, kis forgalmú országúton akár 3,5-4 literes fogyasztás is kijöhet, de ha nagyon odafigyelünk, optimális körülmények között még ennél is kevesebb. Nagy csodák persze nincsenek, a "gázpedált megtalálva" a fogyasztás jelentősen emelkedik, nem is szólva a nagyvárosi forgalomról. 
(A diagram saját méréseink eredményeit mutatja, manuális váltó 5. fokozatában, tempomattal beállított állandó sebesség mellett, vízszintes úton, egyszemélyes terheléssel, klímahasználat nélkül, több mérést átlagolva. Kékkel a motorfordulatszámot jelöltük.) 

A dízelmotor és a turbófeltöltés 

Nincs korszerű dízelmotor feltöltés nélkül: a nagyobb levegőmennyiséghez több gázolajat adagolhatunk, ez természetesen nyomatéknövekedést eredményez. 
A turbófeltöltő vezérlése és a többi "légzési" funkció összehangolása néha nem kis feladat: a légtömegmérés, a füstölési határ kalkuláció, a kipufogógáz visszavezetés, a szívótéri áramlás módosítók a vezérlőegységgel együtt (a járulékos elemekről és a károsanyag-utókezelésről nem is beszélve) olyan szabályzástechnikai rendszert alkotnak, ami gyakorlatilag összetettségben rendszerint felülmúlja a teljes gázolaj-kör bonyolultságát. 
A feltöltés előnyei nem vitathatók, de néhány szót érdemes ejteni ennek anyagi vonzatáról is. A feltöltött motor összetettebb, előállítási költségei magasabbak, a turbó cseréje már eddig sem volt elhanyagolható költség. A fejlődés persze nem áll meg, ma már meglehetősen gyakori a két turbó alkalmazása. 
Sőt, a szaksajtóban olvashatóan pl. a BMW N57S típusú, vadonatúj soros hathengeres motorja nem kevesebb, mint három feltöltőt fog munkára, melyek 3,5 bar maximális töltőnyomásra képesek. A motor maximális teljesítménye 280 kW, ami hozzávetőlegesen 380 LE. 
A fajlagos teljesítmény így 127 LE/liter, fantasztikus érték. Mindezt egy még fantasztikusabb (katalógus) fogyasztás értékkel fejelik meg: a motor egy M550d típusban 6,3 liter/100 km-t ért el a szabványos menetciklusban. Ez még akkor is nagyon kedvező, ha tudjuk, a mindennapokon ez úgy 8-9 liter körül várható 100 kilométerenként. 

Piezo befecskendező szelepek 

Az első piezo befecskendező szelepek 2000-ben kerültek gyártásba. Mivel ezek jóval gyorsabbak, mint a mágnestekercses porlasztók, lehetővé vált a többszakaszos befecskendezés megvalósítása, ami a gyakorlatban azt jelenti, hogy egy befecskendezési ciklus akár öt szakaszból is állhat (egy, vagy két előbefecskendezés, egy főbefecskendezés, egy, vagy két utóbefecskendezés). Az így finomított égésfolyamat eredménye az elvileg akár ötödrésszel csökkentett NOx illetve részecske kibocsájtás. 

A piezo porlasztók elvi szinten vitathatatlanul előnyös tulajdonságokkal rendelkeznek, más kérdés, hogy megbízhatóságukat tekintve, ill. a felújítás lehetőségének korlátozottsága miatt hosszútávon a fenntartónak egy piezo-porlasztós rendszer többe kerülhet, mint egy mágnestekercses. 

"Jó" motorok a CR dízelek? Szerintünk: igen. 

De - persze, ez is egy szubjektív vélemény - közel sem annyira jók, mint ahogy az - a különböző írott és elektronikus sajtó által közölt teszteknek is betudhatóan - a köztudatban elterjedt. A tesztek során nyilvánvalóan nem firtatják - egy vadonatúj konstrukciónál esetleg nem is igen tudhatják - mi lesz mondjuk 200e km múlva, a megszokott gyártóművi befolyásolásokat nem is említve. 

Mint említettük, a CR dízel mutatói igen látványosak, akár a katalógusok teljesítmény, nyomaték, akár a fogyasztás rublikáit fürkésszük. Hogy hosszú távon feltétlenül jobban járunk-e egy korszerű dízel modellel, mint ugyanannak a típusnak egy benzines verziójával, az korántsem egyértelmű. Ezt - főleg gazdaságossági vonatkozásait - egy másik oldalon boncolgatjuk: "Benzinest, vagy dízelt? Gazdaságossági kérdések"

A dízelmotorok speciális környezetvédelmi megoldásaival külön írásunk foglalkozik.