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メルセデス・ベンツ・サービス
OM 651 のディーゼル・ダイレクト・ インジェクション CDI の システム説明
メルセデス・ベンツ日本株式会社
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刊記
© 2008 メルセデス・ベンツ日本株式会社 本書は、すべての記載内容も含め、著作権によって保護されています。 使用に当たってはあらかじめメルセデス・ベンツ日本株式会社の書面に よる事前の承諾が必要となります。 これは特に複写、配付、加工、翻訳、 マイクロフィルムへの記録またはデータベースおよび オンライン・サー ビスを含む電子機器への保存および処理に対して適用されます。 表紙写真の番号: 注文番号: 2008 年 8 月 P01.00-3120-00 6516 1363 20
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目次
はじめに ....................................................................................... 5
すべてのシステム イントロダクション .................................................................. 6 システム比較 ............................................................................... 8 CDI の機能説明図 ..................................................................... 10
個別システム フューエル・システム ............................................................ 12 フューエル・インジェクション ............................................ 17 グロー・システム ..................................................................... 22 インテーク・ポート・シャットオフ ................................... 25 過給 ............................................................................................. 26 EGR ............................................................................................. 30 エグゾースト・システム ........................................................ 32
システムの構成部品 CDI コントロール・ユニット ................................................ 34 オルタネータ ............................................................................. 35 高圧ポンプ ................................................................................. 36 レール ......................................................................................... 38 レール・プレッシャ・コントロール・バルブ ................... 39 ピエゾ・インジェクタ ............................................................ 40 予熱アウトプット・ステージ ................................................ 42 グロー・プラグ ......................................................................... 43 スピード・センサ ..................................................................... 44
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目次
ポジション・センサ ................................................................ 45 温度センサ ................................................................................. 46 オイル・ジェット・ノズル・シャットオフ・バルブ ...... 48 オイル・レベル・コントロール ............................................ 49 エアマスおよびインテーク・エア ........................................ 50 プレッシャ・センサ ( エア・クリーナの後 ) ..................... 51 インテーク・ポート・シャットオフ・アクチュエータ ... 52 スロットル・バルブ ................................................................ 53 ヒータ・エレメント ................................................................ 54 コンデンス・ウォータ・センサ ............................................ 55 ターボチャージャ ..................................................................... 56 EGR ............................................................................................. 60 スイッチオーバ・バルブ ........................................................ 61 O2 センサ ................................................................................... 62 プレッシャ・センサ ................................................................ 63
添付資料 略語 ............................................................................................. 64 索引 ............................................................................................. 66
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はじめに
読者の皆様へ このシステム説明は、 修理あるいは技術的な問題の ダイアグノシスのためのベースとしては意図され この説明には車両特有の適用範囲がなく、 例として ていません。これについては、従来どおりワーク Delphi 社の第 2 世代コモン・レール・ダイレクト・ ショップ・インフォメーション・システム(WIS) インジェクション(CDI)システムに基づいていま およびダイアグノシス・アシスタント・システム (DAS)を使用してください。 す。 市場導入に伴い、 このシステム説明で新しいシステ ムについての概説を提供します。 この文献は、 イン トロダクション・ブックとワークショップ・イン フォメーション・システム(WIS)やダイアグノシ ス・アシスタント・システム(DAS)の詳細なイ ンフォメーションとの間をつなぐ橋として、特に サービス事業所の技術者やメカニックに役立つも のです。 このシステム説明の内容は、 機能上関連性のある基 本機能について、 特定モデルに限定しない説明を行 うことに重点を置いています: • • • 個別システムについての構成および機能 システムの構成部品の関連性 システムとその構成部品間の相互作用 変更事項および新規事項は、WIS の該当する文献 でのみ公表されます。そのためシステム説明の データが、WIS で公表された情報と異なっている 場合があります。 このシステム説明に記載されたテクニカル データ ・ および、装備および詳細は、2008 年 8 月の編集終 了時の物であるため、 製造時期のデータとは異なる 場合があります。 このシステム説明では、 メルセデス・ベンツの新型 CDI システムをご紹介します。
メルセデス・ベンツ日本株式会社 トレーニング部
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すべてのシステム
イントロダクション
ディーゼル・エンジンの歴史
1998 年に最初のコモン・レール式ディーゼル・ダ イレクト・インジェクションがメルセデス・ベンツ C 220 CDI(OM 611)に搭載され紹介されて以来、 ディーゼル エンジンは上位クラスの地位を確実に ・ 固めてきました。当時のコモン・レール・システム の最高噴射圧力は 1,350 bar に達しました。 コモン・レール・ダイレクト・インジェクション (CDI)では、燃料が高圧で直接燃焼室に噴射され ます。燃料噴射量は、エンジン・コントロール・ユ ニットに保存された特性マップによって決定され ます。 CDI では吸引されたエアの混合気生成は、 燃 焼室内の圧縮サイクルの間に開始します。 エンジン の負荷状態に応じて、 シリンダ・サイクル当り数回 噴射を行うことができます。 その後、 何年かの間出力が増え続けました。 直接噴 射および過給システムの技術が最適化され、 それま では想像もできないほどのディーゼル ブームをも ・ たらしました。 125 kW バリエーションのディーゼル・エンジン OM 646 の導入に伴い、 このシステムはすでに最高 噴射圧 1,600 bar で作動し、最高エンジン・トルク 400 Nm を発揮しました。 今日、新型ディーゼル・エンジン OM 651 は最高 噴射圧力 2,000 bar で作動し、最高エンジン・トル ク 500 Nm を発揮します。さらに、これまで使用 されてきたソレノイド・インジェクタよりも 5 倍 の速さで作動する直接制御式ピエゾ インジェクタ ・ が採用されています。 噴射をプリ・インジェクショ ン、メイン・インジェクション、アフタ・インジェ クションに区分することで、 燃焼が向上するととも に CO 値の削減をもたらします。
エンジン 611 総排気量 2.2 リッタ、60 kW ~ 95 kW、1998 ~ 2003 年に C / CLK / E クラスに搭載
ディーゼル・エンジン OM 646 総排気量 2.2 リッタ、100 kW ~ 125 kW、2003 年以降 C / CLK / E クラスに搭載
ディーゼル・エンジン OM 651 総排気量 2.2 リッタ、150 kW、2008 年 10 月以降 C クラスに搭載
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ディーゼル・エンジン OM 651
ディーゼル・エンジン OM 651 には、一連の革新 技術が採用されます。 その中には、 標準仕様として 製造された他の乗用車ディーゼル エンジンでこの ・ 組み合わせとしては見出すことができない新開発 がいくつか含まれています。特に注目すべきこと は、ピエゾ・インジェクタ、2 ステージ・ターボ チャージャおよび動力発生側でチェーン ドライブ ・ と組み合わせたギヤ・ドライブです。
エンジン内部の措置
エンジン内部の措置と CDI コントロール・ユニッ トの拡張制御機能により、窒素(NOx)の排出、二 酸化炭素(CO2)の排出および燃費が、すでに低燃 費な従来モデルに比べてもはるかに削減されまし た。 以下の措置が完全に貢献しています: 燃焼室の最適化 圧縮比の低下 燃焼圧力の上昇 ランチェスタ・バランサ部分のローラ・ ベアリングによる摩擦損失の低下 内部摩擦損失の低下
• • 欧州公害規制「ユーロ 5」の排出ガス規制値は、酸 • 化触媒およびパティキュレート・フィルタ(DPF) • から成る既存の排気ガス後処理システムによって最 大限にクリアされます。総排気量の減少にもかかわ • らず、 出力が 20 % 増加して 150 kW に、 また最高エ ンジン・トルクも 25 % 増えて 500 Nm を達成しま した。
ディーゼル・エンジン OM 651 は特に以下の技術 革新により優れています: • • • Delphi 社の第 2 世代コモン・レール・ダイレク ト・インジェクション(CDI)システム 動力発生側のチェーン・ドライブと組み合わせ たギヤ・ドライブ 一つのハウジングにクランクシャフトとともに 2 個のランチェスタ・バランス・シャフトを内 蔵(メイン・ベアリング・ブリッジ) オーバーフロー・オイル・ラインのないピエゾ・ インジェクタ クーラント回路に内蔵されたプリ・ラジエタお よび切換え可能なバイパス・ダクト付き EGR クーラを装備した排気ガス再循環 クーラント・ポンプおよびオイル・ジェット・ ノズルを必要に応じて制御する拡張温度管理 クリーン・オイル側で流量調節されるオイル・ ポンプ
• •
• •
i 注意事項 新型ディーゼル エンジン OM 651 の詳細な説 ・ 明 は、イントロダクション・ブックに収録さ れます。 注文番号:6516 1364 20
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すべてのシステム
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イントロダクション
すべてのシステム
システム比較
ディーゼル・エンジン OM 646.821 EVO 噴射圧力(最高) 高圧制御 燃料供給 フューエル・ フィルタ・ヒータ 高圧ポンプ 高圧ポンプ・ドライブ ボリューム・ コントロール・バルブ プレッシャ・ コントロール・バルブ 燃料温度センサ フューエル・インジェクタ 構造 制御方法 フューエル・インジェクタ ボリューム調整 /I2C コード 1,600 bar ディーゼル・エンジン OM 651.911 2,000 bar
ボリューム・コントロール・バルブおよび プレッシャ・コントロール・バルブによって フューエル・タンク内の非調整式電動フューエル・ポンプ 2008 年 9 月以降標準仕様 3 ピストン チェーン X X X ソレノイド・インジェクタ 油圧で間接制御 電圧上昇時 7 穴ノズル 18 桁 可変タービン・ジオメトリ付き 1 ステージ・ターボチャージャ 電気式 X 標準仕様 2 ピストン ギヤ・ホイール X X X ピエゾ・インジェクタ 電気的直接制御 電圧降下時 7 穴ノズル 24 桁 振動を吸収する形で 取り付けられてるジオメトリの 2 ステージ・ターボチャージャ ニューマチック X
過給方式 ブースト・プレッシャ・ コントロール インテーク・ポート・ シャットオフ
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ディーゼル・エンジン OM 646.821 EVO
ディーゼル・エンジン OM 651.911
EGR プリ・ラジエタ EGR の制御 EGR バルブ方式 EGR バイパス クーラント・ポンプ オイル・ポンプ オイル・ジェット・ノズル (ピストン冷却) カムシャフト・センサによる エマ ー ジェ ン シ・オペ レー ノック・センサ チェーン クランクシャフト・センサ
X
X
電動 パペット・バルブ フラップ式
ニューマチック制御による作動 非調整式 非調整式 X カットオフ機能なし — 1 ニューマチック制御による 作動停止 クリーン・オイル側で制御 X カットオフ機能付き X 2
ダブル スピード・センサ
シングル
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すべてのシステム
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システム比較
すべてのシステム
CDI の機能説明図
コモン・レール・ダイレクト・インジェクション(CDI)スタート / スタータ・コントロールの機能説明図
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 インストルメント・クラスタ、メッセージ ターミナル 50、ステータス スタータ、制御 リレー(ターミナル 87 エンジン、制御) グロー、要求 グロー・プラグ、制御 フューエル・ポンプ・リレー、制御 エンジン・コントロール・ダイアグノシス、 コミュニケーション ターミナル 61、ステータス エレクトロニック・セレクタ・レバー・ モジュール コントロール ユニット、 ・ ・ ステータス カムシャフト・スピード・センサ、シグナル 水温センサ、シグナル クランクシャフト ポジション センサ、 ・ ・ シグナル レール・プレッシャ・センサ、シグナル 15 16 17 18 19 20 A1 A8/1 B1 B2/5 B2/5b1 B4/6 B6/1 B11/4 G2 プレッシャ・コントロール・バルブ、制御 ボリューム・コントロール・バルブ、制御 フューエル・インジェクタ、制御 ホット フィルム エア マス センサ、 ・ ・ ・ ・ シグナル 吸気温度センサ、シグナル 油温センサ、シグナル インストルメント・クラスタ リモコン・キー 油温センサ ホット・フィルム・エア・マス・センサ 吸気温度センサ レール・プレッシャ・センサ カムシャフト・スピード・センサ 水温センサ オルタネータ
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クランクシャフト・ポジション・センサ スタータ フューエル・ポンプ CDI コントロール・ユニット フロント・ヒューズ・リレー・モジュール付き SAM コントロール・ユニット N10/1kM リレー(ターミナル 50 スタータ) N10/1kN リレー(ターミナル 87 エンジン) N10/2 リヤ・ヒューズ・リレー・モジュール付き SAM コントロール・ユニット N10/2kD フューエル・ポンプ・リレー N14/3 予熱アウトプット・ステージ N15/5 エレクトロニック・セレクタ・レバー・ モジュール・コントロール・ユニット N73 エレクトロニック・イグニッション・ スイッチ・コントロール・ユニット N80 ステアリング コラム チューブ モジュール ・ ・ ・ ・ コントロール・ユニット
L5 M1 M3 N3/9 N10/1
R9/1 R9/2 R9/3 R9/4 X11/4 Y74 Y76/1 Y76/2 Y76/3 Y76/4 Y94 CAN B CAN C CAN D CAN E LIN C1
グロー・プラグ(シリンダ 1) グロー・プラグ(シリンダ 2) グロー・プラグ(シリンダ 3) グロー・プラグ(シリンダ 4) ダイアグノシス・ソケット プレッシャ・コントロール・バルブ フューエル・インジェクタ、シリンダ 1 フューエル・インジェクタ、シリンダ 2 フューエル・インジェクタ、シリンダ 3 フューエル・インジェクタ、シリンダ 4 ボリューム・コントロール・バルブ 車内 CAN ドライブ CAN ダイアグノシス CAN シャーシ CAN ドライブ LIN
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すべてのシステム
CDI の機能説明図
個別システム
フューエル・システム
燃料供給により、 インジェクション・システムに燃 料が常に確実に供給されます。走行時にフューエ ル・ポンプは、燃料を高圧ポンプに供給します。そ こから燃料は、 必要な圧力でピエゾ・インジェクタ に送られます。 燃料供給は、 「低圧システム」および「高圧システ ム」に分類されます。 さらに燃料の一部が、 潤滑量としてフューエル・プ レッシャ・リリーフ・バルブからエキセントリッ ク・シャフトへ導かれます。 エアが燃料とともに運 ばれると、エアはフューエル・プレッシャ・リリー フ・バルブを介して高圧ポンプのリターンへ導か れ、これにより低圧システムがエア抜きされます。 エンジンの効率を上げるため、 さらに燃料温度を低 く維持するため、ボリューム・コントロール・バル ブが高圧ポンプへの燃料の流入を制御します。
外気温度が非常に低い場合にも燃料がラインを流 れるように、フューエル・フィルタにはヒータ・エ 電動フューエル・ポンプは、燃料をフューエル・ レメントが取り付けられています。 ヒータ・エレメ フィルタおよびボリューム・コントロール・バルブ ントには、 フロント・シグナル検知制御モジュール を介して高圧ポンプへ、さらにそこからフューエ (SAM)によって電流が供給されます。 ル・プレッシャ・リリーフ・バルブへ供給します。 ボリューム・コントロール・バルブは、リング・ ポートを介して高圧ポンプの 2 個のポンプ・エレ メントに供給される燃料量を制御します。 惰走時、つまりボリューム・コントロール・バルブ が閉じている場合には、 ポンプ・エレメントの潤滑 のために燃料がゼロ・フィード・スロットルを介し て直接リング・ポートに導かれます。ボリューム・ コントロール・バルブに加わるフューエル・プレッ シャは、フューエル・プレッシャ・リリーフ・バル ブにより 4.0 bar ~ 4.5 bar に制限されます。この 値を上回ると、フューエル・プレッシャ・リリー フ・バルブが開き、過剰な燃料がフューエル・タン クへのリターンに導かれます。
低圧システム
i 注意事項 レストレイント・システム・コントロール・ユ ニットが「クラッシュ・シグナル」を CDI コ ントロール・ユニットに送信すると、フュー エル・ポンプの制御がただちに中断され、シ ステムは 圧力がかからない状態に切り換わり ます。
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低圧システム
1 2 3 4 5 プレッシャ・コントロール・バルブ レール レール・プレッシャ・センサ 高圧ポンプ フューエル・タンク 6 7 8 9 サクション・ジェット・ポンプ フューエル・ストレーナ スプラッシュ・ポット フューエル・ポンプ
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個別システム
フューエル・システム
個別システム
フューエル・システム
高圧システム
高圧システムによって、噴射に必要なフューエル・ プレッシャが生成され、 保存されます。 燃料は高圧 ポンプによって制御され、レールへ吐出されます。 高圧ラインを介して、 燃料が 2,000 bar に達する最 高 噴射圧力 で個々のピエゾ・インジェクタに届き ます。さらに高圧システムは、オーバーフロー・オ イルなしで作動します。 このとき燃料噴射量は、レールのフューエル・プ レッシャおよびピエゾ インジェクタの制御時間に ・ 左右されます。レール・プレッシャは、CDI コント ロール・ユニットがボリューム・コントロール・バ ルブまたはプレッシャ・コントロール・バルブを介 して制御します。 シリンダ選択式の燃料噴射量は、CDI コントロー ル ユニットにより特性マップにしたがって算出さ ・ れます。
高圧制御
高圧ポンプは、アクセル・ペダル・センサのシグナ ルおよびエンジン回転数に応じて、 一定量の燃料を 圧縮します。 レールに実際に加わっているフューエ ル・プレッシャおよびフューエル温度は、レール・ プレッシャ センサおよびフューエル温度センサに ・ よって検知され、常に CDI コントロール・ユニッ トへ伝送されます。
a 構成部品の損傷
高圧システム (例えばレール、 プレッシャ・ラ イン、高圧ポンプ、フューエル・インジェク タ)で作業する場合、特に品質および清浄性 について注意してください。ごく僅かな汚れ でも、すぐにエンジン作動に関連する不具合 や物的損害の原因となるおそれがあります。
a 安全性
エンジン停止後、システム内にはまだ 50 bar ~ 80 bar の残留圧力がかかっています。イン ジェクション・システムは安全上の理由から、 まず圧力が低下してから開いてください。こ れに関する詳細な説明は、 ワークショップ・イ ンフォメーション・システム(WIS)に収録 されています。
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高圧システム
1 2 3 プレッシャ・コントロール・バルブ レール レール・プレッシャ・センサ 4 5 ピエゾ・インジェクタ 高圧ポンプ
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個別システム
フューエル・システム
個別システム
フューエル・システム
レール・プレッシャ・コントロール
CDI コントロール・ユニットは、 特性マップにした がってプレッシャ・コントロール・バルブまたはボ リューム・コントロール・バルブを介して、レー ル・プレッシャを制御します。この場合、プレッ シャ・コントロール・バルブ制御およびボリュー ム・コントロール・バルブ制御は異なります。
ボリューム・コントロール・バルブ制御
ボリューム・コントロール・バルブ制御の利点は、 特性マップにしたがってボリューム・コントロー ル バルブが高圧ポンプへ通過させる量の燃料だけ ・ 圧縮することにあります。 これにより燃費が削減さ れ、高圧ポンプの負荷が軽減されます。 ボリューム・コントロール・バルブ制御は、以下の 条件で行われます: • フューエル温度が 10 ℃ を上回っている。 • 310 bar 以上のレール プレッシャ要求が一回発 ・ 生したとき(例えば発進時) エンジン停止時は、 ポンプ・エレメントへの燃料供 給はボリューム・コントロール・バルブによって中 断されます。
プレッシャ・コントロール・バルブ制御
エンジンが始動するたびに、 まずプレッシャ・コン トロール・バルブが制御されますが、その際にボ リューム・コントロール・バルブは制御されず、全 開の状態です。 そのため、 最大フューエル ボリュー ・ ムが高圧ポンプへ吐出されます。 プレッシャ・コントロール・バルブ制御は、以下の 条件で行われます: • 各エンジン・スタート後、 フューエル温度 10 ℃ までのアイドリング時、フューエル温度上昇時 • 各エンジン・スタート後、フューエル温度 5 ℃ 以上のアイドリング時、フューエル温度低下時 プレッシャ・コントロール・バルブ制御は、冷たい 燃料を急速に加熱するために特に利用されます。 プ レッシャ・コントロール・バルブの狭いすき間を 通って押し出されることにより、 燃料は適切な条件 のもとで 150 ℃ 以上に加熱されます。
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インジェクション制御
インジェクション制御により、 噴射時期および噴射 時間が規定されます。燃料噴射量は、レール・プ レッシャおよび噴射時間に従います。 CDI コントロール ユニットによって直接制御され ・ るピエゾ・インジェクタを介して、フューエル・イ ンジェクションは負荷および回転数について、 それ ぞれの状況にさらに厳密に適合されます。この場 合、噴射時期にしたがってプレ・インジェクショ ン、メイン・インジェクションそしてアフタ・イン ジェクションに分かれます。
プレ・インジェクション
プレ・インジェクションでは、本来のメイン・イン ジェクションの開始前に少量の燃料がシリンダに 噴射されます。このプロセスは 2 回まで行われま す。 これにより燃焼の効率が向上し、 燃焼室の加熱 により、よりゆるやかな燃焼プロセスが生じます。 その結果、 CO 値および燃焼音の低下が実現されま す。 CDI コントロール・ユニットは、プレ・インジェク ション量およびピエゾ・インジェクタの制御開始 を、以下の要因に応じてを算出します: • • エンジンの負荷状態 最後のメイン・インジェクションの制御開始
CDI 方式の概要図
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個別システム
フューエル・インジェクション
個別システム
フューエル・インジェクション
メイン・インジェクション
メイン・インジェクションにより、エンジン・トル クおよび出力が制御されます。 メイン・インジェクションは、プレ・インジェク シ ョ ン 後、わ ず か な 間 隔 を 置 い て 行 わ れ ま す。 2,000 bar までの噴射圧力により、燃料は非常に微 細な状態で噴霧されます。 これにより生じた燃料滴 は、 容積と比べて大きい表面積を持っています。 こ れにより一方では燃焼プロセスの速度が促進され、 他方では排出ガスの微粒子の大きさが小さくなり ます。
アフタ・インジェクション
CDI コントロール・ユニットは、メイン・インジェ クションに続きアフタ・インジェクションを 2 回 制御します。 一回目のアフタ・インジェクションは、 排気ガス温 度を上昇させて、 酸化触媒の排気ガス成分の変換プ ロセスをサポートします。二回目のアフタ・イン ジェクションは、パティキュレート・フィルタ (DPF)の付着状態に応じて行われます。これによ り排気ガス温度はさらに上昇し、パティキュレー ト・フィルタの再燃焼プロセスが作動します。 排気 ガス中の微粒子は、後から燃焼します。
CDI インジェクション・システム
1 2 3 4 5 フューエル・ヒータ・エレメント フューエル・フィルタ レール レール・プレッシャ・センサ プレッシャ・ライン 6 7 8 9 ピエゾ・インジェクタ 高圧ポンプ ボリューム・コントロール・バルブ プレッシャ・コントロール・バルブ
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燃料噴射量の補正
ピエゾ・インジェクタの開閉時の摩擦により、 ノズ ル・ニードルのノズル・シートに摩耗が生じます。 その結果、 耐用年数の間に燃料噴射量の変化が生じ ますが、これは制御時間の修正により補正されま す。 燃料噴射量の修正は、以下のように構成されます: • • • • • ゼロ・ボリューム・キャリブレーション メイン・インジェクション量の修正 1,000 ~ 2,600 rpm のエンジン回転数 ゼロ以上の惰走 エンジン・オイル温度が 80 ℃ 以上
ゼロ・ボリューム・キャリブレーション
燃料噴射量の変化を相殺するために、フューエル・ インジェクタの制御時間はいわゆるゼロ ボリュー ・ ム・キャリブレーションによって補正されます。 Delphi 社インジェクション・システムを装備した ディーゼル・エンジン OM 651 では、ノック・セ ンサを用いて修正が行われます。 一定の時間間隔でエンジン作動中あるいは惰走中、 シリンダ選択式のプレ インジェクション量のキャ ・ リブレーションが行われます。 このとき、 可能な最 短制御時間に基づいて、 CDI コントロール・ユニッ トが両方のノック センサのシグナルを受信するま ・ で、 制御時間を増加します。 測定された制御時間と 基準の制御時間との間の差は、 燃料噴射量の修正に 利用されます。
このとき以下の機能前提条件が必要です:
メイン・インジェクション量の修正
この機能は、O2 センサ(触媒の前)を用いてメイ ン・インジェクション量を修正します。 このとき燃 料噴射量は、 CDI コントロール・ユニットに保存さ れたラムダ基準値に達するまで変化します。
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個別システム
フューエル・インジェクション
個別システム
フューエル・インジェクション
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コモン・レール・ダイレクト・インジェクション(CDI)のインジェクション制御の機能説明図
B2/5b1 B4/6 B5/1 B11/4 B14 B17/8 B19/9 B19/11 B28/8 B37 B50 G1 G3/2 L5 N3/9 Y76/1 Y76/2 Y76/3 Y76/4 吸気温度センサ レール・プレッシャ・センサ ブースト・プレッシャ・センサ 水温センサ 外気温度センサ ブースト・エア温度センサ 温度センサ(パティキュレート・フィルタの前) 温度センサ(ターボチャージャの前) パティキュレート・フィルタ差圧センサ アクセル・ペダル・センサ フューエル温度センサ 電装品用バッテリ O2 センサ(触媒の前) クランクシャフト・ポジション・センサ CDI コントロール・ユニット フューエル・インジェクタ、シリンダ 1 フューエル・インジェクタ、シリンダ 2 フューエル・インジェクタ、シリンダ 3 フューエル・インジェクタ、シリンダ 4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
フューエル・インジェクタ、制御 フューエル温度センサ、シグナル アクセル・ペダル・センサ、シグナル バッテリ電圧、シグナル ブースト・エア温度センサ、シグナル ブースト・プレッシャ・センサ、シグナル 温度センサ(パティキュレート・フィルタの前) 、シグナル 水温センサ、シグナル クランクシャフト・ポジション・センサ、シグナル レール・プレッシャ・センサ、シグナル パティキュレート・フィルタ差圧センサ、シグナル 吸気温度センサ、シグナル ホット・フィルム・エア・マス・センサ、シグナル 温度センサ(ターボチャージャの前) 、シグナル O2 センサ、シグナル 外気温度センサ、シグナル 油温センサ、シグナル
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B1 B2/5
油温センサ ホット・フィルム・エア・マス・センサ
フューエル・インジェクション
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個別システム
個別システム
グロー・システム
クイック・スタート・グロー・システム
電子制御のクイック・スタート・グロー・システム は、 つの予熱アウトプット・ステージと 4 つのセ 1 ラミック製グロー・プラグから構成されています。 このクイック・スタート・グロー・システムは水温 が高いときにプレグローなしで直ちにエンジン ス ・ タートを可能にします。 エンジンの冷間始動および 暖機始動特性を向上させるため、 グロー温度を調整 することによって徐々にアフタ グローが行われま ・ す。その際、CDI コントロール・ユニットは予熱ア ウトプット ステージによって時間と温度に応じて ・ グロー・プラグの電圧を制御します。 それによって以下のような効果がもたらされます : • プレグロー時間の短縮 • 安定したアイドリング • CO 値の低下 • 早い反応 • グロー温度の調整
スタート待機状態グロー
スタート待機状態グローはプレグローの後、 エンジ ンが最終的に作動するまで、 十分高い温度となるよ う調整します。 そのためにグロー・プラグが予熱ア ウトプット・ステージによって制御されます。グ ロー・プラグのスタート待機状態温度が 1 250 ℃ になると、プレグロー・インジケータ・ランプが消 えます。
スタート・グロー
スタート・グローはエンジンのスタート・スピード を安定させます。 CDI コントロール・ユニットがエ レクトロニック・イグニッション・スイッチ・コン トロール・ユニットからインフォメーション 「ター ミナル 50 オン」を受信すると、予熱アウトプッ ト・ステージが LIN ドライブを介してグロー・プ ラグを制御し、 それにより最初の燃焼サイクルおよ び エンジンの回転数の上昇をサポートします。
プレグロー
混合気が必要十分な点火温度に達するよう、 プレグ ローはエンジンの燃焼室を加熱します。そのとき CDI コントロール・ユニットはまずエンジン・オイ ル温度を評価し、その後水温に応じて LIN ドライ ブ (LIN C1)によって予熱アウトプット・ステージ を制御します。 プレグローの前提条件は水温が 30 ℃ であること です。
アフタ・グロー
アフタ グローは冷間始動後のエンジン作動および ・ エンジンの暖機特性を向上させます。CDI コント ロール・ユニットはエンジン・オイル温度を評価 し、エンジン・スタート後に予熱アウトプット・ス テージを介してグロー・プラグを制御します。 水温 が設定された値に達すると、 アフタ・グローは終了 します。
i 注意事項 プレグロー・システム、グロー・プラグ、ま たはラインでエラーが発生すると、プレグ ロー・インジケータ・ランプで表示され、さ らに CDI コントロール・ユニットの故障メモ リに保存されます。
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ダイアグノシス・グロー
この機能は個々のグロー電流回路のダイアグノシ スに役立ちます。グロー・プラグが低い温度で制御 されることにより、システム・エラー が検知され、 CDI コントロール・ユニットの故障メモリに保存さ れます。 エンジン・オイル温度にかかわらずシステ ム点検が実行されるよう、 ダイアグノシス・グロー は故障診断に利用されます。 プレグロー・システム が長時間作動しない場合 (水温が高いことによって グロー・プロセスが作動しないなど) 、ダイアグノ シス グローはさらにシステムによって自動的に実 ・ 行されます。
エマージェンシ・グロー
ローカル・インターコネクト・ネットワーク(LIN) バスを介したコミュニケーションにエラーが発生 した場合 ( 断線あるいはショート時など) 、エマー ジェンシ・グローが 180 秒間作動します。グロー・ プロセス中に 250 ミリ秒間以上コミュニケーショ ンが行われなかった場合も、エマージェンシ・グ ローが同様に 180 秒間作動します。このときグ ロー継続時間およびグロー電圧は代替値になりま す。
プレグロー・インジケータ・ランプ パティキュレート・フィルタ・グロー
パティキュレート・フィルタ (DPF)グローは DPF 再燃焼の間のみ、 負荷を上昇させるため、 および燃 焼を安定させるために用いられます。 インストルメント・クラスタのプレグロー・インジ ケータ・ランプは、グロー・プロセス中に点灯する か、 あるいはグロー・システム内の不具合を表示し ます。
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q
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個別システム
グロー・システム
個別システム グロー・システム
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G2 N3/9 N14/3 N73 オルタネータ CDI コントロール・ユニット 予熱アウトプット・ステージ エレクトロニック・ イグニッション・スイッチ・ コントロール・ユニット R9/1 R9/2 R9/3 R9/4 CAN E LIN C1 グロー・プラグ ( シリンダ 1) グロー・プラグ ( シリンダ 2) グロー・プラグ ( シリンダ 3) グロー・プラグ ( シリンダ 4) シャーシ CAN ドライブ LIN
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コモン・レール・ダイレクト・インジェクション (CDI)のグローの機能説明図
1 2 3 4 5
A1 インストルメント・クラスタ A1e16 プレグロー・インジケータ・ ランプ A8/1 リモコン・キー B1 油温センサ
6
ターミナル 50、ステータス 油温センサ、シグナル グロー、要求 グロー・プラグ、制御 プレグロー・インジケータ・ ランプ、制御 ターミナル 61、ステータス
インテーク・ポート・シャットオフ
インテーク・ポート・シャットオフ(EKAS) )は、 ブースト・エア・ディストリビュータ・パイプを介 して、 エンジンのあらゆる負荷状態において気流お よびエアマスを最適な割合にし、 それにより最適な 充填度を実現します。 その結果、 排気ガス特性およ びエンジン出力が最適化されます。 より多くの風量が流れることにより、流速が上昇 し、混合気の最適なスワールが実現されます。ま た、 燃焼が向上し、 高負荷およぶ高回転域で排気ガ ス中の微粒子が低減します。 故障あるいは電源電圧の遮断が発生すると、 リター ン・スプリングによってスパイラル・インテーク・ ポート内のフラップが機械的に開きます。
機能原理
ブースト・エア・ディストリビュータ・パイプ内に は、シリンダあたり 1 個の常時開バイパス・イン テーク・ポートおよび 1 個のフラップ制御式スパ イラル・インテーク・ポートがあります。フラップ は 1 本のシャフトを介して、互いに接続されてい ます。CDI コントロール・ユニットは、特性マップ にしたがってフラップのポジションを制御します。 スパイラル・インテーク・ポートは、エンジン回転 数およびエンジン負荷の低域ではフラップにより 閉じており、バイパス・インテーク・ポートが開く と高い気流が流れ込みます。 部分負荷から全負荷へ切り換わるとき、スパイラ ル・インテーク・ポートのフラップは、特性マップ にしたがって開きます。
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q
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個別システム
インテーク・ポート・シャットオフ
個別システム
過給
概要
ディーゼル・エンジン OM 651 では、過給は 2 ス テージ・ターボチャージャによって行われます。 こ の場合、エンジンは作動段階に応じて高圧ターボ チャージャ(HD ターボチャージャ)および低圧 ターボチャージャ(ND ターボチャージャ)の相互 作用により、 シリンダ充填、 さらにエンジン出力お よびエンジン・トルクを高めるため、 適切なブース ト・プレッシャを提供します。このターボチャー ジャでは、 排気ガスの流体エネルギが両方のブース ト・エア・タービンの駆動に使用されます。 ブースト・プレッシャは、ブースト・プレッシャ・ コントロール・フラップ(LRK) 、ウエスト・ゲー トおよびブースト・エア・バイパス・フラップに よって制御されます。 この制御は、 その都度エンジ ンのトルク要求を考慮して、 特性マップにしたがっ て行われます。
ブースト・プレッシャ・コントロールの 機能順序
2 ステージ・ターボチャージャの機能について分か りやすく説明するため、全負荷モードでの 3 つの 異なる状態を選びました。 この状態に基づいて、 正 確な順序を説明し、図示します。 ブースト・プレッシャ・コントロールの以下の状態 について説明します : • 1,200 rpm 以下の全負荷モード • 1,200 ~ 2,800 rpm の全負荷モード • 2,800 rpm 以上の全負荷モード
ターボチャージャ
1 2 3 4 バキューム・アクチュエータ 排気ガス・インテーク バイパス ブースト・エア・ホースの接続 5 6 7 8 HD ターボチャージャ ブースト・エア・インテーク ND ターボチャージャ 排気ガス・エグゾースト
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1,200 rpm 以下の全負荷モードでのブースト・プレッシャ・コントロール
エンジン回転数 1,200 rpm の全負荷モードでは、 ブースト・プレッシャ・コントロール・フラップ (LRK)はほぼ閉じています。この状態では全排気 ガス流は、高圧ターボチャージャ(H D ターボ チャージャ)のタービン・ホイールを介して低圧 ターボチャージャ(ND ターボチャージャ)のター ビン・ホイールへ流れてから、エグゾースト・シス テムへ流れます。 排気ガス・エネルギのほとんどが、必要なブース ト・プレッシャの大部分を発生させる HD ターボ チャージャのタービン・ホイールに作用します。 そ のため、 排気ガス流が少ないにもかかわらず、 非常 に急速に高いブースト・プレッシャが発生します。 残りの排気ガス・エネルギは、ND ターボチャー ジャのタービン・ホイールに作用し、 これがターボ チャージャ・シャフトを介してコンプレッサ・ホ イールを動かします。そのため ND ターボチャー ジャはハイドロリック リターダとしては機能しま ・ せん。ウエスト・ゲートおよびブースト・エア・バ イパス・フラップは、 この作動状態では閉じていま す。
1,200 rpm 以下の全負荷モード時のブースト・プレッシャ・コントロールの概要図
A 吸気 B 排気ガス流 1 高圧ターボチャージャ 2 低圧ターボチャージャ 3 ブースト・プレッシャ・ コントロール フラップ ・ (LRK) 4 ウエスト・ゲート 5 ブースト・エア・バイパス・ フラップ 6 エア・クリーナ 7 インタークーラ 8 スロットル・バルブ・ アクチュエータ 9 10 11 12 13 14 インテーク・マニホールド エグゾースト・マニホールド EGR プリ・ラジエタ EGR アクチュエータ EGR クーラ EGR バイパス・フラップ
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個別システム
過給
個別システム
過給
1,200 ~ 2,800 rpm の全負荷モードでのブースト・プレッシャ・コントロール
エンジン回転数 1,200 rpm 以上の全負荷モードで は、ブースト・プレッシャ・コントロール・フラッ プ(LRK)は必要なブースト・プレッシャに応じて 5 % ~ 95 % の作動範囲 (開口部断面) で開きます。 このとき ND ターボチャージャは、LRK の開口部 断面が大きくなるに伴い連続的に作動し、 より大量 の排気ガス量が ND ターボチャージャを通って流 れます。 その際に吸引された外気が、 さらに過給さ れます。 この状態では両方のターボチャージャが補足し合 い、 同時に必要なブースト・プレッシャを供給しま す。 ウエスト・ゲートおよびブースト・エア・バイパ ス・フラップは、この作動状態では閉じています。
1,200 ~ 2,800 rpm の全負荷モード時のブースト・プレッシャ・コントロールの概要図
A 吸気 B 排気ガス流 1 高圧ターボチャージャ 2 低圧ターボチャージャ 3 ブースト・プレッシャ・ コントロール フラップ ・ (LRK) 4 ウエスト・ゲート 5 ブースト・エア・バイパス・ フラップ 6 エア・クリーナ 7 インタークーラ 8 スロットル・バルブ・ アクチュエータ 9 10 11 12 13 14 インテーク・マニホールド エグゾースト・マニホールド EGR プリ・ラジエタ EGR アクチュエータ EGR クーラ EGR バイパス・フラップ
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2,800 rpm 以上の全負荷モードでのブースト・プレッシャ・コントロール
エンジン回転数 2,800 rpm 以上では、LRK は全開 になります。 これによりほぼすべての排気ガス流が バイパス チャンネルを通って低損失で ND タービ ・ ンに供給され、 排気ガス背圧のレベルが制限されま す。 この動作方法により、HD ターボチャージャはブー スト・プレッシャの上昇には寄与しなくなります。 HD ターボチャージャは、そのサージ限界に達しま した。つまり、HD ターボチャージャはブースト・ プレッシャをこれ以上発生することができなくな り、 さらに負荷がかかるとタービン回転数の著しい 低下を引き起こすことを意味します。 HD コンプレッサを通って流れるときに圧力損失 やブースト・エアの余分な加熱を避けるため、 ブー スト・エア・バイパス・フラップが開いて、エア流 の大部分が低損失な経路で直接インタークーラに 供給されます。 ウエスト ゲートを介して ND タービンのタービン ・ 出力が、 必要に応じてエンジン特性マップにしたが い、負荷状態に対応して制御されます。 負荷状態に応じて、HD ターボチャージャは低いエ ンジン回転数では高いブースト プレッシャを発生 ・ させ、高いエンジン回転数では ND ターボチャー ジャの過負荷を防ぎます。
2,800 rpm 以上の全負荷モード時のブースト・プレッシャ・コントロールの概要図
A 吸気 B 排気ガス流 1 高圧ターボチャージャ 2 低圧ターボチャージャ 3 ブースト・プレッシャ・ コントロール フラップ ・ (LRK) 4 ウエスト・ゲート 5 ブースト・エア・バイパス・ フラップ 6 エア・クリーナ 7 インタークーラ 8 スロットル・バルブ・ アクチュエータ 9 10 11 12 13 14 インテーク・マニホールド エグゾースト・マニホールド EGR プリ・ラジエタ EGR アクチュエータ EGR クーラ EGR バイパス・フラップ
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個別システム
過給
個別システム
EGR
概要
エグゾースト・システムは、法律で規制された CO 値に関する限界値を確実に遵守できるようにしま す。 ディーゼル・エンジン OM 651 のエグゾースト・シ ステムは、 排出ガス削減のため二つの技術を組み合 わせています。EGR により窒素酸化物(NOx)排 出量が低減され、 エミッション・コントロールによ り炭化水素(HC)およびカーボン粒子の排出量が 削減されます。 効率をさらに高めるため、 特性マップにしたがって 排気ガスが EGR クーラを通るように導かれ、さら に冷却されます。流れ込む排気ガス温度が低すぎ る場合、EGR クーラへの経路のバイパス・フラッ プが閉じて、排気ガスが直接にブースト・エア・ ディストリビュータ・パイプへ導かれます。EGR バイパス・フラップは、CDI コントロール・ユニッ トによってバキューム アクチュエータを介して制 ・ 御されます。 排気ガスがの一部が EGR クーラ沿いを通り過ぎ ると、燃焼室は低い負荷範囲で急速に加熱されま す。その結果、排気ガス中に含まれる一酸化炭素 (CO)および炭化水素(HC)が低下します。
EGR
EGR では、排気ガス流の一部がブースト・エアの 高い負荷範囲では、排気ガスは EGR クーラを通る EGR ルートを通って流れます。 EGR により燃焼温 よう導かれ、冷却されます。そのため、排気ガス中 度が低下し、酸素(O2)の余剰分が減少します。こ の窒素酸化物(NO )が減少します。 x の措置により、 燃焼中の NOx の発生が低下します。 さらに酸素不足により燃焼速度が低下し、 酸化触媒 への排気ガス流が減少します。 還流する排気ガスは、 まずプリ・ラジエタを介して もとの EGR ルートに達します。 EGR アクチュエー タによって、還流する排気ガス量が制御されます。
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OM 651 のディーゼル・ダイレクト・インジェクション CDI のシステム説明
7 8 9 アクセル・ペダル・センサ、シグナル クランクシャフト・ポジション・センサ、 シグナル EGR アクチュエータ、制御 B2/5 B5/1 B16/14 ホット・フィルム・エア・マス・センサ ブースト・プレッシャ・センサ EGR 温度センサ B 17/8 B28/5 B37 L5 N3/9 Y27/9 Y85
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コモン・レール・ディーゼル・インジェクション(CDI)の EGR の機能説明図
1
2 3 4 5
EGR
q
6
ホット・フィルム・エア・マス・センサ、 シグナル ブースト・プレッシャ・センサ、シグナル EGR 温度センサ、シグナル ブースト・エア温度センサ、シグナル EGR クーラ・バイパス・スイッチオーバ・ バルブ、制御 プレッシャ・センサ (エア・クリーナの後) 、シグナル
ブースト・エア温度センサ プレッシャ・センサ (エア・クリーナの後) アクセル・ペダル・センサ クランクシャフト・ポジション・センサ CDI コントロール・ユニット EGR アクチュエータ EGR クーラ・バイパス・スイッチオーバ・ バルブ
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個別システム
個別システム
エグゾースト・システム
エミッション・コントロール
エミッション・コントロールは、 排気ガス中にまだ 存在している残留有害物質のほとんどをろ過しま す。 このシステムは、 すでに一般的な酸化触媒とパ ティキュレート・フィルタ(DPF)との組合せで構 成されています。EGR の補足として、エミッショ ン・コントロールでは以下の有害物質をキャッチ し、後処理によって削減します: • • • • 窒素酸化物(NOx) 炭化水素(HC) 一酸化炭素(CO) 有害物質およびカーボン粒子
エミッション・コントロールの機能順序
エンジンから噴き出される排気ガスは、 酸化触媒と パティキュレート・フィルタ(DPF)で浄化されま す。 酸化触媒は炭化水素(HC) および一酸化炭素 (CO) の削減を実行し、後燃焼によってパティキュレー ト フィルタの再燃焼段階に必要なエネルギを発生 ・ させます。 パティキュレート・フィルタは、プラチ ナ・コーティングされたシリコン・カーバイド製の セラミック・ハニカム・フィルタ・ボディから構成 されています。 酸化触媒で予備浄化された排気ガスは、 パティキュ レート・フィルタの開いたチャンネルに流れ込み、 ハニカム・フィルタ・ボディの多孔性フィルタ・ ウォールを通り後方へ開いたチャンネルに達しま す。 カーボン粒子は、パティキュレート・フィルタ のハニカム・フィルタ・ボディ内に付着して残りま す。 その後で浄化され、ろ過された排気ガスは、エ グゾースト・システムを通って排出されます。
酸化触媒の機能(図)
1 2 3 111/4 触媒本体 マウント・マット ハウジング セラミック・モノリス 113/4 担体層 (ウォッシュ・コート) CO 一酸化炭素 CO2 二酸化炭素 HC H2O N2 NO2 炭化水素 水 窒素 二酸化窒素
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パティキュレート・フィルタの再燃焼
パティキュレート・フィルタ差圧センサは、 パティ キュレート・フィルタの付着状態を CDI コント ロール・ユニットに伝送します。 カーボン粒子の付 着が過剰になり、 特性マップに保存された限界値を 上回ると、 CDI コントロール・ユニットは最適な負 荷状態で再燃焼段階を開始します。 再燃焼は、 排気 ガス温度が周期的に上昇することによって行われ ます。 このとき パティキュレート・フィルタに付着した カーボン粒子は、燃焼して主に二酸化炭素(C02) になります。 カーボン粒子の低減は、99 % です。 約 発生する灰残留物は、 パティキュレート・フィルタ に残ります。 再燃焼時間は温度に対応し、 排気ガス温度の上昇に 伴い著しく短縮します。排気ガス温度を上昇させ るために、以下の措置が採用されます: • • • アフタ・インジェクション 吸気スロットルを備えた EGR DPF グロー
排気ガス温度は再燃焼の間、 ターボチャージャ前方 の温度センサおよびパティキュレート フィルタ前 ・ 方の温度センサによってモニタされます。
i 注意事項 短距離を走行する場合、中断したパティキュ レート・フィルタ再燃焼が複数の走行サイク ルに分かれます。 これにより、 必要な再燃焼温 度に達するまで加熱段階が頻繁に行われま す。 再燃焼プロセスは、お客様に気付かれること なく行われます。
i 注意事項 パティキュレート・フィルタに灰が過剰に堆 積すると、インストルメント・クラスタのエ ンジン・ダイアグノシス・インジケータ・ラ ンプが、パティキュレート・フィルタのメイ ンテナンスが必要であることを警告します。 再燃焼の後、CDI コントロール・ユニットは パティキュレート・フィルタ差圧センサを介 して検出された差圧を検知し、これを参照値 と比較します。 その結果、CDI コントロール・ ユニットはパティキュレート・フィルタに残 留した灰の堆積状態を検出します。
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個別システム
エグゾースト・システム
システムの構成部品
CDI コントロール・ユニット
CDI コントロール・ユニット(N3/9)
CDI コントロール・ユニットはエア・クリーナ・ハ ウジングの上に取り付けられています。CDI コン トロール ユニットの下側には冷却フィンが装備さ ・ れており、このフィンがエア・クリーナ・ハウジン グの内側に突き出し、 吸引されたエアによって冷却 されます。 CDI コントロール・ユニットの役割は、以下のサ ブ・タスクに分類されます: • • • • • • • エンジン・トルク制御 インジェクション制御 過給 減速カットオフ 温度管理 排気ガス再循環(EGR) エミッション・コントロール CDI コントロール・ユニットは、ドライブ CAN バ ス(CAN C)とシャーシ CAN バス(CAN E)間の インタフェースとして用いられます。 すべてのシステムの構成部品および機能をモニタ するために、 エンジン・コントロールには故障メモ リおよび高性能なダイアグノシス機能が装備され ています。これらの機能は以下の項目に関係する ものです: 故障メモリの点検 エンジン・コントロール・ダイアグノシス ヨーロッパ・オンボード・ダイアグノシス (EOBD) • CAN バスを介したダイアグノシス • K ケーブルを介したダイアグノシス • • •
CDI コントロール・ユニット
1 2 CDI コントロール・ユニット 冷却フィン 3 4 エア・クリーナ・ハウジング エア・クリーナ
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オルタネータ(G2)
電装品またはバッテリの充電状態に応じて、 オルタ ネータは充電電圧を制御します。 オルタネータ・イ ンタフェースを介して、CDI コントロール・ユニッ ト はオルタネータ出力を制御します。 たとえば、 こ れによりエンジンのアイドル・スピードや CO 値 が低下します。 それに対して、 オルタネータはさまざまな故障を検 知すると、 CDI コントロール・ユニットに送信しま す。 CDI コントロール ユニットとオルタネータ間のコ ・ ミュニケーションは、ローカル・インターコネク ト・ネットワーク(LIN)バスを介して行われます。
オルタネータ
i 注意事項 制御電圧のテストの間、電装品用バッテリにバッテリ・テスタで負荷をかけてください。
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システムの構成部品
オルタネータ
システムの構成部品
高圧ポンプ
2 ピストン高圧ポンプは、 クランクケース左側の動 力発生側に取り付けられています。この高圧ポン プによって燃料は圧縮され、 必要なレール・プレッ シャが発生します。 高圧ポンプのギヤ・ホイールは、ギヤ・ドライブに よってクランクシャフト回転数の半分の回転数で 駆動します。 スプライン付きドライバを介して、 ト ルクが高圧ポンプのシャフトに伝達されます。
高圧ポンプ
1 2 3 リターン・フロー ボリューム・コントロール・バルブ フィード 4 5 6 フューエル温度センサ ギヤ・ホイール スプライン付きドライバ
i 注意事項 高圧ポンプ、レールおよびピエゾ・インジェクタ間の高圧ラインは、再使用してはいけません。
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高圧側
エキセントリック・シャフト(3)がそのカム(2) とともに、ピストン(6)をそれぞれのピストン・ スプリング(7)に対抗して上下に動かします。こ れによりピストンの充填(図 A)および、それに伴 う燃料の圧縮が行われます。
高圧の発生
エキセントリック・シャフトが上向きに作動する と、 ピストンが上方へ動きます。 これにより燃料が 圧縮されます(図 B)。バルブは 吐出量を燃料 フィードから分けます。 シリンダ内のフューエル・ プレッシャが高圧システム内の圧力によって上昇 すると、ボール・バルブが開き、燃料が高圧システ ムに送られます。
ピストンの充填
ピストンは張力が加わっているピストン スプリン ・ グ(7)により下方へ押されます。吐出された燃料 はリング・ポートに達し、バルブ(9)を介して シ リンダに到達します。 このとき一定の力がバルブ・ スプリング(5)に対して加わる必要があります。 ボール・バルブ(8)は、燃料が高圧ダクト(1)か らポンプ・エレメントに還流するのを防ぎます。
概要図
1 2 3 4 5 6 7 高圧ダクト カム エキセントリック・シャフト 高圧エレメントへのフューエル・フィード バルブ・スプリング ピストン ピストン・スプリング 8 9 A B ボール・バルブ バルブ ピストンの充填 高圧の発生
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システムの構成部品
高圧ポンプ
システムの構成部品
レール
レール
レールはシリンダ ヘッドの左横に取り付けられて ・ おり、燃料を適切な噴射圧力で保存します。さら に、 保存された燃料は、 高圧ポンプの燃料供給の脈 動や、 噴射中に燃料の一時的な大量取出しによって 生じる圧力変動のためのパルセーション ダンパと ・ して用いられます。 レールは以下の役割を果たします: • • • 高圧リザーバ ピエゾ・インジェクタへの燃料配分 プレッシャ・コントロール・バルブおよび レール・プレッシャ・センサによる プレッシャ・コントロール
レール・プレッシャ・センサ(B4/6)
レール・プレッシャ・センサはレールに直接ねじ込 んで取り付けられており、その時々のレール・プ レッシャを検知します。 レール プレッシャは可変抵抗の付いた測定ダイヤ ・ フラムを変形させます。これにより発生する抵抗 変化が、電圧変化をもたらします。これは CDI コ ントロール・ユニットにより評価されます。
レールおよびレール・プレッシャ・センサ
1 プレッシャ・コントロール・ バルブ 2 レール 3 レール・プレッシャ・センサ
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プレッシャ・コントロール・バルブ(Y74)
プレッシャ・コントロール・バルブは、動力発生側 のレール内に取り付けられています。 プレッシャ・コントロール・バルブが制御されてお らず、 油圧で開いている場合には、 高圧側と低圧側 の間で圧力補正が行われます。 パルス幅変調シグナルによって CDI コントロー ル・ユニットが、 磁力をもたらすコイル電流を制御 します。 このプロセスにより、バルブ・ピンがボー ルに押し付けられて、 高圧側に対して力のバランス が発生します。 このとき迂回される燃料は、 レール のフューエル・リターン・コネクタを介してフュー エル・タンクに還流します。
ボリューム・コントロール・バルブ(Y94)
ボリューム・コントロール・バルブは、高圧ポンプ に直接取り付けられています。 ボリューム・コントロール・バルブは CDI コント ロール・ユニットからのシグナルに応じて、リン グ・ポートを介してポンプ・エレメントに供給する フューエル・ボリュームを制御します。 ボリューム・コントロール・バルブには、以下の役 割があります: • • 高圧ポンプのポンプ・エレメントへの 燃料流の制御 エンジン停止時の高圧ポンプの ポンプ・エレメントへの燃料供給の中断
プレッシャ・コントロール・バルブ
ボリューム・コントロール・バルブ
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システムの構成部品
レール・プレッシャ・コントロール・バルブ
システムの構成部品
ピエゾ・インジェクタ
ピエゾ・インジェクタ(Y76)は、高圧の状態に ある燃料を各シリンダに噴射します。噴射される 量は制御時間、 加わっている圧力およびインジェク タの開速度あるいは閉速度に応じています。
I2C コード
ディーゼル・エンジン OM 651 では、新型 CDI シ ステムに伴いコードが 24 桁の I2C コードに拡張さ 従来の一般的なフューエル・インジェクタに比べ、 れます。 新しいピエゾ・インジェクタは電圧上昇時ではな I2C コードにより、新品時のピエゾ・インジェクタ く、電圧降下時に噴射を行います。 を個別にさらに厳密にチューニング (燃料噴射量お よび噴射時間)することができます。
機能
放電により、ピエゾ・エレメントが縮小します。 ト ラベル・ストローク伝達装置(カプラ・モジュー ル)を用いて、動きがノズル・モジュールのノズ ル・ニードルに伝達されます。それによってノズ ル・ニードルが上昇し、インジェクション・ホール が開放されます。CDI コントロール・ユニットに よってピエゾ・エレメントが再び充電されると、 噴 射が終了します。 充電プロセスのとき、ピエゾ・エ レメントは再び伸張します。 ノズル・ニードルが下 降し、インジェクション・ホールは再び閉じます。 「ターミナル 16 オフ」 CDI コントロール ユニッ で ・ トのアフタ・ランニングが終了すると、ノズル・ ニードルはスプリングによってのもとのポジショ ンにリセットされるので、 インジェクション・ノズ ルは再び閉じます。
ピエゾ・インジェクタを新品と交換する場合、ス ター・ダイアグノシスを用いてこのコードを CDI コントロール・ユニットに伝送する必要がありま す。 インジェクタの交換後、正しい I2C コードが登録 されているか確認してください。 I2C コードが登録されていない、 あるいは間違って 登録されている場合は、 以下の不具合が発生するお それがあります: • • • • 煙の発生 エンジン作動が不安定あるいは振動を伴う 出力低下 異音の発生
ピエゾ・インジェクタ
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ピエゾ・インジェクタの制御
エンジン・オフ:イグニッション・オン
燃料低圧システム内の圧力が上昇します。 ピエゾ・ エレメントが充電され、 伸張するまで、 スプリング がノズル ニードルをノズル シートに保持します。 ・ ・
a 警告:生命の危険 !
作動中、ピエゾ・インジェクタには 250 V に 達する高電圧 がかかります。
エンジン作動:噴射なし
発生したレール・プレッシャが、ノズル・ニードル に加わります。フューエル・インジェクタのピエ ゾ・エレメントは、この 状態で充電されています。 スプリングはノズル・ニードルをノズル・シート内 に保持します。 ノズルは閉じています。
a 警告
インジェクタ部分で電圧測定を行ってはいけ ません。 エンジン損傷の危険があるため、エンジン作 動時にインジェクション・システムの接続を 解除してはなりません。
エンジン作動:噴射
ピエゾ・エレメントの放電により、ピエゾ・エレメ ントが縮小します。 トラベル・ストローク伝達装置 により、ノズル・ニードルの動作が伝達されます。 ノズル・ニードルが上昇し、ノズルのインジェク ション・ホールが開放されます。 ピエゾ・エレメン トが CDI コントロール・ユニットによって再び充 電されるまでの間、噴射が行われます。
エンジン作動:噴射の終了
ピエゾ・エレメントに電圧がかかると、ピエゾ・エ レメントが再びスタート位置になります。トラベ ル・ストローク伝達装置は、ノズル・ニードルに動 作を伝達します。 これによりノズル・ニードルはノ ズル・シート内に押し込まれ、インジェクション・ ホールを塞ぎます。
エンジン・オフ:コントロール・ユニット・ アフタ・ランニングの終了
インジェクション システムは燃料で満たされます ・ が、圧力はかかりません(大気圧) スプリングが 。 ノズル・ニードルをノズル・シート内に保持しま す。 ノズルは閉じており、噴射は行われません。
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q
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システムの構成部品
ピエゾ・インジェクタ
システムの構成部品
予熱アウトプット・ステージ
予熱アウトプット・ステージ(N14/3)
予熱アウトプット・ステージは、シリンダ・ヘッド の端部に取り付けられています。 これは、 下側のア ルミ プレートによって補強されているプラスチッ ・ ク・ハウジングから構成されています。 予熱アウトプット・ステージの制御のために、CDI コントロール ユニットはエンジンの作動状態に関 ・ して、以下のパラメータを読み取ります: • • • 回転数 負荷 水温 以下のグロー方式に分類されます: • • プレグロー: グロー・プラグが始動温度により早く達するため スタート待機状態グロー: プレグロー後、エンジン・スタートまでに、確 実に十分な高温にするため スタート・グロー: エンジンのスタート・スピードを安定させる アフタ・グロー: 冷間始動後のエンジン作動およびエンジンの暖 機特性を向上させる ダイアグノシス・グロー: システム・ダイアグノシスのため パティキュレート・フィルタ(DPF)グロー: 再燃焼をサポートするため エマージェンシ・グロー: コミュニケーションに問題がある場合に、ロー カル・インターコネクト・ネットワーク(LIN) バスを介して読取りを行う
• •
予熱アウトプット・ステージは、ローカル・イン ターコネクト・ネットワーク(LIN)を介して CDI コントロール・ユニットによって制御されます。 予熱アウトプット・ステージと CDI コントロール・ ユニットとの間で、 ダイアグノシス・コミュニケー ションが LIN 接続を介して行われます。
• • •
予熱アウトプット・ステージ
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セラミック・グロー・プラグ(R9)
ディーゼル・エンジン OM 651 には、セラミック・ グロー・エレメントの付いたグロー・プラグが取り 付けられています。 従来型のグロー・プラグに比べて、セラミック・グ ロー プラグは約 1 300 ℃ で約 200 ℃ 高いグロー ・ 温度に達し、 グロー時間が長い場合に予熱温度が下 がる傾向が少なくなります。 セラミック・グロー・プラグの特性: • • • • • • エネルギ消費が低い 優れたスタート挙動 温度の急速な上昇 高い熱伝導率 高いグロー温度 長い耐用年数
a エンジン損傷の危険
セラミック製グロー・プラグの取扱いに 関する安全上の注意事項: • 必ず、未開封のメーカ・オリジナル・パッ ケージに入ったグロー・プラグのみを使用 してください。 グロー・プラグを落とした場合には、決し てそのグロー・プラグを使用してはなりま せん。 警告:グロー・プラグは衝撃に対して非常 に弱いため、エンジン損傷の原因となるお それがあります ! セラミック・インサート にヘア・ライン・クラックが形成されてい る可能性があります。その結果、部品がゆ るみ、エンジン作動中に燃焼室内に落ちる ことがあります。グロー・プラグは常に細 心の注意を払って取り扱ってください ! シリンダ・ヘッドを取り外す前に、 グロー・ プラグを取り外す必要があります。また、 まずシリンダ・ヘッドを取り付けてから、 再びグロー・プラグを取り付けることがで きます。
•
•
•
セラミック製グロー・プラグ
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システムの構成部品
グロー・プラグ
システムの構成部品
スピード・センサ
カムシャフトのスピード・センサ(B6/1)
スピード・センサは、シリンダ・ヘッド・カバー中 央のエグゾースト カムシャフト上方に取り付けら ・ れています。 取り付けられている永久磁石が、 スピード・センサ 内に磁束を発生させます。 磁束はエグゾースト・カ ムシャフト上に位置決めされた穴あきカバーに よって、周期的に遮断されます。 スピード・センサ に取り付けられたエレクトロニクスにより、 磁束に よって電圧シグナルが発生します。エレクトロニ クスはこのシグナルを矩形波シグナルに変換して、 CDI コントロール・ユニットがこれを読み取りま す。 クランクシャフト・ポジション・センサのシグナル とともにカムシャフト・スピード・センサのシグナ ルは、 CDI コントロール・ユニットがシリンダ 1 の 検知のために用います。 CDI コントロール・ユニットがクランクシャフト・ ポジション センサのシグナルを使用できない場合 ・ でも、エンジンは始動できます。これは CDI コン トロール・ユニットがカムシャフト・スピード・セ ンサのシグナルを代替値として使用するためです (エマージェンシ・オペレーション) 。
カムシャフト付きスピード・センサ
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クランクシャフトのポジション・センサ(L5)
ポジション・センサは、 動力発生側のトランスミッ ション・フランジ左側に取り付けられています。 クランクシャフトのポジション・センサには、CDI コントロール ユニットによって電圧が供給されま ・ す。 クランクシャフト・ポジション・センサ内には、 永久磁石が取り付けられています。これにより発 生する磁束は、 穴あきカバーによって周期的に中断 されます。 磁束により、 取り付けられたエレクトロ ニクス内に遮断が生じ、電圧パルスが発生します。 ホール エレクトロニクスがこのシグナルを矩形波 ・ シグナルに変換し、 CDI コントロール・ユニットに 伝送されます。
クランクシャフトのポジション・センサ
1 クランクシャフト・ ポジション・センサ 2 フライホイール 3 穴あきカバー
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システムの構成部品
ポジション・センサ
システムの構成部品
温度センサ
低温センサ
低温センサは、負の温度係数(NTC)レジスタと して設計されています。これは導電素材(シリコ ン) からできています。 低温センサでは温度の上昇 に伴い、抵抗値が低下します。電圧変化が CDI コ ントロール・ユニットに伝送され、 そこで評価され ます。
高温センサ
高温センサは、正の温度係数(PTC)レジスタとし て設計されています。 これは金属製です。 高温セン サでは温度の上昇に伴い、 抵抗が増加します。 電圧 変化が CDI コントロール・ユニットに伝送され、 評 価されます。
水温センサ(B11/4)
水温センサは、 サーモスタット・ハウジング内に取 り付けられています。
ターボチャージャ前の 温度センサ(B19/11)
この温度センサは、ターボチャージャ前方のエグ ゾースト・マニホールド・フランジに取り付けられ ており、 排気ガス温度を検出します。 これによりエ ンジンおよびターボチャージャの熱負荷がモニタ されます。
ブースト・エア温度センサ(B17/8)
ブースト・エアの温度センサは、プラスチック・ハ ウジング内のスロットル・バルブ・アクチュエータ 前側に取り付けられています。
パティキュレート・フィルタ前の 温度センサ(B19/9)
この温度センサは、パティキュレート・フィルタ (DPF) 前方のユニット内に取り付けられています。 フューエル温度センサ(B50) このセンサは排気ガスの温度と、 さらに酸化触媒の この温度センサは、 高圧ポンプ内を流れる燃料の温 熱負荷を測定します。 度を検知し、 高圧ポンプのフューエル・フィードの 横に取り付けられています。吐出される燃料の温 度が 90 ℃ を上回ると、燃料噴射量とレール・プ レッシャが自動的に低下します。
油温センサ(B1)
油温センサはエンジン・オイル温度を検知し、バ キューム・ポンプ上部のクランクケースのオイル・ ライン内に取り付けられています。
吸気温度センサ(B2/5b1)
吸気温度センサは、ホット・フィルム・エア・マ ス・センサのハウジング内に取り付けられていま す。
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ディーゼル・エンジン OM 651、温度センサ付き
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システムの構成部品
温度センサ
システムの構成部品
オイル・ジェット・ノズル・シャットオフ・バルブ
オイル・ジェット・ノズル用シャットオフ・バルブ(Y131)
オイル・ジェット・ノズル用シャットオフ・バルブ は、 クランクケースの左側、 進行方向に取り付けら れています。 シャットオフ・バルブは、ピストン・クラウン冷却 のためのオイル・ジェット・ノズルへのオイル・ フィードを停止します。制御されていないときに は、シャットオフ・バルブは開いています。 以下の条件が満たされている間、オイル・ジェッ ト・ノズルがアフタ・スタート段階で作動停止しま す: • • エンジン・オイル温度が -10 ℃ 以上 および: 最大作動停止時間(吸気およびエンジン・オイ ル温度に応じて)にまだ達していない あるいは: • エンジン回転数または燃料噴射量が設定された 限界値にまだ達していない
シャットオフ・バルブ付きクランクケース 1 オイル・ジェット・ノズル用シャットオフ・バルブ
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オイル・レベル・コントロール・スイッチ(S43)
オイル・レベル・コントロール・スイッチは、オイ ル・パン下部の外側にナットで固定されています。 オイル・レベル・コントロール・スイッチ内および オイル・パン内に設置されたフィード / ドレン・ボ アを介して、 スイッチのフロート内のオイル・レベ ルをオイル・パンのオイル・レベルに合わせます。 エンジン・オイルが十分にある場合は、リード・コ ンタクトはリング マグネットの磁束により閉じて ・ います。 最低量を下回ると、リード・コンタクトが 開きます。 アース接続部への接続が遮断され、 イン ストルメント・クラスタにウォーニング・メッセー ジが表示されます。
オイル・レベルの点検
1 オイル・レベル・ コントロール・スイッチ 2 オイル・パンの上部 3 オイル・パンの下部
i 注意事項 ハウジングの容積とオイル・レベル・コントロール・スイッチのドレン・ボアの大きさにより、一時 的なレベル変動が補正されます。 これにより、たとえばカーブ走行時に作動する可能性のある不要な ウォーニング・メッセージを防ぎます。
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システムの構成部品
オイル・レベル・コントロール
システムの構成部品
エアマスおよびインテーク・エア
ホット・フィルム・エア・マス・センサ (B2/5) 吸気温度センサ(B2/5b1)
ホット・フィルム・エア・マス・センサ(HFM) この温度センサは、HFM と同じハウジングに取り は、エア・インテーク・パイプ内のエア・クリーナ 付けられており、NTC レジスタとして設計されて の後側に取り付けられています。HFM は実際のエ います。 アマスを非常に正確に検知します。 HFM 内では、 流れるエアマスが多ければ多いほど、 加熱したセンサ・エレメントの冷却が強くなりま す。 センサ・エレメントの温度を維持するために必 要なヒータ電流は、 流れるエアマスの基準として用 いられます。 内蔵されているエレクトロニクスは測定データを 評価して、 通り抜けて流れるエア量を正確に検出し ます。 センサ・エレメントは、エアマスの一部のみ しか検知しません。測定パイプを流れるエアマス 全体は、データ・モデルを用いて検出されます。
エア・クリーナ・ハウジング 1 ホット・フィルム・エア・マス・センサ
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プレッシャ・センサ(B28/5)は、エア・クリーナ・ ハウジング後のエア・インテーク・ライン(エア・ クリーナの後)に取り付けられており、インテー ク トラクト内のバキュームの検出を担当していま ・ す。 空気圧が上昇すると、 可変抵抗の付いた測定ダイヤ フラムが変形します。これにより発生する抵抗変 化が、電圧変化をもたらします。これは CDI コン トロール・ユニットにより評価されます。
エア・クリーナのエア・インテーク・ライン(エア・クリーナの後) 1 エア・クリーナ後のプレッシャ・センサ
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システムの構成部品
プレッシャ・センサ(エア・クリーナの後)
システムの構成部品
インテーク・ポート・シャットオフ・アクチュエータ
インテーク・ポート・シャットオフ用アクチュエー 故障あるいは電源電圧の遮断が発生すると、 リター タ(EKAS/M55)は、ブースト・エア・ディストリ ン・スプリングによってスパイラル・インテーク・ ビュータ パイプ上部の動力発生側に取り付けられ ポート内のフラップが機械的に開きます。 ・ ています。 エア・インテーク・ポート・シャットオ フ用アクチュエータは、 CDI コントロール・ユニッ トの制御に応じてコントロール・レバーを介して、 ブースト・エア・ディストリビュータ・パイプのス パイラル・インテーク・ポート内のフラップの位置 を変化させます。 ポテンショメータはアングル・セ ンサとして用いられ、 コントロール・レバーの位置 について基準値 / 実測値の比較が行われます。
インテーク・ポート・シャットオフ
1 2 3 アクチュエータ 調整フラップ スパイラル・インテーク・ポート 4 5 バイパス・インテーク・ポート ブースト・エア・ディストリビュータ・パイプ
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スロットル・バルブ・アクチュエータ (M16/6)
スロットル・バルブ・アクチュエータは、エンジン のブースト・エア・マニホールドの左下側に取り付 けられています。 スロットル・バルブ・アクチュエータは、CDI コン トロール ユニットによりパルス幅変調シグナルで ・ 制御されます。 スロットル・バルブ・アクチュエー タは、エンジンに供給されるエア量、ブースト・エ アの混合比およびスロットル バルブの後側で混合 ・ されるリターン排気ガスに影響を与えます。エン ジン停止時に、スロットル・バルブは閉じます。
ブースト・プレッシャ・センサ (B5/1)
ブースト・プレッシャ・センサは、エンジン左側、 スロットル・バルブ・アクチュエータの後に取り付 けられています。 ブースト・エア・プレッシャが上昇すると、測定ダ イヤフラムが特定の値だけ変形し、 CDI コントロー ル・ユニットがこの値を抵抗変化として処理しま す。
スロットル・バルブ
1 ブースト・プレッシャ・センサ 2 スロットル・バルブ 3 スロットル・バルブ・ アクチュエータ
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システムの構成部品
スロットル・バルブ
システムの構成部品
ヒータ・エレメント
ベンチレーション・ライン用ヒータ・エレメント(R39/1)
ヒータ・エレメントはベンチレーション・ライン端 部にあり、低圧ターボチャージャへのエア・イン テーク・ライン(エア・クリーナの後)に取り付け られています。 このヒータ・エレメントは、エンジ ン・ベンチレーションの凍結を防ぎます。 ヒータ・エレメントは、 ヒータ抵抗を内蔵したプラ スチック・ハウジングで構成されます。 外気温度に 応じて CDI コントロール・ユニットが、ヒータ・ エレメントをオン / オフにします。
ベンチレーション・ライン用ヒータ・エレメント
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フューエル・プレヒータ・ヒータ・ エレメント(R54)
ヒータ・エレメント付きフューエル・ フィルタ・コンデンス・ウォータ・センサ (B76/1)
フューエル・プレヒータ・ヒータ・エレメントは、 コンデンス・ウォータ・センサは、コード U41 フューエル・フィルタ・ハウジングに取り付けられ (フューエル ウォータ セパレータおよび潤滑パッ ・ ・ ています。 ケージ) 装備車にのみ取り付けられています。 この センサは上方からフューエル フィルタに挿入され ・ 外気温度が非常に低い場合でも燃料がラインを流 れるように、フューエル・フィルタにはヒータ・エ ており、ウォータ・レベルを測定します。 レメントが取り付けられています。 ヒータ・エレメ ントには、 シグナル検知制御モジュール (SAM) に よって電流が供給されます。 そのためにセンサは、ウォータ・レベル・センサ内 の電極間の電気抵抗を検出します。燃料が電極間 にある間は、 アウトプット・シグナルが送信されま す。 フューエル・フィルタ内のウォータ・レベルが 電極まで上昇すると、 電気抵抗が低下します。 この 電圧変化が検出され、 CDI コントロール・ユニット へ伝送されます。 フューエル・フィルタ内のウォータ・レベルが高く なると、CDI コントロール・ユニットがシャーシ CAN バス(CAN E)を介してメッセージをインス トルメント・クラスタに送信します。
ヒータ・エレメント付きフューエル・フィルタ・コンデンス・ウォータ・センサ(コード U41)
1 2 3 内蔵エレクトロニクス 電極 1 電極 2 4 5 6 ヒータ・エレメント フューエル・フィルタ・ハウジング シール・キャップ(ウォータ・サクションへの)
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システムの構成部品
コンデンス・ウォータ・センサ
システムの構成部品
ターボチャージャ
2 段ターボチャージャ
2 つのターボチャージャは、 クランクケース右側の エグゾースト マニホールドの下側に取り付けられ ・ ています。 ステージ・ターボチャージャには、バ 2 イパス制御を備えた大きさの異なる 2 基のターボ チャージャが含まれています。 2 ステージ・ターボチャージャにより、いわゆる 「ターボ・ラグ」が生じることなく連続的な出力を 行うことができます。 最も重要な利点の一覧: • • • • • • 際立った高いトルク・カーブ 最高出力の増加と同時に定格回転数の低下 ブースト・プレッシャのフローの向上 燃費の削減 窒素酸化物(NOx)排出量の低下 耐用年数および信頼性の向上
機能
シリンダからの排気ガス流は、まずエグゾースト・ マニホールドに流れます。ここから排気ガス流は、 高圧ターボチャージャ(HD ターボチャージャ)を 介して導かれるか、 あるいはバイパス・ラインを介 して低圧ターボチャージャ(ND ターボチャー ジャ)に迂回されます。 排気ガス流は、ブースト・プレッシャ・コントロー ル・フラップ(LRK)のポジションに応じて、HD ターボチャージャまたは ND ターボチャージャに 送られます。 LRK のポジションは、 特性マップにし たがって CDI コントロール・ユニットによって制 御されます。 初期段階ではブースト・プレッシャ上昇は、 主とし て HD ターボチャージャによって行われ、その後、 ND ターボチャージャによってブースト・プレッ シャはさらに上昇します。 HD ターボチャージャがその出力限界に達すると、 ブースト・プレッシャの上昇は ND ターボチャー ジャだけで行われます。 このときブースト・エア・ バイパス・フラップが開き、ND ターボチャージャ の圧縮されたブースト・エアが HD ターボチャー ジャのコンプレッサ・ハウジング沿いを通ります。 ブースト・プレッシャは、ウエスト・ゲートにより 制限されます。
i 注意事項 それぞれのフラップおよびウエスト・ゲート のバキューム・アクチュエータおよび調整 ロッドは、交換できます。 バキューム・ラインの取付け時は、必ずバ キューム・ラインおよびバキューム・アクチュ エータのそれぞれのカラー・コードに注意し てください。
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123 124 125 126 113 120 120/1 120/2 121 122 ブースト プレッシャ コントロール フラップ ・ ・ ・ 低圧ターボチャージャ (ND ターボチャージャ) ND ターボチャージャ コンプレッサ ホイール ・ ・ ND ターボチャージャ・タービン・ホイール ウエスト ゲート バキューム アクチュエータ ・ ・ ・ ウエスト・ゲート調整ロッド
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2 ステージ・ターボチャージャ
ターボチャージャ
108 110 110/1 110/2 111
q
112
エグゾースト・マニホールド 高圧ターボチャージャ (HD ターボチャージャ) HD ターボチャージャ コンプレッサ ホイール ・ ・ HD ターボチャージャ・タービン・ホイール バキューム・アクチュエータ(ブースト・ プレッシャ・コントロール・フラップ) 調整ロッド(ブースト・プレッシャ・ コントロール・フラップ)
ウエスト・ゲート ブースト・エア・バイパス・フラップ・ バキューム・アクチュエータ ブースト・エア・バイパス・フラップ調整 ロッド ブースト・エア・バイパス・フラップ
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システムの構成部品
システムの構成部品
ターボチャージャ
ブースト・プレッシャ・コントロール・ フラップ用バキューム・トランスデューサ (Y93)
ブースト・プレッシャ・コントロール・フラップ用 バキューム・トランスデューサは、スロットル・バ ルブ アクチュエータ上部の左後側に取り付けられ ・ ています。 i 注意事項 CDI コントロール・ユニットは、パルス幅変 調シグナルをバキューム・トランスデューサ に送信します。 各バキューム・ トランスデュー サは、バキューム・アクチュエータによって フラップ・ポジション(開口部断面 5 % ~ 95 %)を制御します。
ウエスト・ゲート・コントロール・ バキューム・トランスデューサ(Y31/4)
ウエスト・ゲート・コントロール用バキューム・ト ランスデューサは、 シリンダ・ヘッドの右前側に取 り付けられています。
バキューム・トランスデューサ
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ブースト・エア・バイパス・フラップ・ スイッチオーバ・バルブ(Y132)
ブースト・エア・バイパス・フラップ・スイッチ オーバ・バルブは、シリンダ・ヘッドの前側に取り 付けられています。
低圧ターボチャージャのブースト・ プレッシャ・センサ(B5/4)
低圧ターボチャージャ(ND ターボチャージャ) ブースト・プレッシャ・センサは、シリンダ・ヘッ ドのホット・フィルム・エア・マス・センサ左横に フラップ・ポジション(開口部断面 5 % ~ 95 %) 取り付けられています。 は バキュームで制御されます。 ブースト・プレッシャ ・センサは、 ターボチャー ND ジャにより発生したブースト プレッシャを検知し ・ バイパス・フラップが制御されていない場合には、 ブースト・プレッシャは、可変抵抗の付いた ベンチレーション・コネクタ(大気)とバキュー ます。 測定ダイヤフラムを変形させます。これにより発 ム・アクチュエータとの間の接続部が通気されま 電圧変化をもたらします。 これ す。 これによりブースト・エア・バイパス・フラッ 生する抵抗変化が、 は CDI コントロール・ユニットにより評価されま プが、バイパス・ダクトを塞ぎます。 す。
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システムの構成部品
ターボチャージャ
システムの構成部品
EGR
EGR アクチュエータ(Y27/9)
EGR アクチュエータは、EGR バイパス・フラップ と EGR パイプ間の左側に内蔵されています。 EGR アクチュエータは、フラップを介して通り抜 ける排気ガス量を制御して、窒素酸化物(NOx)排 出量を低減します。CDI コントロール・ユニット は、EGR アクチュエータを直接制御します。この ときバルブの開口断面が、ブースト・エア・ディス トリビュータ パイプを介してエンジンのインテー ・ ク・トラクトに還流する排気ガス量を決定します。 EGR アクチュエータは、エンジンのクーラント回 路に内蔵され、 これにより熱過負荷から保護されま す。
EGR クーラ
EGR クーラは、EGR バイパス・フラップ後側の進 行方向左側に取り付けられています。ハウジング はステンレス鋼製で、 クーラントが通り抜けて流れ ています。 温度が低下することにより排気ガス中の濃度が高 くなりますが、 このときカーボン粒子量は増加しま せん。これにより EGR レシオが上昇し、同時に NOx 排出量は低下します。
EGR ルート
1 2 EGR クーラ EGR クーラ用バイパス・フラップ 3 4 EGR アクチュエータ EGR アクチュエータ用アクチュエータ
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EGR クーラ・バイパス用 スイッチオーバ・バルブ(Y85)
スイッチオーバ・バルブは、 クランクケースの左側 に取り付けられています。 排気ガス温度に応じて、EGR クーラ・バイパス・ フラップのポジション( 「開」あるいは「閉」 )がバ キュームで制御されます。 バイパス・フラップが開 くと、排気ガスが EGR クーラを介して流れます。
クーラント・ポンプ用 スイッチオーバ・バルブ(Y133)
スイッチオーバ・バルブは、 エンジン前側のスロッ トル・バルブ・アクチュエータの左側に取り付けら れています。
クーラント・ポンプのスイッチオーバ・バルブを介 して、クーラント・ポンプ内のレギュレーティン グ・バルブのポジション( 「開」あるいは「閉」 )が レギュレーティング・バルブが開く 静止状態ではベンチレーション・コネクタ(大気) 制御されます。 と、クーラントはクーラント回路を循環します。 とバキューム アクチュエータとの間の接続部が通 ・ 気され、バイパス・フラップがバイパス・ダクトを 静止状態では、 レギュレーティング・バルブが開い 閉じます。 ています。 以下の条件が満たされている場合は、クーラント・ ポンプは冷間始動時に最大 500 秒間作動停止しま す: • コントロール・ユニットに保存されている吸気 温度と水温、および噴射フューエル・ボリュー ムの限界値にまだ達していない。 エンジン回転数または燃料噴射量が、設定され た限界値を上回っていない。 KLA コントロール・ユニットから「ヒータ」の 要求がない。
• •
スイッチオーバ・バルブ
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システムの構成部品
スイッチオーバ・バルブ
システムの構成部品
O2 センサ
広帯域ラムダ・センサ(G3/2)は、プラナー型の、 移送セルの作動方式: つまり複数の層で構成された 2 セル限界電流セン 電圧プローブの固体電解質に電圧が加わると、 酸素 サであり、 モジュール構造により複数機能が内蔵さ のイオン動作が発生します(ポンプ電流) このと 。 れた酸素移送セルが装着されています。 きイオン動作の方向は、 加わる電圧の極性 (+/-) に プラナー広帯域ラムダ・センサには、 二酸化ジルコ 応じます。 ニウム(ZrO2)から成る 2 個の電圧ジャンプ・プ ローブが含まれ、1 個はセンサ・セルとして、もう センサ・セルの作動方式: 1 個は酸素移送セルとして機能します。 センサ・セルは、電圧ジャンプ・プローブの原理に 両方のセルは、相互間で最小の拡散ギャップ(約 したがって作動します。これは排気ガス中の残留 10 ~ 50 µm)が生じるように取り付けられていま 酸素の含有量(O2)を決定します。 す。拡散ギャップは測定空間として機能し、イン テーク開口部を介して排気ガスと接触します。測 定セルには基準エア用ダクトが取り付けられ、 大気 と接続します。 活性センサ セラミックの伝導性が温度に左右され ・ るため、 広帯域ラムダ・センサの最適な作動温度は 約 700 ℃ ~ 800 ℃ になります。 ヒータ・エレメン トにより、活性センサ・セラミックの温度は約 780 ℃ に一定制御されます。
広帯域ラムダ・センサの構造 1 2 3 4 5 6 7 センサ・エレメント アッパ絶縁ブッシュ シーリング・ユニット センサ・ハウジング ロワ絶縁ブッシュ 外側保護パイプ 内側保護パイプ
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パティキュレート・フィルタの差圧センサ (B28/8)
パティキュレート・フィルタの差圧センは、 シリン ダ・ヘッド右側、エア・クリーナの後部ホルダに取 り付けられています。 このセンサは、以下の構成部品から成ります: • • プレッシャ・センサ・エレメント シグナル増幅のためのエレクトロニクス
排気ガス背圧センサ(B60)
このセンサは、EGR パイプの左後側に取り付けら れています。 タペット付きの金属性のセパレート ダイヤフラム ・ は、 圧力が作用するとセンサ・ダイヤフラムに影響 を及ぼします。 センサ・ダイヤフラムの圧力に対応 する抵抗により、 変動時に抵抗が変化します。 この 値は電圧シグナルとして CDI コントロール・ユ ニットに伝送され、 そこで排気ガス背圧が算出され ます。この圧力データは、CDI コントロール・ユ ニットがターボチャージャおよびエンジンを保護 するために使用します。
エグゾースト・ガス・プレッシャ・ラインを介し て、 差圧センサはパティキュレート・フィルタの前 後の排気ガス・プレッシャを検知し、 差圧を検出し ます。 この差圧は、CDI コントロール・ユニットに 伝送される電圧を発生させて、プレッシャ・セン サ・エレメントに影響を与えます。
差圧センサ
排気ガス背圧センサ
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システムの構成部品
プレッシャ・センサ
添付資料
略語
AGR
EGR
EKAS
インテーク・ポート・シャットオフ
CAN
コントロール・エリア・ネットワーク
EOBD
ヨーロッパ・オンボード・ダイアグノシス
CDI
コモン・レール・ダイレクト・インジェクション
HC
炭化水素
CO
一酸化炭素
HD ターボチャージャ
高圧ターボチャージャ
CO2
二酸化炭素
HFM
ホット・フィルム・エア・マス・センサ
DAS
ダイアグノシス・アシスタント・システム
H2 O
水
DPF
パティキュレート・フィルタ
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I2C
改良型個別燃料噴射補正
NOx
窒素酸化物
LIN
ローカル・インターコネクト・ネットワーク
NTC
負の温度係数
LRK
ブースト・プレッシャ・コントロール・フラップ
O2
酸素
N2
窒素
PTC
正の温度係数
ND ターボチャージャ
低圧ターボチャージャ
SAM
シグナル検知制御モジュール
NO2
二酸化窒素
WIS
ワークショップ・インフォメーション・システム
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添付資料
略語
添付資料
C
索引
油温 ......................................................................46
CDI コントロール・ユニット ..................................34
E
EGR ...........................................................................30 EGR アクチュエータ ...............................................60 EGR クーラ ..............................................................60
か
過給 ...........................................................................26 カムシャフト・スピード・センサ ..........................44
き く
I
I2C コード .................................................................40
吸気温度センサ ........................................................50
N
NTC ...........................................................................46
O
O2 センサ .................................................................62
クイック・スタート・グロー・システム ...............22 クランクシャフトのポジション・センサ ...............45 グロー・システム .....................................................22 グロー・プラグ ........................................................43
こ
P
PTC ...........................................................................46
高圧システム ............................................................14 高圧ポンプ ................................................................36
あ
さ す
サージ限界 ................................................................29
アフタ・インジェクション .....................................18 アフタ・グロー ........................................................22
い え
インテーク・ポート・シャットオフ ......................25
エア・インテーク・ポート・シャットオフ・ アクチュエータ ......................................................52 エグゾースト・システム .........................................32 エマージェンシ・グロー .........................................23 エミッション・コントロール ..................................32 エンジン内部の措置 ...................................................7
スイッチオーバ・バルブ EGR クーラ・バイパス ......................................61 クーラント・ポンプ ...........................................61 ブースト・エア・バイパス・フラップ .............59 スタート待機状態グロー .........................................22 スタート・グロー .....................................................22 スロットル・バルブ・アクチュエータ ..................53
せ た
ゼロ・ボリューム・キャリブレーション ...............19
お
オイル・レベル・コントロール ..............................49 オルタネータ ............................................................35 温度センサ インテーク・エア ...............................................46 クーラント ...........................................................46 ターボチャージャの前 ........................................46 燃料 ......................................................................46 パティキュレート・フィルタの前 .....................46 ブースト・エア ...................................................46
ターボチャージャ .....................................................56 ダイアグノシス・グロー .........................................23
て
低圧システム ............................................................12 低圧ターボチャージャ・ブースト・プレッシャ・ センサ .....................................................................59
ね
燃料噴射量の補正 .....................................................19
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は
排気ガス背圧センサ ................................................ 63 バキューム・トランスデューサ ウエスト・ゲート・コントロール .................... 58 ブースト・プレッシャ・コントロール・ フラップ ........................................................... 58 パティキュレート・フィルタの差圧センサ .......... 63 パティキュレート・フィルタの再燃焼 .................. 33 パティキュレート・フィルタ・グロー .................. 23
プレッシャ・コントロール・バルブ ......................39 プレ・インジェクション .........................................17
へ
ベンチレーション・ライン・ヒータ・ エレメント ..............................................................54
ほ
ひ ふ
ホット・フィルム・エア・マス・センサ ...............50 ボリューム・コントロール・バルブ ......................39
ピエゾ・インジェクタ ............................................ 40
め
メイン・インジェクション ......................................18 メイン・インジェクション量の修正 ......................19
ブースト・エア・バイパス・フラップ .................. 59 ブースト・プレッシャ・コントロール .................. 26 ブースト・プレッシャ・センサ ............................. 53 フューエル・フィルタのコンデンス・ウォータ・ センサ ..................................................................... 55 フューエル・プレヒータ・ヒータ・エレメント ... 55 プレグロー ............................................................... 22 プレグロー・インジケータ・ランプ ..................... 23
よ れ
予熱アウトプット・ステージ ..................................42
レール ........................................................................38 レール・プレッシャ・コントロール ......................16 レール・プレッシャ・センサ ..................................38
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添付資料
索引
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