Dízel Befecskendező Fúvókák: Működés, Típusok és Gyakori Hibák
A dízel injektorok a modern dízelmotorok központi elemei, különösen a common rail rendszerekben. Ezek a rendszerek forradalmasították a dízeltechnológiát, de karbantartásuk és javításuk speciális ismereteket igényel. A porlasztók története szorosan összefonódik az autóipar fejlődésével. A porlasztók - legyen szó dízel vagy benzines rendszerről - a motor egyik legérzékenyebb és legnagyobb precizitást igénylő alkatrészei.
Bevezetés a Dízel Befecskendező Rendszerekbe
A dízelmotorok belső keverékképzésű motorok, az égési folyamat elindításához külső energiára nincs szükség. Az ehhez szükséges nagy hőmérséklet eléréséhez az Ottó-motoroknál nagyobb kompresszió viszonnyal működnek (ε=16-24). Emiatt az előállításuk drágább, az anyag és megmunkálási költségek magasabbak, viszont hatásfokuk jobb. Szabályzásuk minőségi így részterhelésen is jobb hatásfokkal rendelkeznek. A dízelmotorok keverékképzése alapvetően meghatározza az égési folyamat lefolyását.
A befecskendezők szerepe
A modern dízelmotoroknál nagy hangsúlyt fektetnek a legjobb teljesítmény elérésére, miközben csökkentik az üzemanyag-fogyasztást és a károsanyag-kibocsátást. Az injektáló rendszerekre magas követelményeket támasztanak. Az injektálási nyomás körülbelül 2000 bar körül szabványos, ezért munkájuknak rendkívül pontosnak kell lennie. A porlasztó a motor egyik legfontosabb eleme, amely felelős az üzemanyag-levegő keverék előállításáért a megfelelő arányban.
A Dízel Befecskendező Rendszerek Története és Fejlődése
Az első mechanikus befecskendező rendszereket a XX. század elején fejlesztették ki, főként dízelmotorokhoz. Az 1970-80-as években megjelentek az elektromos vezérlésű befecskendezők, amelyek lehetővé tették a pontosabb adagolást és a károsanyag-kibocsátás csökkentését.
A Common Rail rendszer forradalma
A dízeltechnológia forradalmát a common rail rendszerek hozták el az 1990-es évek végén. Bár az interneten ahány forrás annyi állítás, a legtöbb helyen mégis azt olvassuk, hogy a dízel injektorokat alkalmazó common rail rendszert a Fiat fejlesztette ki valamikor az 1990-es évek elején. A Fiat 1997 októberében az Alfa 156-tal rukkolt ki a common rail dízel injektor rendszert alkalmazva. A common rail rendszerről - amelynek központi eleme a dízel injektor - már korábban is írtunk.
Útmutató a Nissan Terrano 2700 dízel vezérléséhez
Dízel Befecskendező Rendszerek Típusai és Működésük
A porlasztók többféle kivitelben léteznek, attól függően, hogy dízel- vagy benzines motorban használják őket, és milyen technológiai szintet képviselnek.
Common Rail (CR) Rendszer
A Common Rail (CR) rendszerek elterjedését az elektronikus szabályzások költségeinek csökkenése és az egyre tovább szigorodó környezetvédelmi követelmények okozzák. Ez egy közös nagynyomású tároló (Common Rail) által válik lehetővé, amely az összes befecskendező szelepet nagy nyomás alatt üzemanyaggal látja el. A ma eladott dízel üzemű járművek szinte kivétel nélkül közös nyomócsöves rendszerűek.
Működési elv
A hagyományos dízelmotoroknál a porlasztónyomás minden injektor esetén külön generálódik. Ezzel szemben a common rail dízelmotoroknál szétválik a nyomás létrehozása és a befecskendezés. Az üzemanyag a közös nyomócsőben várakozik nagy nyomás alatt, és csak akkor kerül a befecskendező szelepekhez, amikor felhasználásra kerül. Mindig annyi üzemanyag jut az égéstérbe, amennyi szükséges. A rendszer nagyon magas, 1500-1800 bar nyomáson dolgozik még alacsony fordulatszámnál is, a csúcs a 2500 bar-t is elérheti. A rendszer nyomása típustól függően 1350-től 2500 bar-ig terjedhet. A nyomás nagyságát egy szelepen keresztül az elektronika szabályozza. A common rail injektor porlasztja be nagynyomással az üzemanyagot a motor égésterébe. A motor fordulatszámának függvényében percenként akár ezerszer is!
A Common Rail generációi
A Common Rail rendszerek első generációjánál a rail-nyomást a nyomásszabályzó szelep segítségével állítják. A nagynyomású szivattyú a tüzelőanyagigénytől függetlenül a maximális mennyiségű gázolajat szállítja, és a nyomásszabályzó szelep pedig a fölösleges mennyiséget visszavezeti az üzemanyag-tartályba.
A második generáció a rail nyomást az alacsony nyomású oldalon az adagoló szelep segítségével szabályozza, így a nagynyomású szivattyúnak csak annyi gázolajat kell szállítania, amennyire a motornak ténylegesen szüksége van. A túl magas rail nyomás biztosításáról a nyomás korlátozó szelep gondoskodik. A második generációs rendszereknél a nyomást csak az alacsony nyomású oldalon lehet szabályozni, A terhelés csökkenése esetén túl hosszú időt vesz igénybe a nyomás lecsökkentése a rail-ben, túl nagy a nagynyomású rendszer tehetetlensége.
Dízel üzemanyag összehasonlítás
Ezért a harmadik generációs Common Rail rendszernél az alacsony nyomású oldalon lévő adagoló szelep mellett egy nyomásszabályzó szeleppel egészül ki a rendszer. További előny, hogy hideg üzemmódban teljesen át lehet állni a nagynyomású szabályzásra, így elősegítve a rendszer bemelegedését.
Adagoló-Porlasztó (PDTDI) Rendszer
A PD elnevezés a német Pumpen Düse megnevezésből lett rövidítve, magyarul szivattyú-porlasztó egységet jelent. Ezt a rendszert többnyire a VW csoport alkalmazta, azonban mára ők is áttértek a Common Rail rendszerre. Az adagoló-porlasztó egység alapvető különbözősége a common-rail rendszertől, hogy hengerenként a szivattyú és a porlasztó, egy közös egységet képez. A nagynyomásnak közvetlenül a befecskendező egységben történő előállítása, lehetővé teszi akár a 2200 bar létrehozását. Az egység által befecskendezett üzemanyag mennyiséget, az elektronika vezérli. A nagynyomást létrehozó elem-ház egység nem pótalkatrész. A PDTDI adagoló/porlasztó tehát az adagoló és az injektor egybeépítésével jött létre. Minden dízel hengerhez egy-egy ilyen elemet építenek be. A PDTDI rendszer a hagyományos dízel adagolókhoz képest lényegesen nagyobb befecskendezési nyomást képes biztosítani (2000 bar a 900-1200 bar helyett).
Pumpa-Vezeték-Porlasztó (PLD) Rendszer
Az PLD befecskendező rendszer feladata és működési elve pontosan megegyezik az UIS (Unit Injector System) rendszerével, felépítésben egyetlen különbség, hogy szét van választva a szivattyú és a porlasztó. Minden hengerhez tartozik egy elektromosan vezérelt pumpa és mechanikus porlasztó, ezeket egymással nyomócső köti össze. A railnyomást a hengerenkénti szivattyú-nyomócső-porlasztó (PLD) korszerű rendszereknél használt idővezérlésű ún. steck-pumpa (electronic unit pump - EUP) állítja elő.
Hagyományos soros és elosztórendszerű adagoló szivattyúk
A tüzelőanyagot a szállító szivattyú -általában két, durva és finom-szűrő után jut el az adagoló szivattyúhoz. Az adagolószivattyú után a tüzelőanyag a az adagoló vezetéken keresztül jut el a porlasztókhoz. A porlasztók a befecskendező rendszernek legutolsó tagjai, összekötő kapcsok a befecskendező rendszer és a motor között. A hagyományos adagoló szivattyúk általában dugattyús szivattyúk.
Soros adagoló szivattyúk
A soros, állandó löketű adagoló szivattyúnál a motor minden egyes hengeréhez külön elemi dugattyús rendszer tartozik. A dugattyúk mozgatásáról egy bütykös tengely gondoskodik. Ezen a tengelyen a bütykök a befecskendezés sorrendjének megfelelően mozgatják a dugattyúkat. A dugattyúk a mozgás tengelye körül elforgathatók. A dugattyú palástján lévő hornyok és a hengerperselyen lévő furatok segítségével az elforgatással vezérelhető a befecskendezett tüzelőanyag mennyisége. A dugattyúk elforgatása fogasléc segítségével történik, így biztosítható, hogy mindegyik hengerbe egyforma dózis kerüljön. A dugattyú alsó helyzetében a tápszivattyú által szállított tüzelőanyag feltölti a hengerteret. A dugattyú felfelé mozdulása elzárja a hengerpersely furatait, megkezdődik a szállítás. A dugattyú addig szállít, míg a palástján kialakított spirál hornyon keresztül a tüzelőanyag el tud folyni az elfolyó csatornán, ekkor megszűnik a szállítás. Nyomás tartományuk max. 650 bar.
Üzemanyagtank méret - Smart Forfour 454
A soros adagoló szivattyúk általában fel vannak szerelve segéd rendszerekkel, és különböző szabályzókkal, mint például alapjárati fordulatszám, maximális fordulatszám és fordulatszám illesztés. A mai kor követelményeit kielégítő károsanyag kibocsátást megvalósító elektromos rendszerekhez illeszkedve a típusnak is vannak elektromos szabályzású változatai, ezeknél elektromágnesek segítségével változtatható mind a dózis, mind az előbefecskendezés.
Elosztórendszerű adagoló szivattyúk
Nagy fordulatszámú, kis teljesítményű (kis haszongépjármű, személygépkocsi) motorok igényeit már nem tudják kielégíteni a hagyományos soros adagoló szivattyúk. Főbb okai: az előbefecskendezés nehézkes állítása, elektromos szabályozás nehézkessége, magas költségek. Ebben a kategóriában megfigyelhető az elosztórendszerű adagoló szivattyúk térhódítása, nyomás tartományuk általában max. 700 bar. Lényeges eltérés a soros rendszerrel szemben, hogy itt csak egy szivattyú elem hozza létre a befecskendezési nyomást, miközben forgó mozgást is végez. Ezzel határozza meg furatok segítségével, hogy mely hengerbe történjen a befecskendezés.
A radiál dugattyús elosztórendszerű adagoló szivattyú felépítése sok szempontból hasonló a a hagyományos elosztó rendszerű adagoló szivattyúhoz, azonban itt nem a dugattyú elem elmozdulása hozza létre a nagy nyomást, hanem a radiális működésű dugattyú elem. Ennek segítségével a maximális befecskendezési nyomása 1100 bar és max. 50 kW/henger teljesítmény valósítható meg. A dózis vezérlő szolenoid szelep segítségével lehetőség van a szállítás kezdet és a dózis pontos vezérlésére. Az adagoló szivattyú csak akkor növeli a nyomást, ha a szolenoid szelep zárva van. Ennek segítségével már lehetőség van egyes rendszereknél a kettős befecskendezésre is.
A Befecskendező Fúvókák Kialakítása és Működési Elve
A befecskendező vezeték vagy nyomócső feladata a tüzelőanyag eljuttatása az adagoló szivattyútól a porlasztókig. A nyomócsőben az adagolóból elinduló nyomáshullám jelentős deformációt szenved, ami jelentős hatással lehet a befecskendezési törvényre.
Porlasztótest és Porlasztó Tű
A porlasztók két alapvető része a porlasztótest a befecskendező fúvókával, és a porlasztó tű. A porlasztó tű a porlasztótest furatában könnyen elmozdítható, viszont, illesztése révén jól tömít. A tű vége kúposan végződik és a kissé eltérő kúpszögű porlasztótesttel vonalérintkezéssel záródik. Ezáltal jól tömíti az égésteret a tüzelőanyagtól. A porlasztó fúvókákból kilépő nagysebességű tüzelőanyag-sugár ütközik a nagynyomású levegő molekulákkal. Hatására cseppek szakadnak le róla, miközben a sugár szétterül, sebessége csökken.
Porlasztó Típusok (Fúvókák szerint)
Mindkét konstrukciós megoldásnál igen fontos a rugó előfeszítésének pontos beállítása, mind a helyes befecskendezés kezdet és az esetleges lengések elkerülése miatt.
Szabályzócsapos befecskendezők
Szabályzócsapos befecskendezők esetében a tű nyitása után a befecskendező furat nem válik teljesen nyitottá, a befecskendezett tüzelőanyag mennyisége nem csak az égéstér és a befecskendezési nyomás különbségével lesz arányos, hanem befolyásolja a szabályzócsap profilja is. Ezzel el lehet érni, hogy a befecskendezés elején kevesebb tüzelőanyag jusson az égéstérbe, így szabályozva a kinetikus-diffúz égés arányát.
Lyukporlasztók
A lyukporlasztókban a porlasztó tű elválasztja a motor égésterét a tüzelőanyag rendszertől. A porlasztást a porlasztótest furatai végzik, számuk konstrukció függő.
Common Rail Porlasztók Vezérlése
A Common-Rail rendszerekben is zárt porlasztókat alkalmaznak, két a fő típus az mágnes szelepes, illetve a piezo aktuátoros porlasztók. A befecskendező szelepek nyitását és zárását a központi vezérlőegységtől kapott jelek felhasználásával a mágnesszelep vagy piezoelektromos elem vezérli. A kapott jel hatására beáramláskor kinyit a fúvókatű és megkezdődik a befecskendezés.
Elektromágneses befecskendezők
Az elektromágneses befecskendezők esetén zárt helyzetben a vezérlőkamra rail-nyomáson van, mivel az elektromágnes aktuátor által mozgatott szervo-szelep lezárja annak eleresztő csatornáját. A befecskendezés kezdetén az aktuátor kinyitja a vezérlőkamra eleresztő csatornáját, a vezérlőkamra nyomása csökken és a felboruló erő egyensúly miatt a fúvókatű kinyit és elkezdődik a befecskendezés. Ez addig tart amíg az aktuátor ismét le nem zárja az eleresztő csatornát, ekkor el kezd nőni a nyomás vezérlőkamrában és zár a befecskendező szelep.
Piezo aktuátoros porlasztók
A piezo aktuátoros porlasztóknál alkalmazott úgynevezett 2/3-as szervo-szelep segítségével a befecskendezést megelőzően a fúvókát a vezérlőkamrában uralkodó rail-nyomás zárva tartja. A működtető elem vezérlésével kinyit a szervo-szelep és lezárja a megkerülő furatot. A kilépő- és a belépő fojtófuratok átfolyási mennyiségei közötti különbség hatására lecsökken a nyomás a vezérlő kamrában, a fúvóka pedig kinyit. A keletkező vezérlőmennyiség a szervoszelepen keresztül a teljes rendszer visszafolyó körébe kerül. A zárási folyamat bevezetéséhez a szervo-szelep újra kinyitja a megkerülő csatornát. A bemenő és a kilépő fojtásokon való fordított áramlással a vezérlőkamra újra feltöltődik, a vezérlőkamrában pedig megnő a nyomás. A piezo aktuátoros porlasztók kiegészülnek egy un. hidraulikus csatolóval. A mai trendek a piezoelektromos vezérlésű porlasztók felé mutatnak, amelyek extrém gyors reakcióidőt biztosítanak.
Hogyan működnek a piezoelektromos befecskendezők a dízel közös nyomócsöves üzemanyag-befecskendező rendszeren | Piezoelektromos befecskendezők.
A Dízel Befecskendezők Gyakori Hibái és Tünetei
A befecskendezők meghibásodása jellegzetes tünetekkel jár. A dízel injektorok általános jellemzője, hogy az elektronikus vezérlés miatt nagyon drága lehet egy meghibásodás. Ha tönkremegy az elektronika, sokszor csak a komplett csere a megoldás.
Meghibásodások okai
Alacsony üzemanyag-minőség
Leginkább nem megy a motor. Akár Bosch, Delphi, Denso vagy Siemens VDO / Continental VDO befecskendezőkről van szó, mindegyikük közös jellemzője, hogy több mint 2000 bar nyomáson működnek. Az előállításukhoz használt alkatrészek néhány mikronos méretbeli eltéréseket mutathatnak, és rendkívül érzékenyek a kenést biztosító üzemanyag minőségére. Minden szennyeződés, szilárd részecske és víz a dízel üzemanyagban károsíthatja ezeket a precíziós befecskendező elemeket. Ezek roncsolják a befecskendezők felületét erózió és korrózió révén. Az alacsony minőségű üzemanyagban kristályosodó paraffin szintén az injektáló rendszer meghibásodásához vezethet. Egyszerűen fogalmazva: az üzemanyag minősége döntő fontosságú a befecskendezők és az egész befecskendező rendszer tartóssága szempontjából. A porlasztók élettartama és teljesítménye nagymértékben függ attól, hogy milyen üzemanyagot tankolunk, és milyen gyakran használunk tisztítóadalékokat.
Eltömődött üzemanyagszűrő
Az üzemanyagszűrőt nemcsak arra tervezték, hogy csapdába ejtse és tárolja a szilárd részecskék formájában megjelenő szennyeződéseket, hanem arra is, hogy elválassza a vizet az üzemanyagtól, így megakadályozva a befecskendező rendszer egyes alkatrészeinek korrózióját. A szűrőcsere intervallumainak meghosszabbítása, illetve az autómodellhez nem megfelelő, alacsony minőségű szűrők használata károsíthatja a befecskendezőket.
Szennyeződés a rendszerben
Bármilyen idegen anyag, amely bejut a rendszerbe, károsíthatja a befecskendezőket. Rozsdadarabok, por, szivárgó csatlakozásokon keresztül behatoló apró fémforgácsok, víz vagy más nem kívánt folyadékok, illetve egy sérült üzemanyagtartály mind hozzájárulhatnak a befecskendezők (vagy az üzemanyag-befecskendező szivattyú) meghibásodásához.
Nagynyomású szivattyú meghibásodása
Néha az adagolószivattyú vagy maga a nagynyomású szivattyú apró fémforgácsokat kezdhet el termelni, amelyek a szelepen keresztül a befecskendezőkbe kerülnek, és helyrehozhatatlanul károsíthatják azokat. Mivel a szivattyúk belsejét az üzemanyag keni, nem megfelelő minőségű üzemanyag okozza leggyakrabban a szivattyúk meghibásodását.
Rossz minőségű chiptuning
Bármilyen amatőr kísérlet a teljesítmény növelésére, például az EGR szelep helytelen megszakítása, vagy más nem megfelelő vagy hibás beavatkozás a befecskendezők károsodásához vezethet.
A hibás befecskendezők jellegzetes tünetei
Ha az alábbi jelek valamelyike jelentkezik járművében, valószínű, hogy a probléma egy hibás befecskendezővel kapcsolatos:
- nehézkes hidegindítás
- csökkent teljesítmény
- fekete füst
- rángatás vagy égési problémák vezetés közben
- jellegzetes "kopogás" a befecskendezőknél
- motor túlmelegedése
- egyenetlen alapjárat
- megnövekedett üzemanyag-fogyasztás
- hirtelen motorleállás
Speciális hibák és következmények
Az injektorok sorosan vannak bekötve, tehát, ha akár egyben is hiba merül fel, akkor a motor le fog állni. A leggyakoribb oka a magas résolaj vesztés, mely a dízel injektor hűtéséhez nélkülözhetetlen. Ha ez a résolaj nagy mennyiségben visszaáramlik, akkor a rail nyomás az üzemanyagtankba kerül. A dízel injektor legfontosabb jellemzője a szállított üzemanyag mennyisége. Egy-egy injektor más-más mennyiséget szállíthat a rendszerben azonos üzemi körülmények között. Ha azonban a szállított dízel üzemanyag mennyisége túl kevés vagy túl sok, akkor a vezérlőegység nem tud korrigálni, a motor egyenetlenül jár.
Befecskendezési rendszer szivárgása esetén túl sok üzemanyag juthat a hengerbe a befecskendező végénél, ami az égési hőmérséklet emelkedését és az olajfilm hígulását okozza. Ez károsíthatja a dugattyút, hengert, hengerfejet, turbófeltöltőt, katalizátort vagy a részecskeszűrőt (DPF, FAP). A befecskendezett üzemanyag nagy mennyisége a részecskeszűrő (DPF tisztítás) vagy az EGR szelep eltömődését okozza. Ne hagyja figyelmen kívül a fent említett tüneteket, mivel a hibás befecskendezőkkel történő autóhasználat teljes motorhibához vezethet.
A nyomásszabályzó szelep rossz működése is okozhatja a problémát. A koszos, rosszul záródó szelep nyomásingadozást okoz és amikor az ECU már nem „tolerálja” dolgot, akkor a motor leáll.
Diagnosztika, Javítás és Karbantartás
A porlasztók állapotának időszakos ellenőrzése kulcsfontosságú a motor teljesítményének megőrzése és a drága javítások elkerülése érdekében.
Befecskendező tesztelés és hibakódok
A befecskendezők meghibásodása jellegzetes tünetekkel jár. Az egyik alapvető befecskendező-teszt az áramlási veszteség vizsgálata. A dízel befecskendező fúvóka teszter nélkülözhetetlen eszköz minden olyan műhely és szakember számára, aki dízelmotorok precíz karbantartásával, javításával vagy diagnosztikájával foglalkozik. Ez a kézi működtetésű injektor vizsgáló készülék lehetővé teszi a dízel befecskendezők pontos ellenőrzését, beállítását és kalibrálását, hozzájárulva a motor hosszú élettartamához és optimális működéséhez. A készülék széles körű kompatibilitással rendelkezik, és a legtöbb hagyományos dízel befecskendező szelep vizsgálatára alkalmas (CDI injektorok és pumpa-fúvóka rendszerek kivételével). A stabil konstrukció és a minőségi anyaghasználat biztosítja a pontos mérési eredményeket és a hosszú távú megbízhatóságot. Az ergonomikus kézi kar és az átgondolt kialakítás lehetővé teszi, hogy a dízel befecskendező teszter gyorsan és hatékonyan használható legyen mindennapi műhelymunkák során.
A motor hibás működése esetén, fontos információ a vezérlőegységbe betárolt hibakódok ismerete, illetve gyakorlati mérések elvégzése. A visszafolyásmérés (más néven „visszaáramlás-teszt” vagy leak-off test) egy egyszerű és gyors módszer annak megállapítására, hogy a dízel porlasztók között van-e hibás vagy túlzottan kopott darab.
Injektor kódolás
A dízel porlasztók (injektorok) nemcsak mechanikai alkatrészek, hanem az elektronikus vezérlés szempontjából is kulcsfontosságú elemek. Minden gyártó egyedi kódot ad a gyártott injektor részére. A kód 16-32 számjegy illetve betű kombinációja lehet, ezek az adatok a gyártási tűrésből eredő különbségeket adja meg. Nincs két egyforma dízel injektor. Az injektor kódolás során az ECU memóriájába beírják a porlasztó egyedi azonosítóját. A jármű diagnosztikai csatlakozójához (OBD) speciális eszközt csatlakoztatnak.
Porlasztók tisztítása és karbantartása
A porlasztók tisztítása és karbantartása nem csupán a motor teljesítményét javítja, hanem a fogyasztás és a károsanyag-kibocsátás csökkentésében is kulcsszerepet játszik. Működési elv: A porlasztót speciális ultrahangos kádba helyezik, ahol a nagyfrekvenciás rezgések mikroszkopikus buborékokat hoznak létre. A porlasztók belső alkatrészei nagyon precízen illeszkednek, mikrométer pontossággal. Minden porlasztó kiszerelésekor javasolt új tömítést és szűrőt használni. A porlasztók nemcsak a belső precíziós alkatrészeik miatt érzékenyek, hanem a tömítéseik és kiegészítő alkatrészeik állapota is kulcsfontosságú.
Karbantartási tippek és megelőzés
Nem kell mindig prémium üzemanyagot tankolni, de minden 3-4. tankolásnál érdemes adalékot használni.
Szakértői segítség és felújítás
Cégünk Bosch, Delphi, Siemens VDO (Continental) és Denso nagynyomású befecskendező rendszerek, injektorok, porlasztók, szivattyúk bevizsgálásával, javításával, felújításával foglalkozik. Ha a porlasztó szivárog, vagy nem hozza a kívánt mérési értékeket, ez esetekben a szétszerelés után megtisztítjuk és kicseréljük a hibás alkatrészeket.
tags: #dizel #befecskendezo #fuvoka #működés #típusok #hibák