Dízel injektorok

Kialakulás és alkalmazás

A dízelmotor injektorok fejlődéstörténete több mint egy évszázadnyi innovációt és technológiai haladást ölel fel. Kezdetben az üzemanyag-befecskendezés magasnyomású levegő segítségével történt, de az első mechanikus, levegősegítség nélküli injektorok az 1920-as években jelentek meg. Ebben az időszakban a Bosch kulcsszerepet játszott a magasnyomású injektorok bevezetésével, amelyek teherautók és mezőgazdasági gépek motorjaiban kerültek alkalmazásra.

Az 1930-as években a Mercedes-Benz bemutatta az első sorozatgyártású dízel személygépkocsit, jelezve a technológia növekvő népszerűségét. A második világháború felgyorsította az injektorok fejlődését, különösen katonai kontextusban. Az 1950-es és 1960-as években további áttörést jelentő innovációk születtek, mint például a hátsó rugós rendszerrel ellátott injektorok és az első elektronikus vezérlésű befecskendező szivattyúk.

Az 1960-as és 1970-es években a kettős rugós injektorok szabvánnyá váltak sok alkalmazásban, a teherautóktól a mezőgazdasági gépekig. Ezek az injektorok lehetővé tették a jobb égési folyamat szabályozását, ami közvetlenül javította a motor teljesítményét és csökkentette az üzemanyag-fogyasztást.

Az 1990-es években a Bosch forradalmasította a piacot az egység injektor (PD elem) rendszerével, amelyet a Common Rail rendszer követett, amely lehetővé tette a tüzelőanyag-befecskendezés pontos szabályozását nagyon magas nyomáson. 

A PD elem rendszer, amelyet a Volkswagen csoport vezetett be autókban és kisteherautókban, jelentős lépést jelentett a dízel injektor technológia fejlődésében. Ez a rendszer közvetlenül az injektorba integrálta a befecskendező szivattyút, lehetővé téve a tüzelőanyag-befecskendezés pontosabb szabályozását. Minden motorhenger külön PD elemet kapott, ami jobb ellenőrzést biztosított a befecskendezési folyamat és az üzemanyag égése felett. A PD elemek nagyobb teljesítményt és hatékonyságot kínáltak, mint a hagyományos befecskendező rendszerek, különösen a motor terhelésének és működési feltételeinek változására adott válaszok tekintetében. A technológia évekig különösen népszerű volt a Volkswagen járműveiben és más VW csoporthoz tartozó márkákban. Alkalmazást talált teherautók motorjaiban, gépekben és ipari járművekben is.

Azonban a kibocsátások további csökkentésére és a hatékonyság javítására irányuló fejlődéssel a PD elem rendszert fokozatosan felváltották az elektromágneses vagy piezo vezérlésű injektorokkal ellátott fejlettebb common rail rendszerek. Ebben a rendszerben a tüzelőanyag sűrítésének és befecskendezésének funkciói külön vannak választva. Ez lehetővé teszi a tüzelőanyag-befecskendezés pontos szabályozását, ami javítja a motor teljesítményét és csökkenti a kipufogógáz-kibocsátást.

A 2000-es évek óta a dízel injektor technológia folyamatosan fejlődik, a kibocsátások csökkentésére, az üzemanyag-szállítás pontosságának javítására és a hibrid rendszerekkel való integrációra összpontosítva.

Felépítés és működési elv

Mechanikus injektorok.

A mechanikus üzemanyag-befecskendezők egyszerűségük és megbízhatóságuk miatt gyakran használtak dízelmotorokban. 

Az injektor teste általában kiváló minőségű acélból készül, amely ellenáll a magas nyomásnak és hőmérsékletnek. A test tartalmazza az injektor összes többi alkatrészét, és közvetlenül a motor hengerfejébe van szerelve. A tű a kulcsfontosságú alkatrész, amely szabályozza az üzemanyag áramlását. Ez egy precízen készült dugattyú, amely a fúvókában mozog. A tűt egy rugó nyomja a szelepülékhez, ami megakadályozza az üzemanyag szivárgását, amikor nincs nyomás. Az injektor végén található a befecskendező fúvóka, amelynek nagyon kis átmérőjű lyukai vannak, amelyeken keresztül az üzemanyag az égéstérbe jut. Az üzemanyag finom porlasztása jobb keveredést biztosít a levegővel és hatékonyabb égést eredményez. A rugó a tűt a fúvóka szelepülékéhez nyomja. A rugóerőt úgy kell beállítani, hogy a fúvóka a megadott üzemanyagnyomáson nyíljon. A rugóerő beállításával az injektor nyitási nyomása pontosan beállítható. Az előrehaladottabb mechanikus injektor tervezések (ún. kettős rugós injektorok) két különböző erősségű rugóval rendelkeznek. Ez lehetővé teszi az injektor fokozatos nyitását és elő-befecskendezés végrehajtását. A hézag a rugó erejének beállítására szolgál, így a nyomás, amelynél a tű elkezd emelkedni, pontosan beállítható. Az injektor testében található üzemanyagcsatorna vezeti a magas nyomású üzemanyagot a befecskendező szivattyútól az injektor belsejébe. Az üzemanyag az üzemanyagcsatornában nyomást gyakorol a tűre. Amikor a nyomás meghaladja a beállított rugóértéket, a tű felemelkedik, kinyitva a befecskendező fúvókát. A befecskendezési fázis végén az üzemanyagnyomás csökken, a rugó a tűt a szelepülékhez nyomja, bezárja a fúvókát és megállítja az üzemanyag áramlását.

PD elemek.

A PD elem egyesíti a szivattyút és az injektort a testében. A szivattyú része mechanikusan a motorból van hajtva, általában egy külön tengelyen keresztül. A házban mozgó dugattyú magas nyomásra sűríti az üzemanyagot. Minden PD elem vezérlő szolenoid szeleppel van ellátva, amely lehetővé teszi az üzemanyag adagolásának pontos beállítását a motor hengereihez. A PD elem fúvókája számos kis lyukkal rendelkezik, hogy biztosítsa az üzemanyag finom porlasztását a jobb levegővel való keveredés és teljes égés érdekében.

Elektromágneses és piezo injektorok (common rail).

A test tartós anyagokból, általában acélból készül, amely ellenáll a magas nyomásnak és hőmérsékletnek. A test tartalmazza az injektor összes alkatrészét, és közvetlenül a motor hengerfejébe van szerelve.

A szolenoid az injektor kulcsfontosságú vezérlő eleme. Az elektromos áram által működtetett szolenoid mágneses mezőt hoz létre, amely lehetővé teszi a szabályozószelep (bypass) nyitását. Amikor a szolenoid aktiválódik, a szelep kinyílik, lehetővé téve az üzemanyag egy részének visszatérését a túlfolyóba, és így az üzemanyag-befecskendezés megkezdését. A fúvóka az injektor végén helyezkedik el, és nagyon kis lyukakat tartalmaz, amelyeken keresztül az üzemanyag az égéstérbe jut. Ezeket a lyukakat precízen készítik, hogy biztosítsák az üzemanyag megfelelő porlasztását. A visszatérő rugó felelős a tűszelep zárásáért, amikor a szolenoid nem működik. A rugó a tűt a szelepülékhez nyomja, amely bezárja az injektort és véget vet az üzemanyag-befecskendezésnek. Az üzemanyagcsatornák magas nyomású üzemanyagot vezetnek a sínből az injektor belsejébe. Az elektromos csatlakozó az a hely, ahol az injektor csatlakozik a motorvezérlő egységhez (ECU). Ezen áram folyik keresztül, amely aktiválja a szolenoidot.

A piezo injektoroknál nincs tekercs, helyette piezo kristály réteg van. Az injektor nyitásának és zárásának vezérlését a piezoelektromos hatás segítségével végzik, amely magában foglalja a piezo réteg hosszának megváltoztatását, amikor feszültséget alkalmaznak rá. A piezo réteg hosszának változása aktiválja az injektor vezérlőszelepet, lehetővé téve a befecskendezés megkezdését és leállítását. Ennek a kialakításnak az előnye az elektromágneses injektorokkal szemben a működés gyorsasága, amely pontos üzemanyag-adagolást eredményez a hengerhez. 

Felújítási folyamat.

PD elemek.

A Bosch PD elemek tesztelését mind a felújítás előtt, mind utána Bosch EPS 815 tesztpadon, CAMBOX-al felszerelve végezzük. Csak ilyen felszereléssel lehet pontosan mérni a PD elemek teljesítményének paramétereit, beleértve a BIP (a befecskendezés kezdetének időszaka) értéket. A felújítás során elsősorban a fúvóka cseréjét, a tömítések cseréjét, valamint a többi alkatrész ellenőrzését és tisztítását végezzük el. Szükség esetén más alkatrészeket, például a dugattyút és a rugót, amelyek a PD elem hajtórendszerének részei, vagy a vezérlőszelep alkatrészeit cseréljük ki.

A Delphi PD elemek esetében a tesztelés és kalibrálás Hartridge AVM2-PC tesztpadon történik. A felújítás során elsősorban a fúvóka és a vezérlőszelep cseréjét, a tömítések cseréjét, valamint a többi alkatrész ellenőrzését és tisztítását végezzük el. Szükség esetén más alkatrészeket, például a rugót, az elektromos csatlakozót és egyéb alkatrészeket cserélünk ki. Ha a gyártó előírja, a felújított PD elem új korrekciós kódot kap, amelyet a kalibrálási teszt során mért paraméterek alapján generálnak a tesztpadon.

Elektromágneses és piezo injektorok (common rail).

Az ügyfél kérésére az injektorok tesztelését a javítás előtt végezzük el. A teszteket az egyes befecskendező rendszerek gyártói által engedélyezett tesztpadokon végzik. Ezeket a gépeket a Bosch, Hartridge és Carbon Zapp gyártja. A felújítás magában foglalja az egyes gyártók által készített utasításokban előírt összes lépést. Ez általában a fúvóka, a tömítések és a vezérlőszelep cseréjét, valamint szükség esetén a tekercs cseréjét jelenti. A többi alkatrészt alaposan megtisztítjuk, ellenőrizzük és újra felhasználjuk. Fontos, hogy az egyes injektorok adagolási mérései alapján a berendezések egyedi osztályozási vagy korrekciós kódokat generálnak (IMA/C2i/C3i/C4i). Ezeknek a motorvezérlő egységbe történő beírása garantálja a járműben beszerelt injektorok megfelelő működését.

A hibák okai és típusai

Tünetek, amelyek hibás injektorokra utalhatnak:

1. Egyenetlen motor működés.
2. Hangos motorjárás.
3. A motor teljesítményének csökkenése.
4. Megnövekedett üzemanyag-fogyasztás.
5. Motorindítási problémák.
6. Túlzott füst a kipufogórendszerből.
7. Világító "check engine" lámpa.

Az injektorok leggyakoribb meghibásodásai:

1. A fúvóka sérülése.
2. A vezérlőszelep meghibásodása.
3. A tekercs vagy piezo réteg meghibásodása.
4. Belső vagy külső üzemanyag-szivárgás.