Common Rail Yakıt Sistemi ve Elektronik Motor Kontrolü

Dizel motorlarda kullanılan Common Rail yakıt sistemi, motor kontrol ünitesi (ECM), sensörler, yüksek basınç pompası, rail hattı ve elektronik kontrollü enjektörlerin birlikte çalıştığı elektronik bir yakıt enjeksiyon sistemidir. Sistemin doğru anlaşılabilmesi için basınç çeşitleri, sensörler, CAN-BUS haberleşmesi ve mekanik yakıt enjeksiyon sistemleriyle arasındaki farkların bilinmesi gerekir.

Bu konuda efektif ve mutlak basınçtan CAN-BUS veri iletişimine, müşir ve sensörlerden sıra tipi yakıt pompası ile Common Rail karşılaştırmasına, yakıt enjeksiyon miktarı kontrolünden yakıt filtresi tıkanmasına ve yakıt sisteminin havasının alınmasına kadar temel bilgiler birlikte ele alınmaktadır.

Efektif ve Mutlak Basınç Nedir?

Yer çekimi nedeniyle atmosferdeki hava yeryüzüne bir basınç uygular. Yükseklik arttıkça üzerimizde bulunan hava sütununun miktarı azaldığından atmosfer basıncı da genel olarak azalır. Bu nedenle deniz seviyesine yakın bölgelerde atmosfer basıncı daha yüksek, yüksek rakımlarda ise daha düşüktür.

Efektif (Gösterge) Basınç

Atmosfer basıncının referans yani sıfır kabul edilerek ölçülen basınca efektif basınç veya gösterge basıncı denir. Birçok manometre atmosfer basıncına göre ölçüm yaptığı için atmosfer ortamında sıfır değerini gösterir.

Örneğin kaynakta verilen Isuzu dizel motor uygulamasında motor çalışmıyorken yağ basıncı göstergesinde yaklaşık 0 kPa efektif basınç okunması bu prensiple açıklanmaktadır.

Mutlak Basınç

Mutlak basınç ölçümünde referans noktası mutlak vakumdur. Mutlak vakum 0 kPa kabul edilir. Standart deniz seviyesi atmosfer basıncı yaklaşık 101,3 kPa mutlak basınçtır; uygulamada yaklaşık 100 kPa veya 1 bar olarak ifade edilebilir.

Kaynakta verilen Isuzu dizel motor uygulamasında barometrik basınç sensörü ve turboşarj basıncı sensörü mutlak basınç prensibiyle açıklanmaktadır. Motor çalışmıyorken uygun bir mutlak basınç sensörü bulunduğu rakımdaki atmosfer basıncına yakın bir değer gösterebilir.

CAN-BUS Veri İletişim Hattı

CAN-BUS, araç ve iş makinelerindeki elektronik kontrol ünitelerinin birbiriyle haberleşmesini sağlayan veri iletişim sistemlerinden biridir. CAN haberleşmesi hakkında daha ayrıntılı bilgi için CAN (Controller Area Network) Hattı konusunu inceleyebilirsiniz.

• Kaynakta anlatılan yüksek hızlı CAN uygulamasında veri hattı CAN-H ve CAN-L olarak isimlendirilen iki kablodan oluşur.
• Kontrol üniteleri bu veri hattına bağlanarak birbirleriyle haberleşir.
• Kaynak sistemde hattın iki ucunda 120 Ω sonlandırma dirençleri bulunmaktadır.
• Hidromek Tier 2 makinelerde kaynak bilgiye göre sonlandırma dirençleri kumanda paneli ve MCU (Machine Control Unit) içerisine entegre edilmiştir.
• Tier 3 makinelerde ise kaynak bilgiye göre dirençler kumanda paneli ve ECM (Motor Kontrol Ünitesi) içerisindedir.
• CAN-BUS üzerindeki tek bir ünitenin arızalanmasının bütün haberleşmeyi mutlaka kesmesi gerekmez. Ancak arızanın türüne göre hattın elektriksel yapısını bozan kısa devre gibi problemler diğer kontrol ünitelerinin haberleşmesini de etkileyebilir.

Müşir ve Sensör Nedir?

Müşir Nedir?

Bu kaynakta müşir, belirli bir sıcaklık veya basınç değerine ulaşıldığında elektrik kontağının durumunu değiştiren anahtarlama elemanı anlamında kullanılmaktadır. Ayarlanan eşik değerine bağlı olarak açık kontak kapanabilir veya kapalı kontak açılabilir.

Bu tip eleman sürekli değişen bir ölçüm değeri göndermek yerine belirli bir koşulun gerçekleşip gerçekleşmediğini elektriksel olarak bildirir. Kaynakta Isuzu dizel motorları üzerinde hararet müşiri bulunduğu, ancak incelenen sistemde bu müşirin kullanılmadığı belirtilmektedir.

Sensör Nedir?

Sensör; sıcaklık, basınç, konum veya devir gibi fiziksel büyüklükleri elektronik kontrol ünitesinin değerlendirebileceği elektriksel sinyallere dönüştüren elemandır. Ölçülen fiziksel büyüklük değiştikçe sensörün çıkış sinyali de sensörün çalışma prensibine göre değişir.

Kaynakta incelenen Isuzu dizel motor uygulamasında sıcaklık sensörlerinin elektrik soketlerinin iki terminalli, basınç sensörlerinin ise üç terminalli olduğu belirtilmektedir. Bu terminal sayıları bütün motor ve sensörler için genel bir kural olarak değerlendirilmemelidir.

Motorlarda kullanılan diğer sensörler hakkında bilgi için motorda kullanılan sensörler konusuna bakabilirsiniz.

Sıra Tipi Yakıt Pompası ile Common Rail Sistemi Arasındaki Farklar

Klasik sıra tipi mekanik enjeksiyon pompası ile elektronik kontrollü Common Rail yakıt sistemi arasında yakıt miktarının ayarlanması, enjeksiyon zamanlaması, basınç kontrolü ve çoklu püskürtme bakımından önemli farklılıklar bulunmaktadır.

Aşağıdaki iki görselde kaynakta karşılaştırılan sıra tipi Mitsubishi pompa ve Common Rail sistemi yan yana gösterilmektedir.

Not: Yukarıdaki karşılaştırma kaynakta verilen sıra tipi Mitsubishi pompa ile Common Rail uygulamasının özellikleri korunarak düzenlenmiştir. Farklı mekanik ve elektronik dizel yakıt sistemlerinin kontrol yöntemlerinde üreticiye göre farklılıklar bulunabilir.

Elektronik Kumandalı Common Rail Yakıt Sistemi Nasıl Çalışır?

Common Rail sisteminde ECM, motorun yük ve çalışma koşullarını belirlemek amacıyla çeşitli sensörlerden veri alır. Kaynak sistemde eksantrik mili konum sensörü ve soğutma suyu sıcaklık sensörü gibi sensörlerden gelen bilgiler değerlendirilerek yakıt miktar ayar valfi (SCV) ve enjektör solenoidleri kumanda edilmektedir.

Eksantrik mili konumunun motor yönetimindeki görevini eksantrik mili konum sensörü, motor sıcaklığının nasıl algılandığını ise soğutma suyu sıcaklık sensörü konusunda inceleyebilirsiniz.

ECM ayrıca kaynakta anlatılan iş makinesi uygulamasında ikaz lambalarını kontrol eder ve makinenin elektronik kontrol ünitesi ile kumanda paneliyle CAN-BUS hattı üzerinden haberleşir.

Common Rail Sisteminde Çoklu Yakıt Püskürtmesi

Elektronik kontrollü Common Rail sistemlerinde motorun çalışma şartlarına bağlı olarak bir çevrim içerisinde birden fazla enjeksiyon gerçekleştirilebilir. Pilot, ana ve bazı uygulamalarda sonradan püskürtme gibi farklı enjeksiyonlar; yanma gürültüsünün, emisyonların ve yanma karakteristiğinin kontrol edilmesine yardımcı olabilir.

Kaynakta bu çalışma, önce az miktarda yakıt püskürtülerek ön yanmanın başlatılması ve daha sonraki püskürtmelerin ardından yanmanın devam etmesi şeklinde açıklanmıştır. Bunun vuruntuyu her koşulda tamamen ortadan kaldırdığı şeklinde genel bir sonuç çıkarılmamalıdır.

Common Rail Yakıt Basıncı

Common Rail hattındaki yakıt basıncı rail basınç sensörü tarafından izlenir ve ECM, motorun çalışma koşullarına göre hedef basıncı kontrol eder. Kaynakta incelenen sistem için Common Rail basıncının yük ve çalışma şartlarına bağlı olarak 100 bar ile 1850 bar arasında değişebildiği belirtilmiştir.

Bu değer bütün Common Rail sistemleri için geçerli değildir. Yakıt basıncı motor ve sistem tasarımına göre farklılık gösterdiğinden kontrol ve onarım sırasında üreticinin teknik verileri kullanılmalıdır.

ECM; gaz kumandası konumu, motor devri ve diğer çalışma bilgilerini kullanarak enjeksiyon zamanını ve yakıt miktarını hesaplar. Kaynak sisteme göre püskürtülecek maksimum yakıt miktarının hesaplanmasında soğutma suyu sıcaklığı, turboşarj basıncı ve rakım gibi bilgiler de dikkate alınmaktadır.

Common Rail sistemlerinin genel yapısı hakkında daha ayrıntılı bilgi için Common Rail Enjeksiyon Sistemi konusunu inceleyebilirsiniz.

Yakıt Enjeksiyon Miktarı Düzeltme Sistemi Nasıl Çalışır?

Elektronik motor kontrol ünitesi (ECM); gaz kumandası konumu, turboşarj basıncı, krank mili konum sensörü ve Common Rail basınç sensörü gibi bilgilerden yararlanarak motorun ihtiyaç duyduğu yakıt miktarını hesaplar.

Kaynak sistemde ECM, SCV (Suction Control Valve / Yakıt Miktar Ayar Valfi) üzerinden yüksek basınç pompasına alınan yakıt miktarını kontrol eder. Enjektörlerin kumanda süresi de akü gerilimi, motor sıcaklığı, rail basıncı ve diğer çalışma koşulları dikkate alınarak düzenlenir.

Krank mili konumu ve diğer sensörlerin kontrolü hakkında bilgi için Sensörler ve ECU Kontrolleri konusunu inceleyebilirsiniz.

Yakıt püskürtme oranı (Q): Kaynakta incelenen motor uygulamasında marş sırasında dizel motor devrinin Q eşik değeri olan 550 d/d’nin altında olduğu ve ECM’nin bu durumda yakıt püskürtme oranını değiştirerek motorun çalışmasını kolaylaştırdığı belirtilmektedir. Bu 550 d/d değeri kaynak sisteme özgü bir kontrol değeridir ve bütün dizel motorlar için genel sınır olarak kullanılmamalıdır.

Yakıt Filtresinin Tıkanması

Kaynak dokümanda yakıt filtresinin tıkanmasının tespit edilmesi için belirli çalışma koşulları ve Common Rail basınç değerleri verilmiştir. Aşağıdaki değerler incelenen Isuzu/Hidromek sistemine ait servis verileri olarak değerlendirilmelidir.

Filtre Tıkanmadan Önceki Çalışma Durumu

• Kontak anahtarı giriş voltajı 18 V veya daha fazla olur.
• DTC P0192, P0193, P0090, P1291, P1292 ve P1635 arızaları oluşmaz.
• Yakıt miktar ayar valfi çalışma performansı %33 veya daha az, hissedilen yakıt miktarı 28 mL/sn veya daha fazla olur.
• Motor devri 1200 d/d veya üzerine çıkabilir.

Filtre Tıkandıktan Sonraki Çalışma Durumu

• Aktif Common Rail hattı basıncı, 5 saniye veya daha fazla süreyle hedef rail basıncından 500 bar veya daha düşük bir basınçta olur.
• Common Rail hattı basıncı 800 bar olarak sınırlandırılır.
• Çoklu yakıt püskürtmesi durur ve sınırlı yakıt püskürtmesi devreye girer.

Önemli: 18 V, %33, 28 mL/sn, 1200 d/d, 500 bar, 800 bar ve belirtilen DTC koşulları kaynakta anlatılan sisteme özgüdür. Farklı bir araç veya motor üzerinde arıza teşhis sınırı olarak doğrudan kullanılmamalıdır.

Yakıt Sisteminin Havası Nasıl Alınır?

Kaynakta incelenen yakıt sistemi için hava alma işlemi aşağıdaki şekilde verilmiştir. Bu işlem sırası bütün dizel motorlar için genel bir prosedür değildir. Farklı araçlarda elektrikli besleme pompası, manuel el pompası veya farklı hava alma prosedürleri kullanılabileceğinden üreticinin servis talimatları esas alınmalıdır.

1. Yakıt filtresinin altına dökülebilecek yakıtı toplamak amacıyla uygun bir tava veya kap yerleştirin.
2. Kontak anahtarını ON (açık) konumuna getirin. Kaynak sistemde elektrikli besleme pompasının çalışma sesi duyulabilir.
3. Yakıt filtresi üzerindeki hava alma tapasını gevşetin ve tahliye borusundan yakıt gelene kadar kaynakta belirtilen yaklaşık 20 saniyelik süreyi uygulayın.
4. Hava alma tapasını kapatın ve filtrenin tekrar yakıtla dolması için kaynakta belirtilen 10 saniye kadar bekleyin. Kaynak prosedürde bu işlemin üç defa daha tekrarlanması belirtilmektedir. Yakıt sistemi tamamen boşalmışsa filtrenin dolması için gereken süre değişebilir.
5. Hava alma tapasından köpüksüz yakıt geldiğinde hava alma tapasını kapatın.

Yakıt sisteminin havasının alınmasıyla ilgili farklı bir dizel uygulamasını Dizel Motor Yakıt Sisteminin Havasının Alınması konusunda inceleyebilirsiniz.

Isuzu Dizel Motorları Yakıt Sistemi – 2. Sayfa

Konunun devamında soğutulmuş EGR sistemi, EGR valfi konum sensörü, yakıt püskürtme kontrolü, hız sınırlama fonksiyonu, kızdırma sistemi, ECM ve EEPROM yapısı açıklanmaktadır.

Isuzu Dizel Motorları Yakıt Sistemi – 2. Sayfaya Git

Dizel motor yakıt sistemleri, Common Rail teknolojisi ve motor yönetimiyle ilgili diğer eğitim içeriklerine MotorDersi üzerinden ulaşabilirsiniz.