Injectoare diesel (ON)

Istorie și aplicare.

Istoria dezvoltării injectoarelor pentru motoare diesel acoperă mai mult de un secol de inovații și progrese tehnologice. Inițial, injectarea combustibilului se făcea cu ajutorul aerului de înaltă presiune, dar primele injectoare mecanice fără asistență pneumatică au apărut în anii 1920. În această perioadă, Bosch a jucat un rol cheie prin introducerea injectoarelor de înaltă presiune, care și-au găsit locul în motoarele camioanelor și utilajelor agricole.

În anii 1930, Mercedes-Benz a introdus primul autoturism diesel produs în serie, ceea ce indică popularitatea crescândă a tehnologiei. Al Doilea Război Mondial a accelerat dezvoltarea injectoarelor, în special în context militar. În anii 1950 și 1960 au avut loc noi inovații revoluționare, cum ar fi injectoarele cu sistem de arc invers și primele pompe de injecție controlate electronic.

În anii 1960 și 1970, injectoarele cu două arcuri au devenit standard în multe aplicații, de la camioane la utilaje agricole. Introducerea acestor injectoare a permis un control mai bun al procesului de ardere, ceea ce a avut un impact direct asupra îmbunătățirii performanțelor motorului și reducerii consumului de combustibil.

În anii '90, Bosch a inițiat o revoluție cu sistemul său de injecție cu pompă, urmat de sistemul Common Rail, care permite controlul precis al injecției de combustibil la presiune foarte ridicată. 

Sistemul pompă-injector, introdus în autoturisme și camionete de Grupul Volkswagen, a reprezentat un pas important în dezvoltarea tehnologiei injectoarelor diesel. Acest sistem a integrat pompa de injecție direct în injector, permițând un control mai precis al injecției de combustibil. Fiecare cilindru al motorului avea o unitate pompă-injector separată, care oferea un control mai bun asupra procesului de injecție și a arderii combustibilului. Injectoarele-pompă ofereau o putere și o eficiență mai mari decât sistemele de injecție tradiționale, în special în ceea ce privește capacitatea de reacție la modificările sarcinii motorului și ale condițiilor de funcționare. Tehnologia a fost deosebit de populară în vehiculele Volkswagen și în alte mărci ale grupului VW timp de mulți ani. De asemenea, a găsit aplicații în motoarele de camioane și utilaje și vehicule comerciale.

Cu toate acestea, pe măsură ce a evoluat și a încercat să reducă și mai mult emisiile și să îmbunătățească eficiența, sistemul pompă-injector a fost înlocuit treptat de sisteme common rail mai avansate, cu injectoare controlate electromagnetic sau piezoelectric. În acest tip de sistem, funcțiile de comprimare și injecție a combustibilului sunt separate. Acest lucru permite controlul precis al injecției de combustibil, ceea ce duce la îmbunătățirea performanțelor motorului și la reducerea emisiilor de gaze de eșapament.

Începând cu anii 2000, tehnologia injectoarelor diesel a continuat să evolueze, cu accent pe reducerea emisiilor, îmbunătățirea preciziei alimentării cu combustibil și integrarea cu sistemele hibride.

Construcție și principiu de funcționare.

Injectoare mecanice.

Injectoarele mecanice de combustibil au fost utilizate frecvent în motoarele diesel datorită simplității și fiabilității lor. 

Corpul injectorului este de obicei fabricat din oțel de înaltă calitate, care este rezistent la presiune și temperatură ridicate. Corpul conține toate celelalte componente ale injectorului și este montat direct în capul motorului. Acul este componenta cheie care controlează fluxul de combustibil. Este un piston fabricat cu precizie care se deplasează în interiorul atomizorului. Acul este presat împotriva scaunului de un arc, care împiedică scurgerea combustibilului atunci când nu se aplică presiune. Duza de injecție (vârful) este situată la capătul injectorului și are orificii cu diametru foarte mic prin care combustibilul este pulverizat în camera de ardere. Atomizarea fină a combustibilului asigură un amestec mai bun cu aerul și o ardere mai eficientă. Un arc presează acul împotriva scaunului injectorului. Forța arcului trebuie reglată pentru a se asigura că percutorul se deschide la presiunea specificată a combustibilului. Prin reglarea forței arcului, cuplul de deschidere al injectorului poate fi stabilit cu precizie. Proiectele mai avansate de injectoare mecanice (așa-numitele injectoare cu două arcuri) au două arcuri cu forțe diferite. Acest lucru permite injectorului să se deschidă treptat și să efectueze preinjecția. Șaiba este utilizată pentru a regla rezistența arcului și, astfel, presiunea la care acul începe să se ridice. Prin modificarea grosimii șaibei, punctul de deschidere al injectorului poate fi reglat cu precizie. Un canal de combustibil situat în corp conduce combustibilul de înaltă presiune de la pompa de injecție la interiorul injectorului. Combustibilul din canalul de combustibil determină acumularea de presiune pe ac. Atunci când presiunea depășește valoarea stabilită de arc, acul se ridică, deschizând injectorul. La sfârșitul fazei de injectare, presiunea combustibilului scade, determinând resortul să preseze acul de scaun, închizând injectorul și oprind fluxul de combustibil.

Pompa-injectoare.

Pompa-injector combină o pompă și un injector în corpul său. Secțiunea pompei este acționată mecanic de la motor, de obicei de un arbore cu came dedicat. Un piston care se deplasează în carcasă comprimă combustibilul la o presiune ridicată. Fiecare dintre injectoarele pompei este echipat cu o electrovalvă de control, care permite ajustarea precisă a dozei de combustibil furnizată cilindrilor motorului. Vârful injectorului pompei are un număr de găuri mici pentru a se asigura că combustibilul este pulverizat suficient de fin pentru a favoriza un amestec mai bun cu aerul și o combustie completă.

Injectoare electromagnetice și piezoelectrice (common rail).

Corpul este fabricat din materiale durabile, de obicei din oțel, care pot rezista la presiuni și temperaturi ridicate. Corpul conține toate componentele injectorului și este montat direct în capul motorului.

Solenoidul este elementul cheie de control al injectorului. Acționat de un curent electric, acesta generează un câmp magnetic care permite supapa de control (bypass) să se deschidă. Atunci când solenoidul este activat, supapa se deschide, permițând unei părți din combustibil să se întoarcă la revărsare și astfel începe injectarea combustibilului. Pulverizatorul este situat la capătul injectorului și conține găuri foarte mici prin care combustibilul este introdus în camera de ardere. Aceste orificii sunt realizate cu precizie pentru a se asigura că combustibilul este pulverizat corespunzător. Arcul de revenire este responsabil pentru închiderea supapei acului atunci când solenoidul nu mai funcționează. Acesta apasă acul supapei împotriva scaunului, ceea ce închide injectorul și încheie injecția de combustibil. Canalele de combustibil alimentează cu combustibil de înaltă presiune de la șină la interiorul injectorului. Mufa electrică este locul unde injectorul se conectează la unitatea de comandă a motorului (ECU). Prin ea circulă un curent, care activează solenoidul.

Injectoarele piezoelectrice nu au bobină, locul acesteia fiind luat de o stivă piezocristalină. Controlul deschiderii și închiderii injectorului se realizează folosind efectul piezocristal, care implică modificarea lungimii stivei piezoelectrice atunci când i se aplică o tensiune. Modificarea lungimii stivei piezoelectrice activează supapa de control a injectorului, permițând începerea și oprirea injecției. Avantajul acestui model față de injectoarele electromagnetice este viteza de funcționare, care se traduce prin dozarea precisă a combustibilului în cilindru. 

Procesul de remanufacturare.

Pompa-injectoare.

Testele injectoarelor unitare Bosch înainte și după recondiționare sunt efectuate pe un banc de testare Bosch EPS 815 echipat cu un CAMBOX. Numai un astfel de set permite măsurarea precisă a parametrilor de performanță ai injectorului pompei, inclusiv a valorii importante cunoscute sub numele de BIP (Beginning of Injection Period - începutul perioadei de injecție). Recondiționarea implică în primul rând înlocuirea atomizorului, înlocuirea garniturilor, inspectarea și curățarea celorlalte componente. Dacă este necesar, se înlocuiesc alte componente, cum ar fi pistonul și arcul care fac parte din sistemul de acționare al pompei injectoare sau componentele supapei de control.

În cazul injectoarelor cu pompă Delphi, testarea și calibrarea au loc pe bancul de testare Hartridge AVM2-PC. Recondiționarea implică în primul rând înlocuirea duzei și a supapei de control, înlocuirea garniturilor, inspectarea și curățarea componentelor rămase. Dacă este necesar, se înlocuiesc alte componente, cum ar fi arcul, conectorul electric și altele. Dacă producătorul a prevăzut o astfel de necesitate, injectorul de pompă recondiționat primește un nou cod de corecție, care este generat pe baza parametrilor prevăzuți în timpul testului de calibrare efectuat pe bancul de testare.

Injectoare electromagnetice și piezoelectrice (common rail).

La cererea clientului, testele injectoarelor sunt efectuate înainte de reparare. Testele au loc pe bancuri de testare autorizate de producătorii individuali ai sistemelor de injecție. Acestea sunt mașini fabricate de Bosch, Hartridge și Carbon Zapp. Recondiționarea include toate etapele prevăzute în instrucțiunile elaborate de producătorii individuali. De obicei, este vorba de înlocuirea atomizorului, a garniturilor și a supapei de control și, dacă este necesar, a bobinei. Componentele rămase sunt curățate temeinic, verificate și reutilizate. Este important ca, pe baza măsurătorilor dozei fiecărui injector, dispozitivele să genereze coduri individuale de clasificare sau corecție (IMA/C2i/C3i/C4i). Introducerea acestora în controlerul motorului garantează funcționarea corectă a injectoarelor instalate în vehicul.

Cauze și tipuri de daune

Simptome care pot indica injectoare defecte:

1. Funcționare neuniformă a motorului.
2. Funcționare zgomotoasă a motorului.
3. Scăderea puterii motorului.
4. Creșterea consumului de combustibil.
5. Probleme de pornire a motorului.
6. Fum excesiv din sistemul de evacuare.
7. Lampă luminoasă "verificare motor".

Cele mai frecvente defecțiuni ale injectoarelor sunt:

1. Deteriorarea vârfului (atomizorului).
2. Deteriorarea supapei de control.
3. Deteriorarea bobinei sau a stivei piezoelectrice.
4. Scurgeri interne sau externe de combustibil.