Az injektor: működése, típusai, fejlődése és hibái
A járművek működésének alapfeltétele a megfelelő üzemanyag-ellátás. A hétvégi karburátor bütykölés ideje lejárt. Sokan örömmel felejtik a felakadt úszókat, a kikopott tengelyeket, és ma már nem szívesen emelik meg a motorháztetőt sem. Sajnos - vagy szerencsére - a karburátor ideje lejárt. Az optimális hatásfok és a károsanyag-kibocsátás miatt új megoldás szükségeltetett, ez az injektoros rendszer.
Az injektor szerepe és működése
Az injektort nagyon sok esetben szokták befecskendezőnek is hívni az autó tulajdonosok. Feladata nem más, mint hogy eljuttassa a motorba a kellő mennyiségű üzemanyagot. A régebbi típusú gépjárművek esetén ezt a feladatot még a porlasztó, vagyis a karburátor látta el.
Mivel minden alkalommal tökéletes pontossággal kell az üzemanyagot a motornak adagolni, az injektor gyártása során igen precíz kialakítást kapott. Fontos, hogy az injektor mindig tökéletesen működjön, hiszen az üzemanyag befecskendezése egy igen precíz műveletnek számít. Az autó megfelelő teljesítményéhez, illetve az optimális fogyasztásához egyaránt fontos, hogy az injektor hibátlanul működjön.
A befecskendező szelep felülről kapja nyomáson (2-3 bar) az üzemanyagot, majd az alján látható nyílásból kimozdul a tű, és ott távozik apró részekre porlasztva. A porlasztónyílást elzáró tüskét rugó nyomja, a nyitást elektromágnes végzi úgy, hogy a záró tüske az elektromágnes magja. A fecskendőre feszültséget kapcsolva a nyílás kinyílik, megszakítva a feszültséget a rugó előfeszítésének köszönhetőn bezáródik. A szelep nyitási üzeme milliszekundumokban fejezhető ki.
A működés fontos tényezője a holtidő, amikor az injektor nem vesz részt a munkában. Az elektromágnes tehetetlensége miatt a fecskendő néhány tized milliszekundum késésben van a vezérlőjelhez képest. A bezáráskor a rugó által végzett munka miatt szintén.
Tippek a Volvo D5 injektor javítókészlet választásához
Az injektor legszélesebb pontja alatt található az elektromágnes, amelyhez a csatlakozó kapcsolódik. Az egész injektoron átfolyik az üzemanyag, ami hűtést és kenést is biztosít számára. Egyetlenegy gumi tömítés található a tüskén, ez a tömítés Bosch injektorok esetében a nyolcvanas évek közepe óta alkoholálló.
Az injektor a befecskendezési köridő tekintetében maximum 80%-os terheléssel üzemelhet biztonságosan. Extrém esetben az is előfordulhat, hogy teljes terhelésnél az injektor képtelen kiszolgálni a kívánt üzemanyag-mennyiséget. Ilyenkor a legkritikusabb pillanatban szegényedik el az üzemanyag, ami komoly motorkárosodást is okozhat.
Az injektor rendszerek története és fejlődése
Ha azt mondom karburátor, akkor szinte mindenki tudja, miről beszélek. Legalábbis rémlik Bánki Donát és Csonka János neve, akik a világon elsőként 1893. február 11-én szabadalmaztatták a benzinporlasztót, azaz a karburátort. Ennek a találmánynak köszönhető, hogy a karburátoros motorok a mai napig is ezen az elven működnek. Bánki és Csonka munkássága kiemelkedő volt, számos újítás fűződik nevükhöz.
Érdekesség, hogy az első dízel befecskendezés elvét Rudolph Diesel 1895-ben egy amerikai szabványban (No. 542846) rögzítette. A közvetlen benzinbefecskendezést a svéd mérnök, Jonas Hesselman 1925-ben dolgozta ki. A benzinmotorok esetében sokáig nem foglalkoztak ezzel az iránnyal, és ahogy lenni szokott, a lökést a hadiipar adta. Robert Bosch repülőgépmotorokra fejlesztette ki befecskendező-rendszerét közvetlenül a második világháború előtt. (Mellékesen jegyzem meg, Csonka és Bosch jó barátok voltak).
Bár már létezett a megoldás, a háború után sem terjedt el, egyszerűbb és olcsóbb volt a karburátor fejlesztése. Az áttörés az 50-es 60-as években kezdődött, ekkor jelentek meg az injektoros versenyjárművek, majd a gyári rendszerek a tengerentúlon és Európában egyaránt. Az első sorozatban gyártott Bosch Jetronic injektorral szerelt gépkocsi 1967-ben a Mercedes 220SE volt. Bár a Bosch szerepe jelentős, meg kell jegyezni, hogy a Simms, Scintilla, Pierburg és Lucas cégek is gyártottak sorozatban befecskendező rendszereket, sőt később licenceket vettek át.
Injektor leszorító villa problémák és megoldások
Már a nagyon korai időszakban léteztek elektronikus befecskendezések (pl. 1974-ben a Saab 99 - D-Jet), mégis kezdetben a zömében mechanikus felépítésű, folyamatos befecskendezési rendszer terjedt el. Ez azt jelenti, hogy egy mechanikailag szabályozott központi egység végzi az adagolást, merev üzemanyag csöveken jut el az üzemanyag a szívócsonkig, ahol hengerenként egy fúvóka található, az injektorok a motor működése közben valamilyen mértékben állandóan nyitva tartanak. Az üzemanyag nyomása kb. 4-5 bar.
Jetronic rendszerek evolúciója
A Jetronic márkanév a Bosch által kifejlesztett befecskendezési rendszer összefoglaló neve.
| Rendszer | Időszak | Jellemzők |
|---|---|---|
| D-Jetronic | 1967-1976 | Az eredeti Jetronic, a "D" a "Druck" (nyomás) szóra utal. |
| K-Jetronic | 1973-1988 | Mechanikus befecskendezés, a "K" a "Kontinuierlich" (folyamatos) szóra utal. Nincs elektromos csatlakozó a szelepeken. |
| KE-Jetronic | 1985-1993 | Elektronikusan vezérelt mechanikus üzemanyag-befecskendezés. |
| L-Jetronic | 1974-1989 | Analóg üzemanyag-befecskendezés, a "L" a "Luft" (levegő) szóra utal, a beáramlott levegő mérésére támaszkodik. |
| LE3-Jetronic | 1981-1991 | Az L-Jetronic fejlettebb motorvezérlő elektronikával ellátott változatai. |
| LH-Jetronic | 1982-1998 | Digitális üzemanyag-befecskendezés (Luftmasse-Hitzdraht), a motorba jutó légtömeg mennyiségét határozza meg. |
| Mono-Jetronic | 1988-1995 | Digitális befecskendezés vezérlés, központi injektoros járművekhez. Csupán fojtószelepállást veszi figyelembe. |
A modern injektor rendszerek
A fejlődés az elektronikus, szakaszos működtetésű rendszer felé mutatott. Az ilyen rendszereknél a befecskendezést elektromágneses szelep végzi, melynek vezérlő jelét a motorvezérlő biztosítja. A kezdetben kívülről a karburátorra hasonlító, központi befecskendezés terjedt el (Single-point fuel injection).
A hengerenkénti befecskendezés (Multipoint fuel injection) volt a következő lépcső. A vezérlést tekintve itt is többféle módszert alkalmaztak. A legegyszerűbb megoldás, amikor egyféle vezérlővel a szelepek párhuzamosan vannak kötve, egyszerre dolgoznak (szimultán rendszer).
A hengerenkénti rendszerek legfejlettebbike a szekvenciális hengerenkénti vezérlés. Ilyenkor az egyes hengerekbe történő befecskendezés - a szívószelepek megfelelő állapotához igazodva - egymástól függetlenül történik. Ezeknek az injektoroknak az ellenállása 12-16 ohm. Az injektorok ellenállásának mérése némi tájékoztatást ad arról, milyen befecskendező-rendszer van az adott gépkocsiban.
Az injektor tisztításának előnyei
A következő állomás a direkt befecskendezéses rendszerek (Fuel Stratified Injection - FSI) jelentik. Ilyenkor az üzemanyagot nem a szívócsőbe, hanem egyenesen az égéstérbe fecskendezik nagy nyomáson. Előnye a még pontosabb, akár több lépcsőben történő üzemanyag-befecskendezés következtében az optimális teljesítmény-leadás és takarékosság, hátránya a jóval bonyolultabb, drágább rendszer és a megnövekedett károsanyag-kibocsátás. Pár éve még ezt a rendszert tekintették a jövőnek, mára már nem ilyen biztosak ebben.
How a Common Rail Diesel Injector Works and Common Failure Points - Engineered Diesel
Dízel injektorok különlegességei
A modern dízel motorokban, főként a common rail rendszerben rendkívül bonyolult elektronika szabályozza a befecskendezést. Azért, mert a dízel motor teljesítményét és hatékonyságát csak úgy tudták fokozni a fejlesztők, ha a befecskendezést több szakaszra bontották. Tehát az üzemanyagot az elektronika kisebb dózisokban juttatja a hengerekbe. A dízel üzemanyag adagolásának a gyors vezérlését a befecskendező szelep, vagy más néven injektor látja el.
Ezek a szelepek olyan precíziós kialakítást igényelnek, amelyet az űrhajókon is alkalmaznak. A dízel injektor gyártása során a minőséget elektronmikroszkóppal ellenőrzik. Nem véletlenül. Az injektor élettartama során több mint egymilliárd nyitást/zárást hajt végre. Mindezt 2000 bar nyomáson. Az injektornak el kell viselnie a gyors nyitás és zárás okozta lökéseket, amely másodpercenként ezerszer is megtörténhet. A befecskendezett üzemanyag mennyisége közben széles tartományban változik. Az alapjárat és a csúcsteljesítmény között lehet, hogy 50-szeres mennyiségi különbség is van. Vagyis alapjáraton kb. egy fél gombostűfejnyi üzemanyag kerül a motorba, míg csúcsteljesítményen ötvenszer ennyi!
Az injektor meghibásodásának okai és jelei
Jogosan merülhet fel bennünk a kérdés, miszerint egy ilyen precíz kialakítással rendelkező alkatrész mégis milyen oknál fogva hibásodhat meg? A benzin injektor hiba jelei közé felsorolhatjuk a gyorsításkor való akadozást, a motor egyenetlen járását, de intő jel lehet az is, ha nehezen indul a motor.
Gyakori tünet lehet ezek mellett az is, ha magasabb lesz az üzemanyag-fogyasztás, hiszen az injektor meghibásodása miatt az üzemanyag adagolással lesznek problémák. De a benzin injektor hiba jelei közé tartozik az is, ha a kipufogón keresztül szokatlan mennyiségű füst távozik. A kipufogón távozó többlet füst szintén árulkodó lehet, főleg ha korábban a motor tisztábban működött.
A befecskendező szelep a jármű talán legprecízebben megmunkált alkatrésze, az üzemanyagban lévő szennyeződés sokszor végzetes hibát okozhat rajta. A szelep megragad, esetleg eltömíti az injektor furatait, a szállított mennyiség megváltozhat. Az injektor sugárképe megváltozhat, a szelep "bepisil".
Az injektorok hibája miatt a motor szokatlan zajokat is produkálhat. Például kopogó vagy kattogó hangok hallatszódhatnak, amelyek arra utalnak, hogy a befecskendező rendszer nem működik megfelelően.
Az még jó eset, ha a szelep zárt állapotban romlik el, nyitott állapotban még arra is képes, hogy megtöltse üzemanyaggal a hengert, ilyenkor az indítózási fázisban még a hajtókar is deformálódhat.
A motor egyenetlenül jár, ingadozik gázadásra vagy időnként megtorpan, az már arra utalhat, hogy a rendszer valamelyik eleme eltért a gyári értékektől. A dízelmotor sokkal többet elárul a viselkedésével, mint amennyit elsőre gondolnánk. A lassabb gyorsulás, a gázreakció késlekedése vagy a finom rángatás olyan jel, amely mögött gyakran a befecskendezők apró eltérései állnak.
A RENDSZER ELSZENNYEZŐDÉSE: éltesebb autóknál az egyik legnagyobb probléma, a gond mindjárt a tanknál kezdődik. A belső korrózió védelem, ha elkezd porladozni a tartály belső faláról - régebbi konstrukcióknál - ez állandó szennyeződés forrása. A műanyag tartályoknál ilyen gondok már nincsenek.
A befecskendező szelepek élettartama véges. Már 20-30 000 kilométer üzemszerű működés után egymáshoz képest megváltozhatnak a szelepek működése, hiába vezérlik őket azonos időkkel, különböző mennyiségeket szállíthatnak. A korszerű motorvezérlés az ilyen jellegű problémákat elvileg kezeli, de mivel a kipufogógázt vizsgálja - általában egyetlen pontban -, átlagokkal dolgozik. Előfordulhat, hogy az egyik hengerbe több, a másikba kevesebb üzemanyag jut, a motor működése nem lesz optimális. Ez teljesítményváltozásban és természetesen fogyasztás emelkedésében jelentkezik. Egyetlen injektor meghibásodása is okozhat jelentős fogyasztásemelkedést.
Diagnosztizálás és javítás
Ha a fent felsorolt jelek közül bármelyiket is észleljük az autónkon, célszerű minél előbb felkeresni egy megbízható szakembert, aki remélhetőleg rövid időn belül fel fogja tudni tárni a problémát. Ha még időben elvisszük a gépjárművet egy szakemberhez, akkor ő be tudja vizsgálni az injektort, és szükség esetén el is tudja végezni rajta a javításokat.
Szerencsésebb esetben nem kell mélyen a zsebünkbe nyúlni, hiszen, ha csak egy enyhébb problémát észlelünk a benzin injektor hiba jelei közül, akkor jó eséllyel még az injektor javítható, felújítható, így megúszhatjuk a jóval költségesebb cserét.
Az injektor hiba pontos meghatározásához elengedhetetlen a diagnosztikai eszközök használata. Az OBD2 diagnosztikai készülékek lehetővé teszik a hibakódok kiolvasását, amelyek segítségével az autószerelők pontosan azonosíthatják a problémát. A képen kiszerelt befecskendező szelepek vizsgálata látható. A képünk alsó részén látható műszercsoporttal gyakorlatilag bármilyen frekvenciával, kitöltési tényezővel tudunk tesztelni injektorokat, vagy bármilyen más beavatkozó elemet.
Az injektor hibák kezelése általában az injektorok tisztításával vagy cseréjével történik. Az enyhébb problémákat gyakran meg lehet oldani speciális tisztító adalékokkal, amelyek eltávolítják az eltömődéseket. Az alkalmazott tisztítási eljárástól és a felhasznált tisztítófolyadék összetételétől, valamint annak töménységétől nagyban függ a tisztítás eredményessége. Nem minden szeleptisztítási mód ajánlható feltétel nélkül.
A K-, illetve KE Jetronic befecskendező rendszerek esetében a szelep nyit, amikor a benzin nyomása a szeleptűt megemeli. A K-KE Jetronic rendszer befecskendező szelepének elszennyeződése a benzin belépő oldalon az elszennyeződés a szeleptű és a szelepház közé kerül, akadályozza a szelep korrekt zárását. Ilyenkor "bepisil" a szelep, a motor leállítása után kiürül a mennyiségelosztót a befecskendező szeleppel összekötő cső, aminek eredménye a nehéz újraindíthatóság.
Kiszerelés után tudunk mérni üzemi nyomáson időegység alatt átfolyó mennyiséget, vizsgálhatunk sugárképet, tömörzárást. A nem megfelelően teljesítő szelep/ek alapos tisztítása után ismét mérünk, a kapott eredmény összevetjük a gyári előírással. Ez közvetlen, megbízható mérés, amit visszaigazol beépítés után a jármű megváltozott dinamikája, és a gázelemzés értékei.
A diagramon egy közel 150,000 km-t teljesített Bosch befecskendező szelep (0 280 150 804) tisztítás előtti percenkénti üzemanyag szállítását mutatja a nyomás függvényében. Látható, hogy a használt, de még látványos hibát nem okozó szelep szállítása bő 10 %-kal marad el az elvárt értéktől.
A tulajdonosok gyakran csak akkor keresnek segítséget, amikor a motor már látványosan veszít az erejéből, pedig a korai tünetek sokszor egyértelműen jelzik, hogy az injektor felújítás időben megoldaná a helyzetet. Egy gondosan elvégzett injektor felújítás után a motor működése érezhetően megváltozik. A járás egyenletesebb lesz, a gyorsítás könnyebbnek tűnik, a fogyasztás csökken és a reakciók is kiszámíthatóbbá válnak. Az injektor felújítás tehát nemcsak hibajavítás, hanem egy olyan beavatkozás, amely hosszú távon megőrzi a rendszer egyensúlyát.
Fontos tudnivalók és tanácsok
A befecskendező szelep csere előtt, esetleges későbbi garanciális érvényesítéshez szükségszerű üzemanyag szűrőt is cserélni, hogy a koszos rendszer miatt ne menjen tönkre egyből az új injektor.
Az injektor, mint az üzemanyag-befecskendezési rendszer kulcsfontosságú eleme, hosszú múltra tekint vissza. Az injektor története és fejlődése jelentős hatással volt a belső égésű motorok hatékonyságára és megbízhatóságára. Ez az alkatrész alapvető funkciókat lát el az üzemanyag pontos adagolásában, biztosítva az optimális égési folyamatot és a motor teljesítményének növelését. A hibák megelőzése érdekében fontos a rendszeres karbantartás, a minőségi üzemanyag használata és az időszakos ellenőrzés.
Nem szabad elfeledni, hogy mindegyik injektoros rendszer több alkatrészből áll. Míg a karburátor gyakorlatilag magában foglalta a keverékképző és alapjárati rendszereket, addig az injektoros autónál a részegységek fizikailag különböző helyen találhatók meg, de együttesen biztosítják a tökéletes működést. A korszerű injektoros rendszer fontos eleme például az üzemanyag-szivattyú, a motorvezérlő ECU, mindenféle szenzorok, az EGR, a lambdaszonda, stb. Ezek együttes jó működése kell ahhoz, hogy a köznyelvben injektornak nevezett fogalom működjön. Bármelyik alkatrész működési zavara komoly hatással van az üzemanyag-fogyasztásra és a károsanyag-kibocsátásra.