Álláshirdetések
Events / Courses
Legfrissebb híreink
A debreceni diákok diadalmaskodtak az SMC versenyén
2024.05.09 16:18Jövőre érkezhet a BYD második európai gyára
2024.05.09 15:19Megéri pályázni az e-autós támogatásra
2024.05.09 13:17Könnyen vették az akadályokat a Techtogether dobogósai
2024.05.09 12:18Autopro Blog
Autopro a Facebookon
Galériáink
Injektor boncolás
A hétvégi karburátor bütykölés ideje lejárt. Sokan örömmel felejtik a felakadt úszókat a kikopott tengelyeket, és ma már nem szívesen emelik meg a motorháztető sem. Most egy kicsit megvizsgáljuk, hogy a jelenleg futó benzines járművek zömében mi biztosítja az üzemanyag-ellátást, és szétszedünk egy tipikus injektor szelepet.
Bánki Donát és Csonka János porlasztója |
A járművek működésének alapfeltétele a megfelelő üzemanyag-ellátás. 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. Csonka már 1877-ben elkészítette el az első magyar gázmotort, majd 1890-ben Bánkival közösen benzinmotort terveztek. Csonka biztosította a postának az első robbanómotoros levélbegyűjtő triciklit, majd szabadalma alapján négyhengeres, 9 lóerős postai áruszállító teherautót gyártottak.
Sajnos - vagy szerencsére - a karburátor ideje lejárt. Az optimális hatásfok és a károsanyag-kibocsátás miatt új megoldás szükségeltetett, ez az injektoros rendszer. Az alapelv tulajdonképpen azonos, levegővel porlasztott üzemanyagot kell juttatni az égéstérbe, csak immár pontosabb mennyiségben és időben.
D-Jetronic az első nagysorozatban gyártott befecskendezős rendszer |
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.
De ne vesszünk el a történelemben, az XIX. század végétől a járműipari fejlesztések oly mértékben felgyorsultak, hogy rengeteg vitás eset volt a szabadalmakat illetőn.
Talán annyit érdemes még megjegyezni, hogy a mai korszerű elektronikus injektorhoz is rögös út vezetett. 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 hengerenkét egy fúvóka található, az injektorok a motor működése közben valamilyen mértékben állandóan nyitva tartanak. Az üzemanyag nyomása kb. 4-5 bar. Hazánkban máig is viszonylag sok, ezen az elven működő Bosch K illetve KE-Jetronic rendszerű autó fut (Mercedes, BMW, SAAB stb.)
K-Jetronic még ma is sok fut |
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). Amelyekben általában egy darab kis ellenállású (1-3 ohm) injektor végzi a befecskendezést, minden üzemben dolgozik, ezért viszonylag gyors injektorokat alkalmaztak. Működését tekintve nagyon fontos a jó porlasztás, mert az üzemanyag egy hosszú, sokszor lehűlt szívócsonkon jut el az égéstérig. Az üzemanyag útja központi befecskendezés esetén lehetséges, hogy hosszabb, mint a karburátorosnál. Az injektor elektronikus vezérlését tekintve a Peak & Hold más néven áramkorlátos rendszer is igen elterjedt. (Pl. Opel).
Tipikus injektor szelepek |
A fejlődés következő lépcsője a hengerenkénti befecskendezés volt (Multipoint fuel injection). A vezérlést tekintve itt is többféle módszert alkalmaztak. A legegyszerűbb megoldás, amikor egyféle vezérlővel a szelepek párhuzamosan vannak kötve, egyszerre dolgoznak (szimultán rendszer). Elviekben a működés megegyezik a központi vezérléssel, azzal a különbséggel, hogy itt a szívócsonkba ültetett injektorokat vezérlik (pl. OG Saab 900). Ez a módszert általában maximum négy hengerig alkalmazták, esetleg több hengernél két párhuzamos vezérlést használtak. Például hathengeres motor esetén 1-3-5, illetve 2-4-6 volt a párhuzamos szimultán vezérlés.
Opel Astra Turbó befecskendezőjének ellenállása |
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.)
A következő állomás a direkt befecskendezéses rendszerek jelentik. (Fuel Stratified Injection - FSI) 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 jövőek, mára már nem ilyen biztosak ebben.
Hogy jobban érthető legyen a szelep működése, szerszámot ragadtam és szétboncoltam egyet.
Mivel jelenleg a hengerenkénti befecskendezés a legelterjedtebb, ezért egy ilyen injektor szelepet kezdtem darabolni. Kívülről nézve egy régebbi, hagyományos, cikkszámát tekintve Bosch 0280150705 alkatrészről van szó, amely 15,9 ohmos és 155 cc/min a hozama 3 baron. Az értéket nézve nem túl nagy fecskendő (autókhoz 200-300 cc/min az elterjedt), utána kerestem, és például a K100-as BMW motorkerékpárban használták ezt az alkatrészt. Külső méretét tekintve ma már vékonyabb és kisebb injektorok az elterjedtek, de belső szerkezeti felépítésük nem sokban különbözik.
Pusztítás előtti állapot |
Még mielőtt elkezdtem volna barbár munkámat, tüzetesen szemrevételeztem az áldozatot: fém és műanyag kombináció, gumi tömítőgyűrűkkel. 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. Ezen a szelepen egyetlen egy porlasztó fej található, de a modernebb fecsniken több nyílásból távozik az üzemanyag. 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. Maga az elv rendkívül egyszerű.
Vékony tű zárja el a nyílást |
A szelep nyitási üzeme milliszekundumokban fejezhető ki. A működés fontos tényezője a holtidő, amikor az injektor nem vesz részt a munkába. Az elektromágnes tehetetlensége miatt a fecskendő néhány tized milliszekundum késésben van a vezérlőjelhez képest. A bezáráskor a rugó által végzett munka miatt szintén. A kettő összege a holtidő.
A mágnes |
Az injektor szelep megbonthatatlan egység, szétszedése csak durva, radikális eszközökkel történhet, én egyszerűen leköszörültem róla a felesleget. 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.
A fotón jól látszik a szétbontott befecskendező szelep minden alkatrésze.
felső tömítés, üzemanyag vezeték +ektromos csatlakozó +
tekercs,
szeleptest,
mozgórész +
szeleptű, ülék, tömítés, zárókupak |
A befecskendező szelep a jármú 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 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 boncolt alkatrészen nem volt, de az újabb szelepeken találkozhatunk egy kis szűrővel, ami nem engedi át a szennyeződést a precíziós mozgórész felé. Bár nem gyakori, de alkoholos használat esetén az átállás időszakában az üzemanyagrendszerből kioldott szennyeződések okozhatnak meghibásodást, de már az ellenkezőjéről is hallottam amikor sz alkohol volt a tisztítószer.
Mivel elektromechanikai alkatrész, 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.
Az E85 használat esetében - mivel nagyobb mennyiségeket kell szállítaniuk ugyanazoknak az injektoroknak, még természetes elhasználódáskor is fokozottabban jelentkezhetnek ezek a hibák. Esetleges átalakításkor meg kell mérni, hogy a gyári injektor képes-e a többlet üzemanyag szállítására. Az injektor a befecskendezési köridô 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.
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 a károsanyag-kibocsátásra. Meghibásodás esetén egy jól képzett szakember azonnal tudja, hova nyúljon, de sokszor hosszú út vezet a valós hibaelhárításig.
Jetronic evolúció D-Jetronic (1967–1976) Eredetileg csupán Jetronicnak nevezték, csak később különböztették meg a D betűvel, ami a "Druck" nyomás szóra utal. A rendszer teljes egészében analóg, működése a szívócsőbe helyezett nyomásérzékelőre támaszkodik. K-Jetronic (1973–1988) Mechanikus befecskendezési módszer, a K a német "Kontinuierlich", azaz folyamatos szóra utal. KU-Jetronic Lambda szabályozott K-Jetronic, elsősorban az USA piacra szánták. KE-Jetronic (1985–1993) Elektronikusan vezérelt mechanikus üzemanyag-befecskendezés. Itt már megjelent a motorvezérlő komputer is, illetve lambda szabályozásra és kopogásérzékelésre is alkalmas volt. L-Jetronic (1974–1989) az L a luft, azaz levegőre utal. Analóg üzemanyag-befecskendezés a beáramlott levegő mérésére támaszkodik. A 80-as években az európai autókban terjedt el. LE1-Jetronic, LE2-Jetronic, LE3-Jetronic (1981–1991) Az L-Jetronic fejlettebb motorvezérlő elektronikával ellátott változatai. Az LE2-ben már szerepel a hidegindítási rendszer, nincs szükség külön injektorra. LU-Jetronic (1983–1991) Ugyan az, mint az LE2, csak zárt lambda szabályozással készült. LH-Jetronic (1982–1998) LH = Luftmasse-Hitzdraht. Digitális üzemanyag-befecskendezés. A motorba jutó légtömeg mennyiségét határozza meg. Elsősorban skandináv modellekhez készült. Az LH 2.2-től az LH 2.4-ig jelölték. Mono-Jetronic (1988–1995) Digitális befecskendezés vezérlés, központi injektoros járművekhez. Nincsenek nyomás- vagy légtömeg érzékelők csupán fojtószelepállást veszi figyelembe. Zárt lambda szabályozással rendelkezik. A működés nagymértékben függ a lambda szonda megfelelő működésétől. |