Nová technologie žhavicích svíček od jedničky světového trhu

Transkript

1 Technologie zapalování Technologie studeného startu Chlazení Snímače EXKLUZIVNĚ V PROGRAMU PRODEJE BERU Nová technologie žhavicích svíček od jedničky světového trhu Žhavicí svíčka BERU se snímačem tlaku (PSG): vyvinula společnost BERU, první a jediný výrobce pro sériovou výrobu. VESTAVĚNÁ Perfection DOKONALOST built in

2 2 Inovativní žhavicí svíčka s tlakovým snímačem od jedničky v oblasti technologií. Uvedením první žhavicí svíčky na světě, která dokáže regulovat spalovací procesy uvnitř systému uzavřené smyčky, společnost BERU opět upevnila své prvenství v oblasti technologií. Žhavicí svíčky se snímačem tlaku umožní v dnešních menších motorech realizovat vyšší maximální tlaky, tím se posune vývoj standardních i budoucích spalovacích procesů a po celou dobu životnosti motoru tak bude možné udržovat emise na stabilní hodnotě. Svíčka se snímačem tlaku měří během každého spalovacího cyklu prudké změny tlaku v jednotlivých válcích a informace kontinuálně předává řídicí elektronice motoru. Má-li být kontrola spalovacích procesů přesná, jsou žhavicí svíčky BERU se snímačem tlaku tím správným řešením. Jak to funguje. Samotný princip měření je založen na pohyblivé žhavicí tyčince, která zároveň přenáší informaci na piezoodporové záznamové zařízení v zadní části žhavicí svíčky. Zde se pomocí tenzometrů vyhodnotí deformace měřicí membrány a získá se tak přesná informace o okamžitém tlaku ve spalovací komoře. Získaná data se vyhodnotí prostřednictvím aplikačně specifického integrovaného obvodu v elektronické řídicí jednotce, která pak daný obvod adekvátně nastaví. Žhavicí svíčka BERU se snímačem tlaku tak vytváří uzavřenou regulační smyčku v reálném čase. Funkční schema membrána s tenzometrem Žhavicí tyčinka / měchová manžeta Prodlužovací tyčinka Snímací prvek Pohyblivá žhavicí tyčinka Spalovací tlak Chcete-li vidět žhavicí svíčku se snímačem tlaku v akci uvnitř průhledné spalovací komory, navštivte stránky Výhody na první pohled. n Tlaky ve válci lze zaznamenat až do 200 bar s přesností +/- 2 % a s rozlišením až 700 kroků na spalovací cyklus. n Elektronická řídicí jednotka dokáže kontinuálně upravovat vstřikování paliva, plnicí tlak a recirkulaci výfukových plynů. n Vznícení lze optimalizovat pro jednotlivé válce. n Provoz motoru v optimální oblasti mezi maximálním výkonem a minimem výfukových plynů. n Lze snížit hlučnost spalování. n Neměnná stabilita spalovacího procesu. n Efektivní kompenzace stárnutí vstřikovací trysky. n Zlepšené startování za studena a kvalitnější chod za studena. n Optimální kontrola točivého momentu. n Kompenzace přípustných odchylek součástí, nepřesností v odměřování paliva. různých provozních podmínek a kvality paliva (například širokého rozpětí cetanového čísla v USA). n Ve fázi prvovýroby nejsou zapotřebí drahé snímače surových emisí NOx. Cíl, za který si vývojáři stanovili odstranění průtokoměru vzduchu, se také jeví schůdně. n Lze minimalizovat čištění výfukových plynů.

3 3 Získaná ocenění Žhavicí svíčka BERU se snímačem tlaku získala mezinárodně uznávané ceny. Ocenění Automotive News PACE Award Žhavicí svíčka BERU se snímačem tlaku získala cenu Automotive News PACE Award v kategorii Evropských produktů. Do soutěže, kterou sponzorovaly společnosti Automotive News, Ernst & Young a Transportation Center Inc., se přihlásilo několik set účastníků a společnost BERU zvítězila. Ocenění PACE Awards (Cena za nejlepší příspěvek dodavatelů automobilového průmyslu k dokonalosti) je udělováno dodavatelům automobilového průmyslu za mimořádné inovace již 15 let. ÖkoGlobe Na prestižním udělování cen v oblasti ekologie s názvem ÖkoGlobe 2009 obsadila žhavicí svíčka BERU se snímačem tlaku druhé místo v kategorii Inovace dodavatelů. V automobilovém a elektromobilovém průmyslu jde o jediné ocenění, které je udělováno výlučně na základě ekologických kritérií. Akce ÖkoGlobe 2009 se stala třetím ročníkem, na kterém byly udělovány ceny za novinky v sektoru mobility Ocenění Automotive News PACE Award Ocenění Lillehammer Award Svíčka BERU získala ocenění EUREKA Lillehammer Award Cenu evropské iniciativy EUREKA udělovanou za tržně orientovaný výzkum a vývoj získávají projekty, které významně přispějí k udržitelné ochraně životního prostředí. Ocenění EUREKA Lillehammer Award Green Directory Automechanika Zelený průvodce návštěvníka s názvem Green Directory, který se na frankfurtském veletrhu Automechanika 2008 objevil vůbec poprvé, sloužil k nasměrování k vybraným vystavovatelům, kteří nabízejí dlouhodobě udržitelné a nízkoemisní technologie, výrobky a služby. Žhavicí svíčka BERU se snímačem tlaku byla v tomto průvodci zařazena, což je pro společnost BERU nesmírná pocta a motivace: na veletrhu Automechanika bylo asi 4600 způsobilých vystavovatelů, ale přísná kritéria pro zařazení do zeleného průvodce splnilo pouze 25 výrobků. Ocenění Automechanika Innovation Award Grands Prix Internationaux Equip Auto Ocenění Automechanika Innovation Award V úvodu frankfurtské výstavy Automechanika 2006 získala žhavicí svíčka BERU se snímačem tlaku od poroty, která zahrnovala představitele z oblasti vědy, médií a průmyslových asociací, ocenění za mimořádnou inovaci v kategorii Součástek. Společnost BERU získala v rámci Grands Prix Internationaux na veletrhu Auto 2005 ocenění Gold Trophy v kategorii Inženýrství a pokrokové technologie za svou žhavicí svíčku se snímačem tlaku. Cena je udělována každé dva roky za mimořádné technické inovace. Ocenění Gold Trophy - Equip Auto 2005.

4 4 Konstrukční provedení a funkce žhavicí svíčky BERU se snímačem tlaku (PSG) Žhavicí svíčka BERU se snímačem tlaku obsahuje robustní pohyblivou žhavicí tyčinku a snímač, který pro systém uzavřené regulační smyčky vyhodnocuje (pro každý válec) přesné a konstantně stabilní tlakové signály ze spalovací komory. Signály jsou pak zpracovány analytickou elektronikou a následně přeneseny do elektronické řídicí jednotky. Vstřikování paliva se tak kontinuálně upravuje podle skutečného okamžitého spalování. Konektor Vysokoproudé spojení Měřicí membrána Tenzometr Žhavicí tyčinka žhavicí svíčky Deska plošných spojů s elektronikou Těleso žhavicí svíčky Měchové manžety ASIC Ohebná deska plošných spojů Technické vlastnosti n Princip snímače: piezoodporový n Pohyblivá žhavicí tyčinka k přenosu tlaku n Robustní těsnicí prvek mezi pouzdrem a žhavicí tyčinkou n Miniaturní elektronika integrovaná do horní části žhavicí svíčky n Kalibrace a naprogramování na míru n Integrální koaxiální automobilový konektor Data uváděná ve tvaru: mg/km NOx Mají-li být motory v souladu s čím dál přísnějšími zákonnými předpisy, musí mít optimální provozní podmínky. A těch se dosáhne přesnou regulací spalování. EURO 4: od 1. ledna 2005 EURO 5: od 1. ledna 2009 EURO 6: od 1. září 2014

5 5 Splnění nároků na přesnou regulaci spalování a menší motory k zajištění souladu se současnými i budoucími normami v oblasti výfukových plynů. Aby se dařilo u nových vozů splňovat čím dál přísnější zákonné normy pro hodnoty výfukových plynů a u spalovacích motorů navíc dosáhnout potenciální úspory, je nutné snížit množství surových emisí ve spalovací komoře. Konkrétně jde tedy o přechod z procesu obyčejné kontroly spalování na systém aktivní regulace spalování, který se přizpůsobuje dané provozní situaci. A tím se rozšiřuje škála úloh, které leží na bedrech žhavicí svíčky. Regulátor v systému s otevřenou smyčkou Doposud bylo spalování u vznětových motorů regulováno takřka výhradně pomocí otevřené smyčky, nikoli uzavřené. U vstřikovacího systému Common-Rail to například znamená, že se vstupní hodnoty získávají pomocí různých snímačů. Z těchto vstupů a charakteristických map uložených v elektronické řídicí jednotce se potom vypočítají příslušné výstupní proměnné/ řídicí proměnné. Tyto výstupy jsou poté předány akčním členům (např. vstřikovacím tryskám atd.), a ty se podle nich zachovají. Spalování iniciované tímto způsobem se uskutečňuje bez dalšího monitorování. Možnosti pro optimalizaci surových emisí jsou v důsledku toho velmi omezené. Hlavně lze těžko adekvátně přihlížet ke kolísavým parametrům součástí vlivem stárnutí. Například nelze žádným způsobem ověřit, zda počáteční hodnota vypočítaná řídicí jednotkou jako výchozí, odpovídá aktuální hodnotě. Z tohoto důvodu tedy aktuální hodnota (coby současná výstupní hodnota) nemá přímý vliv na důležité vstupy pro řídicí jednotku. Tyto rušivé vlivy (např. únik vzduchu, maximální konstrukční odchylky či odchylky v palivu) tedy nelze kompenzovat. control module Převodník signálu Akční členy Spalovací proces Měřicí membrána Převodník signálu Převádí vstupní a výstupní signály do formátu, který bude čitelný pro ostatní součásti Akční člen: Akční člen, řídicí součást Skvělá účinnost: Regulace uvnitř systému s uzavřenou smyčkou Aby vznětový motor v budoucnu vyhovoval přísnějším emisním limitům, musel také přejít na systém s uzavřenou smyčkou. Pří konstrukci takového regulačního systému je důležité, aby byly informace obdržené ze spalovací komory spolehlivé. Tyto informace totiž zajišťují to, že výstupní proměnné stanovené řídicí jednotkou obratem upraví výpočty elektronické řídicí jednotky v oblasti vstupních proměnných. Tento systém umí detekovat odchylky od jmenovitých hodnot, takže umožňuje kompenzaci rušivých vlivů, např. úniku vzduchu, konstrukčních odchylek součástí, odchylek v palivu atd. V průběhu celého životního cyklu je tedy možné udržovat stabilní emisní hodnoty, a tím vyhovět přísným zákonným předpisům. Žhavicí svíčka se snímačem tlaku vyvinutá společností BERU hraje v regulačním systému tohoto druhu nezastupitelnou roli. Měří tlak ve válci, přenáší příslušné signály, a tím zajišťuje spalování se skvělou účinností. Převodník signálu Převodník signálu Akční členy Snímače control module Spalovací proces Převodník signálu Převádí vstupní a výstupní signály do formátu, který bude čitelný pro ostatní součásti Akční členy Akční člen, řídicí součást Snímače Měří provozní stav Má menší rozměry Menší motory mají díky menšímu obsahu nižší spotřebu a emise CO 2, přesto si však zachovávají stejný výkon. Vše je založeno na myšlence, že motory s menším obsahem jsou lehčí, mají nižší absolutní ztrátu třením a nižší ztráty při cyklu výměny plynů při částečné zátěži. Jsou provozovány při vyšší zátěži a díky tomu dosahují lepší účinnosti. Také zde sehrává žhavicí svíčka BERU se snímačem tlaku důležitou roli: Přesné měření tlaku ve spalovací komoře umožňuje realizovat vyšší maximální tlaky, což posune klasické spalovací procesy zase o kus dále. Výsledkem je vyšší výkon motoru, který se snoubí s vyšší účinností. Jinými slovy jde o minimální spotřebu při minimálních hodnotách emisí výfukových plynů.

6 6 Nový motor Volkswagen Euro 6: Díky žhavicí svíčce BERU se snímačem tlaku je čistší než vzduch, který dýcháme! PSG001 Září, nejzazší termín pro normu EU 6. Výrobci automobilů a motorů pracují s ohledem na splnění přísnějších emisních limitů na nových pohonných jednotkách s optimalizovanou spotřebou paliva a emisemi. Společnost Volkswagen například vyvinula 2litrový motor o výkonu 135 kw/184 koní, který má standardní spotřebu nafty 4,2 l. Je zde jeden nový důležitý prvek - nastavitelný vačkový hřídel. Jeho prostřednictvím je možné upravovat kompresi dle aktuální potřeby: při studeném startu a pro fázi zahřívání je zapotřebí vyšší kompresní poměr, který je následně snížen. Nové vstřikovací systémy zároveň umožnily navýšení tlaku ve vstřikovacích tryskách na 2000 bar. Tímto způsobem lze snížit emise až o 40 %. Opel Insignia PSG002 Obrovskou výzvu představuje pro vývojáře vznětových motorů také následné čištění výfukových plynů: vznětové motory, na rozdíl od zážehových, produkují studené výfukové plyny Všechny systémy pro čištění výfukových plynů však pracují při relativně vysokých teplotách. K jejich dosažení se u motorů EU 6 používá dvojité recirkulace výfukových plynů. Rozsáhlejší sledování a řízení procesů u těchto systémů vyžadují nové konstrukční úpravy řídicích jednotek. Katalyzátor NOx, který je instalován za filtrem pevných částic, snižuje emise oxidů dusíku ze 180 na 80 miligramů na kilometr. Žhavicí svíčka BERU se snímačem tlaku se používá k cílenému řízení těchto složitých procesů: Sleduje tlak ve válci a řídí nasávání správného objemu vzduchu. VW Golf VI PSG003 Opel/Vauxhall Meriva B PSG004 VW Touareg Opel/Vauxhall Corsa D Vznětový motor je s tímto zařízením hotový osvěžovač vzduchu: směs, která odchází z výfuku tohoto nového vznětového motoru EU 6, je čistší než nasávaný vzduch - opět díky žhavicí svíčce BERU se snímačem tlaku. Opel/Vauxhall Mokka PSG005 Opel/Vauxhall Astra J Opel/Vauxhall Zafira Nyní k dispozici také pro maloobchody a dílny. PSG001 Obj. č. BERU PSG GM č / Opel/Vauxhall č GM č / Opel/Vauxhall č PSG002 Obj. č. BERU PSG Volkswagen Group č. 03L D, E, F PSG003 Obj. č. BERU PSG GM č / Opel/Vauxhall č GM č / Opel/Vauxhall č GM č / Opel/Vauxhall č PSG004 Obj. č. BERU PSG GM č / Opel/Vauxhall č GM č / Opel/Vauxhall č PSG005 Obj. č. BERU PSG GM č / Opel/Vauxhall č PSG006 Obj. č. BERU PSG GM č / Opel/Vauxhall č

7 7 Společnost BERU, světová jednička v oblasti technologií studeného startu vznětových motorů. Společnost BERU vyvinula první žhavicí svíčku pro vznětové motory již v roce 1929 a nadále formuje dnešní trh nespočtem patentovaných inovací: od žhavicích svíček s automaticky regulovaným dožhavením, které se uplatňují u systému okamžitého startu (ISS), po inteligentní žhavicí svíčky se snímačem tlaku. Historie inovací Žhavicích svíček se snímačem tlaku se prodalo více než 3 milióny kusů (k lednu 2013). V Ludwigsburgu došlo ke spuštění provozu, za kterým stojí 100letá značka společnosti BERU a plně automatizovaná linka pro výrobu žhavicích svíček se snímačem tlaku. Žhavicí svíčky BERU se snímačem tlaku se dostávají do portfolia společnosti BERU. Do sériové výroby vstupují keramické žhavicí svíčky BERU s novou technologií. TŽhavicí svíčky BERU se snímačem tlaku vstupují do sériové výroby i v Evropě Světová premiéra: Společnost BERU dodává první inteligentní žhavicí svíčky s tlakovým snímačem do Spojených států pro prvovýrobu vozů. Uvedení 2. generace systému okamžitého startu BERU (ISS) s novou řídicí jednotkou a přídavnou topnou přírubou. Uvedení prvního elektronicky řízeného systému okamžitého startu (ISS) vznětového motoru. Žhavicí svíčka pro okamžitý start s automatickou regulací a povolenou předžhavovací fází zajišťuje 3 fáze žhavení (předžhavení - žhavení při startu - dožhavení) První žhavicí svíčka pro okamžitý start s automatickou regulací a předžhavovací fází, která trvá pouhých 5-7 s První žhavicí svíčka s rychlým žhavením snižuje dobu předžhavování na 20 s. Vynález první dvoupólové drátové žhavicí svíčky - v 60. letech z drátových žhavicích svíček vzešly tyčinkové žhavicí svíčky Vynález a výroba první žhavicí svíčky pro technologii studeného startu vznětových motorů.

8 8 Delikátní výměna Seznam oblastí použití žhavicích svíček se snímačem tlaku je dlouhý: a neustále se rozšiřuje. Koneckonců, společnost BERU je výhradním dodavatelem žhavicích svíček se snímačem tlaku pro všechny automobilové výrobce, kteří používají tuto pokrokovou technologii, jež je zcela zásadní, mají-li být dodrženy současné a budoucí emisní limity. 1 Aby při případné výměně svíčky nedošlo k poškození vysoce citlivého snímače a omezení funkčnosti, je nutné dbát zvýšené opatrnosti. n Žhavicí svíčku se snímačem tlaku může poškodit už pád z pouhých 2 cm. n Chcete-li se vyhnout riziku poškození svíčky, konektor vytahujte výhradně ručně. n Montáž i demontáž provádějte pouze pomocí speciálního nástroje BERU. Nastrčte nástroj na žhavicí svíčku se snímačem tlaku tak, aby šestihranná hlava svíčky dokonale zapadla. Použijte správný utahovací moment n Ochrannou krytku sejměte teprve až po montáži žhavicí svíčky. 2 3 Správný postup při demontáži: n Sejměte kryt motoru a další součásti, které brání v přístupu k žhavicím svíčkám (1). n Ručně odpojte elektrické konektory (2) na jednotlivých žhavicích svíčkách. n Nechcete-li, aby se do spalovací komory dostalo cizí těleso, oblast kolem příslušné svíčky vyčistěte (3). Po otevření palivové soustavy dbejte čistoty a kabely pokud možno zavíčkujte. n K povolení žhavicí svíčky se snímačem tlaku použijte výhradně nástrčný nástroj BERU. Snížíte tím riziko poškození bloku konektoru. Důležité: Nastrčte nástroj na šestihrannou hlavu žhavicí svíčky (4) + (5). Použijte momentový klíč a použijte vhodný povolovací moment (6). n Odmontujte žhavicí svíčku (7)

9 9 Montáž šetrná ke žhavicí svíčce n Před montáží namažte závit a dřík nové žhavicí svíčky se snímačem tlaku montážním mazivem GFK01 (obj. č ) pro žhavicí svíčky BERU, aby v budoucnu nedocházelo ke spékání (8). n Vyčistěte šachtu žhavicí svíčky a závit v hlavě válce od oleje a spalin Důležité: Dbejte na to, aby se do spalovací komory nedostala žádná nečistota. n Nejprve zašroubujte žhavicí svíčku rukou (9) a poté dotáhněte momentovým klíčem (použijte správný utahovací moment!) opatřeným nástrčkovým nástrojem BERU (10). Důležité: Je důležité, aby šestihranná hlava žhavicí svíčky kompletně zapadla (4) + (5). n Nyní (v žádném případě dříve!) ze žhavicí svíčky se snímačem tlaku sejměte ochrannou krytku, aby nedošlo k poškození konektoru a pomocného konektoru. n Zatlačte na konektor, dokud neuslyšíte zacvaknutí na žhavicí svíčku (11). n Namontujte zpět kryt motoru a všechny odmontované součásti (12). n Na závěr zkontrolujte, zda v paměti řídicí jednotky motoru nejsou chybová hlášení, a případně je smažte UTAHOVACÍ A DESTRUKTIVNÍ MOMENT PRO ŽHAVICÍ SVÍČKY BERU SE SNÍMAČEM TLAKU Montážní hodnoty pro žhavicí svíčky se snímačem tlaku 9 PSG 001 (M9x1) PSG 002 (M10x1) PSG 003 (M9x1) 11 Nm 22 Nm 12 Nm 35 Nm 11 Nm 22 Nm PSG 004 (M10x1) PSG 005 (M10x1) PSG 006 (M9x1) 13 Nm 13 Nm 11 Nm 35 Nm 35 Nm 22 Nm 10 Důležité informace při povolování konektoru na žhavicí svíčce BERU se snímačem tlaku: provádějte ručně a nepoužívejte kleště ani podobné nástroje! 11 Bezpečná demontáž a montáž žhavicích svíček se snímačem tlaku pomocí nástrčkové sady BERU, velikost otvoru klíče 12 (obj. č. BERU ).

10 10 Nová modulární výrobní linka žhavicích svíček se snímačem tlaku v Ludwigsburgu Budoucnost vznětových motorů si žádá inteligentní a hospodárná řešení, např. žhavicí svíčku se snímačem tlaku. Aby byly ve střednědobém až dlouhodobém horizontu splněny rostoucí nároky na tuto inovativní žhavicí svíčku, investovala společnost BorgWarner do vysoce sofistikované výrobní linky. Tento plně automatický koncept má 16 samostatných modulů a právě v těchto modulech se celý proces odehrává - od dodání prvních samostatných součástí po hotovou žhavicí svíčku se snímačem tlaku. Významným rysem této nové linky je striktní oddělení montážních a svařovacích procesů, které vykazují vysokou míru procesní spolehlivosti a účinnosti. Při svařování využíváme moderní laserové technologie; svařovací operace jsou optimalizovány přesně řízeným dodáváním a extrahováním ochranného plynu. Celý proces je navíc monitorován těmi nejmodernějšími kamerovými systémy. Koncept řízení počítačem umožňuje dohledání až k jednotlivým součástem. O vysokou kvalitu žhavicích svíček se snímačem tlaku od společnosti BERU se stará také celá řada zkušebních přístrojů, které jsou zařazeny přímo v procesu. 1 2 Pohled na modulární výrobní linku žhavicích svíček se snímačem tlaku. Zahájení plně automatického výrobního procesu: Montáž žhavicího prvku a jeho nástavce zde je vidět detail. Žhavicí prvek a nástavec jsou v 2. modulu laserově svařeny. Aby se žhavicí prvek vystředil, je zde nástavec osazen těsnicím kroužkem Následně dojde k osazení konektorem žhavicího proudu, který je přivařen k vnitřní svorce. Tento výrobní krok je monitorován zobrazovacím systémem. Konektor žhavicího proudu je provlečen otvorem v modulu snímače.

11 V 6. modulu je snímač laserově přivařen k nástavci. V modulu logistiky jsou součásti přesunuty z prvního do druhého výrobního procesu, kde na začátku dojde k předpřípravě záslepky Podávání horní části žhavicí svíčky je monitorováno a dokumentováno kamerou. Kvůli pružnému uložení žhavicí tyčinky je žhavicí tubus obklopen pryží. Na obrázku je znázorněno podávání prostřednictvím pryžové kolejnice dopravníku Testování 100% funkčnosti žhavicích svíček se snímačem tlaku: V testu žhavení se ověřuje, zda svíčka dosáhne v daném čase požadované teploty. Následně se testují netěsnosti A posléze se testuje geometrie svíčky: Konečné rozměry a přesná soustřednost jsou zdokumentovány kamerovým systémem. Do fáze laserového značení jsou přepraveny pouze ty svíčky, které projdou všemi testy. 17 Zde se otestované žhavicí svíčky se snímačem tlaku balí a připravují k přepravě.

12 BERU is a Registered Trademark of BorgWarner Ludwigsburg GmbH PRMBU1436-CZ Global Aftermarket EMEA Prins Boudewijnlaan Kontich Belgium beru@federalmogul.com VESTAVĚNÁ Perfection DOKONALOST built in