Elektronik şarj basıncı kontrolü - Turboşarj aktüatörünün kontrol edilmesi

Ayarlanabilir turboşarjlar için elektromekanik kontrol sistemi konusunda faydalı bilgiler ve değerli ipuçları.

Günümüzde neredeyse her modern dizel veya benzinli motor, motor performansını ve verimliliğini artırmak için bir egzoz gazı turboşarjı ile donatılmıştır. Optimum şarj basıncının her zaman mevcut olması için, bu basıncın ilgili yük durumuna uyarlanması gerekir. Modern araçlarda bu, elektronik şarj basıncı kontrolü ile yapılır. 

Önemli güvenlik uyarısı Çalışmalarında araç servislerine profesyonel destek sağlamak için, aşağıdaki teknik bilgiler ve uygulamaya yönelik ipuçları HELLA tarafından hazırlanmıştır. Bu web sitesinde sağlanan bilgiler, yalnızca uygun şekilde eğitilmiş uzman personel tarafından kullanılmalıdır.

 

İÇİNDEKİLER

Turboşarjda şarj basıncı kontrolü: Temel ilkeler

Turboşarj, yanma işlemi için temiz havayı emmek ve sıkıştırmak üzere egzoz gazlarının enerjisini kullanır. Bu sayede yanma odasına daha fazla miktarda hava ve dolayısıyla daha fazla oksijen girer. Motor gücü ve motor torku artırılır. Basitçe açıklanacak olursa, egzoz gazı turboşarjının içinde bir mil tarafından birbirine bağlanan bir egzoz gazı ve bir kompresör türbini bulunur. Motordan çıkan egzoz gazı, egzoz gazı türbinini ve dolayısıyla kompresör türbinini çalıştırır. 

 

Şarj basıncını ilgili yük durumuna uyarlamak ve motoru ve turboşarjı korumak için, bir şarj basıncı kontrolü gereklidir. Turboşarjın tipine bağlı olarak, burada mekanik-pnömatik veya elektromekanik bir kontrol sistemi kullanılabilir. Bölümün ilerleyen kısımlarında, öncelikle elektromekanik kontrol sistemini ele alacağız.

Egzoz gazı turboşarjı için elektromekanik kontrol sistemi

Kumanda kutusu veya şarj basıncı regülatörü olarak da adlandırılan turboşarj aktüatörü, ayarlanabilir turboşarjlar için bir elektronik kontrol sistemidir ve ağırlıklı olarak değişken memeli türbin (VNT) ve değişken türbin geometrili (VTG) turboşarjlar için kullanılır.

 

Değişken türbin geometrisine sahip bu turboşarjlarda, aktüatör yönlendirme kanatçıklarının hareketini güvenilir ve hassas bir şekilde kontrol eder. Yönlendirme kanatçıklarını ayarlayarak, türbin çarkına giden egzoz gazı akışı etkilenir ve böylece şarj basıncı değişir ve tüm devir sayısı aralıklarına en uygun şekilde uyarlanabilir. Motor kontrol ünitesinde kayıtlı bir haritalandırmaya göre, gerekli turbo basıncı düzenlenir. Motor kontrol ünitesi, bir veri yolu bağlantısı aracılığıyla turboşarj aktüatörüne bir sinyal şeklinde istenen şarj basıncını gönderir. Aktüatör buna bağlı olarak yönlendirme kanatçıklarını sinyal içerisinde yer alan istenen açısal konuma göre ayarlar. 

 

Bir elektronik kontrol sisteminin avantajları şunlardır:

  • Düşük devirlerde bile turboşarjın daha hızlı tepki vermesi
  • Tüm devir aralıklarında yönlendirme kanatçıklarının hassas ayarı
  • Emisyon değerlerinin iyileştirilmesi

Yönlendirme kanatçıklarının ayarlanması

Türbin muhafazasında, hareketli yönlendirme kanatçıkları bir taşıyıcı halka üzerinde dairesel bir şekilde konumlandırılır ve milleri tarafından kılavuz pimler aracılığıyla ayar halkasına bağlanır. Ayarlama halkası tekrar bir kol bağlantısı aracılığıyla turboşarj aktüatörüne bağlanır. 

 

Ayarlama halkası aktüatör tarafından hareket ettirilirse, tüm yönlendirme kanatçıkları eş zamanlı olarak ayarlanır ve bu sayede türbin giriş bölgesi küçültülür veya büyütülür. Bunun da egzoz gazı akışındaki akış hareketi ve dolayısıyla türbin hızı üzerinde etkisi vardır. Sonuç olarak, şarj basıncı hedeflenen şekilde artırılabilir veya azaltılabilir. 

Turboşarj aktüatörü: Yapısı ve işlevi

Aktüatörün ana işlevi, mili kontrol ünitesi tarafından önceden belirlenen veya haritadan hesaplanan konuma getirmektir.

 

Temassız endüktif konum sensörü (CIPOS sensörü) yardımıyla, milin konumu sürekli olarak belirlenir ve aktif olarak raporlanır. Bu sırada açı belirlemesi temassız ve dolayısıyla aşınmasız bir yöntem aracılığıyla endüktif olarak belirlenmekte ve bu sayede tüm ürün ömrü boyunca yüksek bir ölçüm hassasiyeti sağlamaktadır. Özellikle manyetik alanlara karşı duyarsızlık ve yüksek sıcaklık sabitliği, kullanılan CIPOS Teknolojisini karakterize etmektedir.

 

Hassas konum tespiti için CIPOS sensörüne ek olarak, entegre elektronik sistemler elektrik motorunun kontrolünü ve arıza teşhisini de içerir. Bu şekilde, hatalar tespit edilebilir, geri bildirilebilir ve karşılık gelen reaksiyonlar otomatik olarak türetilebilir. Aktüatör esnek bir çalışma açısı aralığına sahiptir ve durma noktasına kadar kontrollü bir hareket gerçekleştirir. 

 

Tasarıma bağlı olarak, araçtaki iletişim hem CAN veri yolu üzerinden hem de darbe genişliği modülasyonlu bir sinyal (PWM) aracılığıyla mümkündür.

Elektronik şarj basıncı regülatörü arızası

Bir elektromekanik turboşarj aktüatörü arızalanması şu şekilde olabilir:

  • Güç kaybı
  • Kötü veya yetersiz ivmelenme
  • Motor arıza ışığının yanması
  • Araç hızının azalması
  • Aracın “acil durum modunda” çalışması
     

Elektronik şarj basıncı regülatörünün arızalanma nedeni: Arıza nedeni

Turboşarj aktüatöründeki bir arızanın sebepleri şunlar olabilir:

  • Kontrol sisteminin kol bağlantısı veya yönlendirme klapeleri (kılavuz kanatları) zor çalışıyor veya arızalı
  • Çevresel etkilerden dolayı (su, tuz, vb.) elektrik bileşenlerinin korozyonu
  • Dış etkilerden kaynaklanan mekanik hasarlar

 

Turboşarj üzerindeki yönlendirme kanatçıklarının ayarındaki bir kusur, genelikle turboşarj aktüatörünün dişlilerindeki bir arızadan önce gelir. Zamanla, egzoz gazı akışı turboşarjın iç kısmında güçlü kirliliklere neden olur. Bu kurum oluşumu, yönlendirme kanatçıklarının hareket kabiliyetini bozar. Bu, tüm kontrol tahriki için daha yüksek bir tork harcanmasına ve sonuç olarak aktüatörde dişli hasarına ve motor kontrol ünitesine hata kaydı yapılmasına neden olur.

Elektronik şarj basıncı regülatöründe arıza arama ve onarım: Onarım uyarısı

Arıza arama işlemleri kapsamında, kontrol ünitesi arıza teşhisinden sonra, ilk önce motor bölmesindeki turboşarjın bir gözle kontrolü yapılmalıdır.

 

Münferit bileşenleriyle birlikte turboşarj her zaman bir ünite olarak değerlendirilmeli ve arıza teşhisi yapılmalıdır. Çoğu araç üreticisi, VNT/VTG turboşarjlar için yedek parça tedarik etmemektedir. Bunun nedeni, araç servisindeki teknisyenlerin münferit bileşenleri değiştirmelerine güvenilmemesi değil, turboşarj ve elektromekanik aktüatörün araca monte edilmeden önce birbirleriyle tam olarak eşleştirilmek zorunda olmasıdır. Bu kalibrasyon, turboşarjlar için bir hava akışı ölçme tezgâhında (Flow bench veya flow bench) sökülmüş durumda gerçekleştirilir. Bu özel test standında, araca özgü akış debisi (MIN/MAX flow) belirlenir ve temel ayarın bir parçası olarak ayarlanır. Bu amaçla, tasarıma bağlı olarak bazı aktüatörlerin daha sonra araçta motor kontrol ünitesi tarafından tanınabilmesi için, kalibrasyon işleminden önce özel bir haritalandırma ile etkinleştirilmesi gerekebilir.

Birçok turboşarj aktüatörü aynı dış görünüme sahip olmasına rağmen, tasarım ve konfigürasyon araç tipine ve turboşarj ünitesine göre farklılık gösterir. Araç üreticilerinin gereksinimlerine göre, turboşarj ile ilgili kombinasyonda iki tip HELLA turboşarj aktüatörü takılmış olabilir. Burada “Smart (Akıllı)” ve “Simple (Basit)” versiyonları arasında bir ayrım yapılmaktadır. “Simple” versiyonu üst seviyedeki bir motor kontrol ünitesi tarafından kontrol edilirken, “Smart” versiyonu, yönlendirme kanatçıklarının ayarını entegre bir kontrol ünitesi aracılığıyla bağımsız olarak kontrol eder. Görsel olarak benzer olmasına rağmen, elektronik aksamın, dişlilerin veya muhafaza konfigürasyonunun teknik tasarımı temelde farklıdır.

 

Bu nedenle, farklı aktüatörlere ait dişliler veya elektronik aksam gibi muhtelif bileşenleri birbirleriyle değiştirerek bir onarım yapılması mümkün değildir.

Bir Mercedes-Benz E350 örneğinde arıza teşhis cihazı ile kontrol: Kontrol ünitesi (ECU) tanılaması

Aşağıdaki arıza teşhis bilgileri, 2014 model bir Mercedes-Benz E350 24V CDI (212) araç üzerinde örnek olarak gösterilmiştir. 

 

Turboşarj aktüatörünün işlevi, ilgili üst düzey sistem kontrol ünitesi tarafından izlenir. Oluşan hatalar motor kontrol ünitesinin hata belleğinde saklanır ve uygun bir tanılama cihazı ile okunabilir. Araca ve sisteme bağlı olarak, parametreler veya aktüatör testi gibi ek işlevler seçilebilir ve arıza teşhis cihazında görüntülenebilir. Motor kontrol ünitesi iletişim verileri, gerçek sorun giderme işlemi ve başarılı bir onarımın temelidir.

Hata kodu

Bu işlevde, hata belleğinde saklanan hata kodları okunabilir ve silinebilir. Buna ek olarak, hata kodu hakkındaki bilgiler alınabilir.

 

Bizim vaka örneğimizde turboşarj aktüatörü üzerindeki elektrik fişi bağlantısı kesilmiş ve buna bağlı olarak hata belleğine P004500 hata kodu kaydedilmiştir.

 

P004500 / Şarj basıncı sınırlama klapesi
> elektrik arızası veya kesintisi

Parametre

Bu işlevde atmosfer basıncı ve şarj basıncı gibi güncel ölçüm değerleri seçilebilir ve bu işlevle görüntülenebilir.

Temel ayar

Bu işlevde, yeni turboşarj ünitesinin üst limit değerleri üst seviye kontrol ünitesine öğretilebilir.

Aktüatör testi

Bu işlevde, elektromekanik turboşarj aktüatörü arıza teşhis cihazı tarafından kontrol edilebilir. Böylece, büyük bir sökme çabası olmadan çevre birimlerin ve ilgili sistem bileşeninin işlevsel bir kontrolü gerçekleştirilebilir.

Devre şemaları

Sisteme özgü devre şemaları, araç bilgilerinden arıza arama için kullanılabilir. Burada, örneğin turboşarj aktüatöründeki pin ataması okunabilir ve daha fazla arıza arama için kullanılabilir. 

Uyarı!

Farklı arıza teşhis seçenekleri, mega macs 77 arıza teşhis cihazı yardımıyla örnek olarak gösterilmiştir. İlgili test derinliği ve işlev çeşitliliği, araç üreticisine göre farklı tasarlanmış olabilir ve kontrol ünitesinin ilgili sistem konfigürasyonuna bağlı olarak değişebilir.

 

Şematik çizimler, resimler ve açıklamalar, doküman metnini açıklamaya ve göstermeye yarar ve araca özgü onarım için temel olarak kullanılamazlar.