Werking van een dieselmotor

INLEIDING Dit verslag heeft betrekking op Dieselmotoren bedrijf Leeuwarden en is gericht op de werkplaats. Deze onderwerpen heb ik gekozen omdat erbij dieselmotoren bedrijf bijna alleen auto's met dieselmotors in de werkplaats ter reparatie aangeboden worden en de roetmeting voor APK goedkeuring hier een belangrijke rol in speelt. We gaan bekijken hoe we een Daf door de roetmeting kunnen krijgen. Als eerste proberen we het toerental te laten zakken door de rookstop in te draaien, wat niet is gelukt, wat wel enigszins heeft geholpen was een vloeistof door de pomp op te laten zuigen achtereenvolgens de pomp op de pompen testbank opnieuw aftestellen. Dit met goede resultaten. Dit alles heb ik uitgevoerd samen met een collega. HOOFDSTUK 1 OPBOUW LIJNPOMP De brandstofpomp heeft drie taken: 1. Het regelen van de inspuit hoeveelheid. 2. Het regelen van het inspuit moment. 3. De verdeling van de brandstof over de cilinders. De brandstof wordt door de opvoerpomp uit de tank gezogen en passeert daarbij een groffilter. De opvoerpomp perst de brandstof via de fijnfilters naar de brandstofpomp. Op de hoogte waar de brandstof in de pomp komt bevindt zich de brandstof galerij. Dit is een centrale ruimte van waaruit

alle pompelementen van brandstof voorzien worden .Deze pomp heet lijnpomp omdat de verschillende pompelementen, voor elke cilinder op
een rij staan. We hebben hier te maken met een pomp voor een vier cilinder motor. De brandstofinspuitpomp is aan de linkerkant voorzien van een vervroegingsmechanisme; hiermee wordt het inspuitmoment aangepast bij de rotatiefrequentie van de motor. Aan de rechterkant zien we de regulateur; deze regelt en begrenst de toelaat bare rotatiefrequenties van de motor. Vanaf de brandstofinspuitpomp lopen inspuitleidingen naar inspuitstukken. In een inspuitstuk zit de verstuiver, die zorgt voor een fijne verstuiving van de brandstof in de verbrandingsruimte van de motor. De nokkenas van de pomp wordt vanaf de motor aangedreven met behulp van tandwielen, ketting of getandde riem. De nokkenas draait bij een vierslagmotor met de halve rotatiefrequentie van de krukas. Dit is nodig omdat maar eenmaal per twee krukasomwentelingen ingespoten mag worden. Bij een tweeslagmotor draait de krukas met dezelfde rotatiefrequentie als de krukas. Een nok van de nokkenas drukt via een rolstoter de plunjer omhoog. Een plunjerveer drukt de plunjer weer omlaag als de nok weggedraaid is. Met de stelbout met contramoer kan de plunjerhoogte versteld worden. Hierdoor kan de stand van de plunjer aangepast worden aan de stand van de andere plunjers. Dit is nodig om in alle cilinders op precies hetzelfde moment ten opzichte van het B.D.P in te spuiten. De plunjer bevindt zich in een cilinder. Als de plunjer in de getekende stand staat wordt de ruimte boven de plunjer vanuit de brandstof galerij met brandstof gevuld. De hoeveelheid brandstof welke in de motor wordt gespoten kan versteld worden door de plunjer te verdraaien. Dit vindt plaats met behulp van de regelstang; op de regelstang zitten tanden welke in de tanden van een tandkrans grijpen. Door de regelstang te verschuiven verdraait de tandkrans en daarmee de plunjer. Zodra er druk boven de plunjer wordt opgebouwd gaat de persklep open, en wordt de brandstof via de inspuit leiding naar het inspuit stuk met verstuiver gevoerd. HOOFDSTUK 2 AFSTELLEN LIJNPOMP Het afstellen van een lijnpomp gebeurd op een zogenaamde testbank, op deze testbanken kunnen de volgende zaken getest en afgesteld worden: --- alle cilinders van de motor op het zelfde moment de brandstof krijgt ingespoten, dit noemen we synchroon inspuiten. --- alle cilinders bij een bepaalde belasting en toerental dezelfde hoeveelheid brandstof krijgt ingespoten, dit noemen we de opbrengst
Een op de afstelbank gemonteerde opvoerpomp zuigt vloeistof uit een voorraadtank. Via een filter en een drukregelklep komt de vloeistof in de pomp terecht. Maar voor we de pomp goed kunnen testen moet het systeem eerst ontlucht worden
Als we de door ons gedemonteerde en op de afstelbank gemonteerde brandstofpomp gaan testen, blijkt na verschillende metingen dat de opbrengst van de pomp per cilinder nogal wat verschillend is. Zo zien we dat er slechts 3 cilinders evenveel brandstof krijgen toegedient,en dat de verschillen tussen de afwijkende cilinders ook nog eens veel te groot is. Door het verdraaien van de plunjers en de meting opnieuw te doen kregen we de opbrengst nagenoeg gelijk van alle 6 cilinders. Ook hebben we het synchroon inspuiten afgesteld
naast deze zaken wordt er verder weinig aan een brandstofpomp afgesteld in geval van meer ongeregeldheden wordt bij dieselmotoren bedrijf meestal een ruilpomp gemonteerd. Door echter onze pomp af te stellen (opbrengst,synchroon) waar toch heel wat monteurs uurtjes in zitten is het waarschijnlijk wel gelukt om bij de roetmeting betere resultaten te behalen en bovendien zal de motor rustiger lopen en meer trekkracht hebben. Tegenwoordig worden bij moderne dieselmotors zogenaamde roetfilters in het uitlaatsysteem opgenomen wat ook de roetuitstoot vermindert. Wat ook een probleem is bij dieselmotors is de vorming van stikstofoxiden vooral bij turbo motoren. Enkele maatregelen die voor een beperking hiervan zorgen zijn: --- trapsgewijs de brandstof inspuiten, minder kans op hoge piekdrukken --- door gebruik te maken van een voor of- wervelkamer, voor een betere Verdeling van de verbranding. --- door gebruik te maken van een inspuit moment versteller. --- door gebruik te maken van een intercooler bij turbo motoren. --- door de uitlaatgassen terug te voeren en zo de vullingsgraad verminderen. HOOFDSTUK 3.1 PLUNJERS In de volgende figuur (figuur niet aanwezig, red) ziet u de veel gebruikte vorm van de nokken op de nokkenas van een lijnpomp.dit om te voorkomen dat de motor de verkeerde kant op gaat draaien, met de inlaat als uitlaat en de uitlaat als inlaat.Door deze vorm wordt op een sterk afwijkend moment ingespoten zodat de motor bij andersom draaien niet wil aanslaan. In de volgende figuur (figuur niet aanwezig, red) zie u met behulp van vier tekeningen wat er plaatsvindt tijdens de opgaande slag van de plunjer. --- In tekening A staat de plunjer in zijn laagste stand de ruimte boven de plunjer wordt gevuld met brandstof uit de brandstofgalerij. --- In tekening B is de plunjer zover omhoog gegaan dat de toevoer van brandstof door de bovenkant van de plunjer afgesloten wordt. De inspuiting kan beginnen de brandstof staat onder druk dit noemen we het snijpunt. --- In tekening C is de inspuiting bezig de brandstof wordt door de opengedrukte persklep naar het inspuitstuk gevoerd. --- In tekening D is de plunjer zover omhoog gegaan dat de helix de onderkant van de stuurpoort heeft bereikt. Op dit moment eindigt de inspuiting, de plunjer kan nu nog wel verder omhoog maar er wordt Niet meer ingespoten. Bij plunjers onderscheiden we de totale en effectieve slag. De totale slag is de afstand die de plunjer aflegt als hij van zijn laagste stand naar de hoogste stand gaat en omgekeerd, deze slag is afhankelijk van de hoogte van de nok op de nokkenas. De effectieve slag is de afstand die de plunjer aflegt tijdens het inspuiten van de brandstof, de inspuiting begint als het snijpunt is bereikt en eindigt als de onderkant van de helix de stuurpoort heeft bereikt. De inspuit hoeveelheid moet afhankelijk zijn van het gevraagde vermogen dit wordt geregeld door de effectieve slag van de plunjers. Door het gaspedaal te bedienen of met de hulp van een regulateur zal een tandkrans een draaiende beweging van de plunjers veroorzaken en daarmee de effectieve slag vergroten of verkleinen. HOOFDSTUK 3.2 DE PERSKLEP De persklep heeft een belangrijke functie in het goed functioneren van de verstuiver. De persklep zit tussen de plunjer en de inspuitleiding. De persklep wordt geopend door de brandstofdruk . De persklep heeft twee belangrijke taken : --- ervoor te zorgen dat de leiding gevuld blijft met brandstof en daardoor ontstaat er geen onderdruk in de leiding tijdens de neergaande beweging van de plunjer. Dit doet de persklep door middel van het afsluiten van de verbinding tussen de pompcilinder en de inspuitleiding. --- zorgen voor een snel sluiten van de verstuiver zodat deze niet gaat nadruppelen.
HOOFDSTUK 3.3 REGULATEURS Elke brandstofpomp van een dieselmotor is uitgerust met een rotatiefrequentie-regulateur. Deze regulateur is noodzakelijk omdat een dieselmotor bij een bepaalde stand van de regelstang niet met een constant toerental kan draaien. We hebben vier soorten regulateurs: --- two speed centrifugaal regulateurs --- all speed centrifugaal regulateurs --- onderdruk regulateurs --- elektromagnetische regulateurs
De two speed regulateur: regelt alleen het stationaire en het maximale toerental af. De all speed regulateur : deze regulateur regelt alle toerentallen af. Onderdruk regulateur : dit is een pneumatische regulateur en is ook een all speed regulateur. Elektromagnetische
regulateurs : dit zijn regulateurs met een elektronische aansturing. Wat doet een regulateur nou precies ? Zoals we weten loopt een dieselmotor altijd met een luchtoverschot, dit betekent dat er meer lucht wordt aangezogen dan nodig is ten opzichte van de ingespoten hoeveelheid brandstof. Het geleverde vermogen en daarmee
het toerental van de dieselmotor wordt geregeld door de ingespoten hoeveelheid brandstof te wijzigen. Het maximale toerental moet door de regulateur begrensd worden. Zonder regulateur zou bij een te lage belasting van de motor het toerental zo hoog worden dat deze vernield zal worden. De regulateur zorgt ervoor dat de regelstang in de richting ‘minder opbrengst' of in de richting ‘meer opbrengst' verschoven wordt als het toerental dreigt te veranderen. De opbouw van een regulateur De regulateur is op het uiteinde van de nokkenas van de pomp gemonteerd en de aangegeven centrufigaalgewichten en haakse hefbomen draaien met dezelfde rotatiefrequentie als de nokkenas. De centrufugaalgewichten worden door regelveren naar binnen gedrukt. De bij draaiende motor optredende centrufigaalkracht wil de gewichten naar buiten slingeren. Als de rotatiefrequentie verandert bij een vaste stand van de regelstang dan wordt de beweging van de centrufigaalgewichten via de haakse hefbomen en de regelhefboom overgebracht op de regelstang. Deze beweegt hierdoor naar links of naar rechts, waar door de ingespoten brandstofhoeveelheid respectievelijk verminderd of vermeerderd wordt. De hefboom met de naam ‘verstelhendel' is verbonden met het gaspedaal in de auto. Als de bestuurder het gaspedaal bedient, dan zorgt de stuurhefboom er voor dat de regelhefboom, en daarmee de regelstang, van stand verandert. P- graad bij regulateurs voor inspuitpompen kennen we het begrip p- graad wat een afkorting is van proportionaliteits- graad. Als een motor belast is hoort bij die belasting een bepaald toerental, als het gaspedaal in dezelfde stand word gehouden en we laten de belasting gedeeltelijk of helemaal wegvallen dan zal het toerental van de motor stijgen. De mate waarin het toerental stijgt hangt af van het type regulateur, de mate waarin het toerental stijgt wordt uitgedrukt in de p- graad van de regulateur. Deze P- graad wordt uitgedrukt in procenten van het maximale toerental. Bijvoorbeeld: het maximale toerental van een motor bij vollast is 40hz als we de belasting wegnemen, stijgt het toerental tot 44hz

Berekening : de stijging van het toerental is 44hz-40hz=4hz. 1 procent van het belaste toerental is 0,4hz. De p- graad is dan 4: 0,4 = 10 procent. HOOFDSTUK 4 DE DIAGNOSE Bij ons in het bedrijf krijgen we van de gemeente Leeuwarden een
13 jaar oude daf 2300 vuilnisauto ter keuring aangeboden. We hebben eerst de technische keuring uitgevoerd dat viel erg mee er waren enkel een paar kleinigheden die gerepareerd moesten worden. De keurmeester had mij al gezegd dat de roetmeting bij dit soort wagens meestal voor de grootste problemen zorgde, omdat deze wagens altijd kleine stukjes rijden huis aan huis en ook nog langzaam, dus kan de motor niet lekker schoonbranden. Deze motoren zullen dan ook een hoge roetuitstoot hebben. We gaan voorbereidingen maken voor de roettest. De motor laten we lekker warm lopen intussen vragen we bij de rijksdienst voor het wegverkeer de voertuiggegevens op . Deze gegevens voeren we in de roetmeter in, zoals de maximale voor volgas en voor stationair. De meting kan beginnen, eerst 5 seconden wachten voor het stationaire toerental is opgenomen daarna 2 seconden volgas . Als dan deze waarden door de roetmeter als juist zijn bevonden kan de werkelijke roetmeting beginnen. HOOFSTUK 5 DE ROETMETING In een serie van drie tests wordt de meting verricht, drie keer 2seconden volgas met tussenposen van 15 seconden. Als dit correct is uitgevoerd is die drie keer voldoende. Tijdens de metingen worden de volgende waarden opgeslagen: --- stationair toerental --- afregel toerental --- de piekwaarde van het roetgehalte --- de acceleratie tijd
Na deze meting hadden we een eindwaarde van 8,4 wat veel te hoog is de maximale waarde is 3,0. Door de rookstop terug te draaien naar het minimum zakte deze waarde echter maar gering naar 7,8. Ook het toevoegen van een speciale vloeistof bij het brandstoffilter hielp niet. De keurmeester besluit deze wagen af te keuren. De monteurs kunnen aan de slag met het demonteren van de brandstofpomp om deze op de testbank opnieuw af te stellen. verschillende roetmetingsmethoden. Om het roetgehalte in uitlaatgassen te meten bestaan er twee methoden
dat zijn de: filtermethode absorptiemethode
De filtermethode wordt bij keuringen niet meer gebruikt. Bij de filtermethode maakt men gebruik van een filter waar de uitlaatgassen doorheen gezogen worden. Met als gevolg dat het filtermateriaal zwart verkleurd. Door nu de verkleuring te meten kan de hoeveelheid roet vastgesteld worden. Bij de absorptiemethode maakt men gebruik van de lichtabsorptie welke door het roet wordt veroorzaakt. Hoe meer roet hoe meer licht er zal worden geabsorbeerd met als gevolg een hogere waarde van de meter. CONCLUSIE Het is mij duidelijk geworden dat een juiste afstelling van een brandstofpomp meestal resulteert in een betere uitslag van de roetmeting. Het vergt echter veel tijd om een brandstofpomp te demonteren en vervolgens weer te monteren op een afstelbank, dan de pomp op de juiste wijze af te stellen , om hem vervolgens weer te monteren en de roettest opnieuw uit te voeren. Dit keer met een waarde die zeer acceptabel is en de APK makkelijk kan doorstaan.
BRONVERMELDING het boek verbrandingsmotoren semester4 hoofdstukken 3 en 4. werkplaatshandboeken van Dieselmotoren Bedrijf.