Aiheet:
- Hehkutulppien esittely
- Hehkutulpan toiminta
- Tietokoneohjatut hehkutulpat
- Hehkutulppien viat
- Hehkutulppien purkaminen
Hehkutulppien esittely:
Hehkutulppia kutsutaan myös hehkutulpiksi. Molemmat nimet ovat oikein, mutta tällä sivulla puhutaan vain hehkutulpista. Jokainen diesel moottori on hehkutulpat. Epäsuorasti ruiskutettu dieselmoottori tarvitsee aina hehkutulpat kylmäkäynnistystä varten. Suoraruiskutusdieselmoottori voi käynnistyä myös ilman hehkutulppia yli 10 °C:n ulkolämpötiloissa, mutta tällöin vapautuu paljon enemmän haitallisia aineita, kuten nokea. Lisäksi dieselmoottori, jossa on toimimaton hyvä järjestelmä, on myös vähemmän helppokäyttöinen hiukkassuodatin voi regeneroitua, koska vaadittua lämpötilaa ei saavuteta.
Epäsuorasti ruiskutetun dieselmoottorin esi- tai pyörrekammion suuren lämpöä haihduttavan pinnan vuoksi on välttämätöntä lämmittää palotilan ilmaa kylmäkäynnistyksen aikana. Tämä tapahtuu hehkutulppien kanssa.
Hehkutulpan toiminta:
Kun sytytysvirta kytketään, kylmän hehkutulpan läpi kulkee välittömästi suuri virta. Tämä virta varmistaa, että hehkutulppa saavuttaa erittäin korkean lämpötilan muutamassa sekunnissa. Virta pienenee, kun moottorin lämpötila nousee. Ohjauskäämin vastus kasvaa lämpötilan myötä. Esimerkiksi metallinen hehkutikku säilyttää tasaisen lämpötilan noin 1000 celsiusasteessa ja keraamisella hehkutangolla noin 1400 °C.
Hehkutulpassa on hehkukäämi ja ohjauskela, jotka on asennettu hehkuputkeen. Hehkukela saa hehkuputken hehkumaan päässä. Hehkukela ja ohjauskela on upotettu tiukasti jauheeseen. Tämä jauhe on sähköä eristävä, mutta johtaa lämpöä hyvin.
Nykyaikaisissa autoissa järjestelmä alkaa hehkua, kun auton lukitus avataan tai kun kuljettajan ovi avataan. Tällä hetkellä se on signaali moottorin ohjausyksikölle, että moottori käynnistetään "pian". Aktivoimalla hehkutulpat etukäteen palotilan ilma ja siten moottorin materiaalit ovat lämmenneet jonkin aikaa ennen moottorin käynnistämistä.
Noin 5 sekunnin kuluttua. hehkutulppa saavuttaa käyttölämpötilansa. Hehkumisaikaa ohjataan elektronisesti. Hehkutulpat pysyvät yleensä päällä jonkin aikaa myös moottorin käynnistämisen jälkeen ympäristön lämpötilasta riippuen. Jälkihehku saa moottorin käymään tasaisesti kylmäkäynnistyksen jälkeen ja tuottaa vähemmän nokipäästöjä.
Hehkutulppia ohjataan myös regenerointiprosessin aikana hiukkassuodatin.
Alla olevissa kuvissa on suora (vasen) ja epäsuora (oikea) ruiskutusdieselmoottori. Suoraruiskutusdieselmoottorissa hehkutulppa sijaitsee suoraan ruiskutussuuttimen vieressä männän yläpuolella. Epäsuorasti ruiskutetun version hehkutulppa on asennettu etummaiseen pyörrekammioon.
Jotkut moottorit käyttävät sytytyssuihkua. Yhdestä suuttimen reiästä tuleva polttoainesuihku suunnataan hehkutulppaan. Polttoaine joutuu kosketuksiin kuuman hehkutulpan kanssa ja haihtuu siksi nopeammin. Syttyvä seos muodostuu vielä nopeammin, jotta moottori käy paremmin kylmäkäynnistyksen aikana. Kuvassa näkyy suoraruiskutusdieselmoottorin sytytyssäde.
Tietokoneohjatut hehkutulpat:
Elektronisesti ohjatuissa hehkutulpissa edellisessä kappaleessa kuvattu ohjauskela jätetään pois. Lämpötilaa ei tällöin enää ohjata ohjauskelalla, vaan epäsuorasti moottorin ohjaustietokoneella. Tämä ECU määrittää hehkun ajan, hehkun keston ja ohjauksen.
Kaavio näyttää VW Golf VI 2.0 tdi -moottorin hehkujärjestelmän komponentit:
- J179: hyvä kone (ohjausyksikkö)
- Q10 - Q13: hehkutulppien syl. 1-4.
Hehkutulpat saavat jännitteen esilämmittimestä (J179), jota kutsutaan myös hehkun ohjausyksiköksi tai hehkureleeksi. Hehkutulpan nastat 11 ja 7 on kytketty sulakerasiaan (plus) ja korin maadoituspisteeseen.
Hehkuventtiili on kytketty moottorin ohjausyksikköön vi/gr- ja vi/ge-johtojen kautta (asennoissa T11b, nastat 9 ja 10). Tämä ECU löytyy toisesta kaaviosta viitteillä 71 ja 72.
Signaalin siirto tai viestintä hehkuventtiilin ja moottorin ECU:n välillä voidaan tehdä muiden moottorityyppien kautta LIN bussi saavuttaa. Hehkutulppa kommunikoi moottorin ECU:n kanssa, milloin ja kuinka kauan hehkutulppien tulee olla aktivoituina, ja antaa palautetta, jos hehkutulppa on viallinen, jotta moottorin ECU voi tallentaa vian.
Hehkutulppa ohjaa hehkutulppia kautta a Pulssin leveysmodulaatiosignaali (PWM).. Pulssin leveys määrää ohjauksen ja siten hehkutulppien lämpötilan. Mitä leveämpi PWM-signaalin "aktiivinen" osa on yhdessä jaksossa, sitä lämpimämmäksi hehkutulppa tulee. Kuvassa näkyy PWM-signaalin periaate:
- edellä: käyttösuhde 50 %;
- keskimmäinen: käyttösuhde 25 % (aktiivinen neljänneksen kaudesta)
- pohja: 75 % (aktiivinen kolme neljäsosaa ajanjaksosta). Keskimääräinen jännite on siksi korkein kolmesta esitetystä PWM-signaalista.
Esilämmitysprosessin ensimmäisessä vaiheessa hehkutulppia ohjataan käyttösuhteella > 95%, mikä vastaa noin 13 voltin keskimääräistä jännitettä. Tämä tarkoittaa, että hehkutulpat saavuttavat noin 1100 °C lämpötilan hyvin nopeasti. Jännite alennetaan sitten portaittain keskimäärin 4 volttiin. Lämpötila laskee noin 1000 °C:een ja pysyy sitten vakiona. Jälkivalo lakkaa:
- sen jälkeen, kun hehkutulpat ovat olleet aktivoituina tietyn ajan;
- jos jäähdytysnesteen lämpötila on korkeampi kuin ± 60 °C
Hehkutulpan ohjaus moottoria käynnistettäessä:
Kun moottori käynnistetään, hehkusäädin ohjaa hehkutulppia tietyn ajan 12 voltin vakiojännitteellä. Tätä kutsutaan myös "preglow", käännetty hollanniksi "pre-glow". Tämä ohjaustapa varmistaa, että hehkutulppa saavuttaa käyttölämpötilansa mahdollisimman nopeasti. Tämä esilämmitysaika on tarpeen, kun jäähdytysnesteen lämpötila on alle 25°. Mitä matalampi lämpötila, sitä pidempään esihohto kestää.
- jäähdytysnesteen lämpötilassa yli 25 °C ei esihohtoa;
- 25°C:n lämpötilassa esihohto kestää 0,5 sekuntia;
- alle -25°C lämpötilassa esihohto kestää 2,5-3 sekuntia.
Kiikarikuvat on tallennettu hehkuvalla järjestelmällä, jossa oli keraamiset hehkutulpat (BMW 320d, N47, 2011). Nämä saavuttavat lämpötilan nopeammin kuin metalliset hehkutulpat. Esihohto voi sitten kestää pidempään. Jonkin ajan kuluttua hehkutulpan käyttölämpötila on saavutettu ja sitä ohjataan sykkivästi pitämään se oikeassa lämpötilassa. Tämä kiikarikuva osoittaa, että päällekytkentäaika (12 volttia) lyhenee ajan myötä.
Jälkivalo moottorin käynnistymisen jälkeen:
Muutama sekunti moottorin käynnistymisen jälkeen hehkutuksen ohjausyksikkö jatkaa hehkutulppien sykkimistä. Tämä pitää hehkutulpat oikeassa lämpötilassa jälkihehkutusta varten. Tämä auttaa minimoimaan dieselin kolhuja sekä haitallisia päästöjä. Jälkihohto jatkuu, kunnes jäähdytysneste on saavuttanut vähintään 60 °C:n lämpötilan (todellinen sammutuslämpötila voi vaihdella merkin tai version mukaan). Käyttösuhde pysyy samana jälkihohtovaiheessa.
Useiden hehkutulppien hehkunsäätö:
Hehkun ohjausyksikkö ohjaa hehkutulppia yksitellen. Leveämmällä pulssilla pulssit menevät osittain päällekkäin. Syyt hehkutulppien ohjaamiseen erikseen ovat seuraavat:
- Jos kaikki moottorin hehkutulpat saavat pulssin samanaikaisesti, virta kulkee samanaikaisesti. Tällöin virtaa on yhtä paljon (pulssin tapauksessa neljän hehkutulpan läpi kulkevat virrat lasketaan yhteen), ja jos jännite on 0 volttia, virtaa ei kulje enempää. Tämä suuren virran kytkeminen päälle ja pois päältä kuormittaisi tarpeettoman paljon junaverkkoa;
- Vaihtelemalla pulsseja sylintereiden välillä hehkutulppaohjaimen läpi kulkeva virta pidetään vakiona, mutta se jakautuu hehkutulppien kesken pulssien avulla.
Alla olevassa kuvassa näemme kahden hehkutulpan ohjauspulssit. Tässä tapauksessa sylinterit 1 ja 2. Kaikkia neljää hehkutulppaa voidaan ohjata erikseen tai ryhmissä (esim. sylinterit 1 ja 4 samanaikaisesti ja sylinterit 2 ja 3 samanaikaisesti).
Hehkutulppien viat:
Jos hehkutulpat ovat viallisia, se voidaan havaita nopeuden vaihteluilla tai dieselin nakutuksella moottorin käynnistyttyä kylmäkäynnistyksen aikana. Nokea on muodostunut voimakkaasti (ei havaittavissa, kun hiukkassuodatin on asennettu). Yksi tai useampi viallinen hehkutulppa voi myös tarkoittaa, että hiukkassuodatinta ei voida enää regeneroida. Vaadittua lämpötilaa ei saavuteta ja se on kyllästynyt liiallisen nokihiukkasten määrän vuoksi. Nykyaikaisten järjestelmien moottorinhallinta tunnistaa vialliset hehkutulpat. Hehkun ohjausyksikkö suorittaa aina vastusmittauksen (shuntin yli menevän jännitehäviön kautta) ja ilmoittaa hehkutulppien kunnosta (usein LIN-väylän kautta) moottorin ohjausyksikölle. Usein vikailmoitus näkyy vain kojelaudassa, kun ulkoilman lämpötilat ovat alhaiset. Yli 5°C - 10°C lämpötiloissa tallentuu vika, jonka voit korjata a OBD-järjestelmä voidaan lukea, mutta kuljettajaa ei varoittaa tästä kojelaudassa olevalla viestillä.
Jos epäilet, että hehkutulppa on viallinen, voit käyttää a yleismittari suoritetaan vastusmittaus. Mittaus voidaan suorittaa moottorilohkossa olevalla hehkutulpalla, mutta myös irrotetulla hehkutulpalla. Kun otetaan huomioon vaurioitumisriski hehkutulppien irrottamisen yhteydessä, on viisaampaa mitata hehkutulpat aluksi asennettuina.
- irrota hehkutulpan tulppa ja aseta se sivuun;
- aseta punainen mittatappi hehkutulpan päähän, johon tulppa tulee liittää;
- aseta musta testianturi (mieluiten) hehkutulpan koteloon, muualle moottorilohkoon tai sopivaan maadoituspisteeseen;
- aseta yleismittari asentoon "ohm" vastuksen mittaamiseksi.
Vastusarvo ei kerro kuinka hyvä hehkutulppa on. Loppujen lopuksi mitataan vastus kelan läpi. Metalli- tai keraaminen pää voi olla likainen tai hehkua vähemmän nopeasti ja huonommin iän vuoksi. Resistanssimittauksella voidaan kuitenkin määrittää, pystyykö hehkutulppa hehkumaan heti, kun virta kulkee kelan läpi:
- resistanssi välillä 0,2 - 6 Ω on hyvä;
- resistanssi <0,2 Ω on liian pieni. Todennäköisesti kela (positiivinen) ja kotelo (maa) ovat sisäisessä kosketuksessa toisiinsa;
- ei vastusta (OL tai 1.) tarkoittaa, että hehkutulpassa on sisäinen katkos. Hehkutulpan läpi ei voi kulkea virtaa;
- myös erittäin korkea resistanssi (esim. 6 kΩ) osoittaa viasta. Tämän seurauksena virta on alhainen ja hehkutulppa tuskin kuumene.
Jos käy ilmi, että yhdellä tai useammalla hehkutulpalla on väärä resistanssiarvo, mutta kaikki neljä hehkutulppaa ovat samanikäisiä, valmistaja suosittelee vaihtamaan kaikki hehkutulpat samalla kertaa. Vaikka vastusmittaus osoittautuisi hyväksi, hehkuominaisuudet voivat heikentyä iän vuoksi. Neljällä uudella hehkutulpalla on varmistettu, ettei hehkuominaisuuksissa ja siten hehkulämpötiloissa ole eroja.
Hehkutulpalla pulssilla ohjatut hehkutulpat voidaan tunnistaa kotelon jännitteestä: 5,3 ts. 7 volttia. Tämä on käyttöjännite, joka tarvitaan pitämään se oikeassa lämpötilassa. Vaikka vanhojen moottoreiden hehkutulpat voitiin testata 12 voltin akulla, uudemmat hehkutulpat voivat ylikuumentua ja epäonnistua, jos niihin syötetään 12 volttia liian pitkään.
Hehkutulppien irrotus:
Kun irrotat hehkutulppaa, varmista, että se voidaan irrottaa pienellä voimalla. Jos käytät liikaa voimaa, kierre tai sylinterinkansi voi vaurioitua tai hehkutulppa voi rikkoutua. Tämän estämiseksi on suositeltavaa nostaa moottori ensin käyttölämpötilaan. Hehkutulpan ja sylinterinkannen materiaaleja kuumentamalla paakkuuntuneet nokihiukkaset pehmenevät. Hehkutulppa on nyt helpompi irrottaa kuin kylmällä moottorilla.
Jos hehkutulppa katkeaa, on monessa tapauksessa porattava hehkutulppaan reikä ja sitten kierre ja jäljellä oleva pää on poistettava reiästä tai sylinteristä, mahdollisesti magneetin avulla. On olemassa vaara, että kierre vaurioituu porauksen aikana, jos et poraa tarkasti. Varovaiseen oikeaan kulmaan poraukseen on lisätyökaluja (katso alla oleva kuva). Ärsyttävimmässä tilanteessa sylinterinkansi on irrotettava hehkutulppien poistamiseksi. Jätä siis hehkutulpan vaihto asiantuntijan tehtäväksi.
Yleisin syy hehkutulpan rikkoutumiseen on se, että sitä on aiemmin kiristetty liikaa. Hehkutulppien kiristysmomentti on 10-25 Nm kierteestä riippuen. Katso aina korjaamokäsikirjasta tai vastaavan hehkutulpan tiedoista oikea kiristysmomentti.
Aiheeseen liittyvät sivut:
