A Központi Befecskendezésű Rendszerek és az Injektorok Részletes Információi

Az üzemanyag-befecskendezés az egyik legfontosabb technológiai vívmány az autómotorok fejlődésében, amely jelentősen hozzájárult a hatékonyság és a környezetvédelem javításához. Az injektor, vagy köznyelven befecskendező, feladata nem más, minthogy eljuttassa a motorba a kellő mennyiségű üzemanyagot.

A régebbi típusú gépjárművek esetén ezt a feladatot még a porlasztó, vagyis a karburátor látta el. Sajnos - vagy szerencsére - a karburátor ideje lejárt. Az optimális hatásfok és a károsanyag-kibocsátás miatt új megoldás szükségeltetett, ez az injektoros rendszer. Mivel minden alkalommal tökéletes pontossággal kell az üzemanyagot a motornak adagolni, az injektor gyártás során igen precíz kialakítást kapott.

A Befecskendezés Története és Evolúciója

A karburátorok története egészen Bánki Donát és Csonka János nevéhez fűződik, akik a világon elsőként 1893. február 11-én szabadalmaztatták a benzinporlasztót. 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.

Robert Bosch repülőgépmotorokra fejlesztette ki befecskendező-rendszerét közvetlenül a második világháború előtt. 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. 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.

A Központi Befecskendezés (Single-point Fuel Injection)

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).

Ezekben a rendszerekben 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. Kialakításukból adódóan is elkülöníthetőek a központi befecskendezés szelepei a hengerenkéntiektől.

Egyéb Befecskendezési Rendszertípusok

A központi befecskendezés mellett számos más technológia is létezik, amelyek a motor igényeihez és a környezetvédelmi előírásokhoz igazodnak.

• Többpontos befecskendezés (Multipoint Fuel Injection): Kétféle többpontos befecskendező rendszer létezik. A szekvenciális tűz-befecskendezési impulzusok mindegyike 720°-ban forog a főtengelyen, hogy egybeessen az egyes hengerek bemeneti szelepeinek nyitásával. A befecskendezés időtartama 4 és 5 ms között mozog alapjáraton. Az egyidejű rendszerek az összes befecskendező szelepet egy soros motor elrendezésben együtt, vagy a befecskendezők mindegyik csoportját „V” elrendezésben gyújtják be, minden 720°-os főtengely-fordulatnál kétszer. Ezekben a rendszerekben kevesebb üzemanyagot fecskendeznek be befecskendezésenként, ezért a befecskendezési időtartamuk körülbelül 2,5 ms-ra csökken a motor alapjáraton.
• Közvetlen befecskendezés (Direct Injection, FSI): A következő állomás a direkt befecskendezéses rendszerek 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.
• K- és KE Jetronic rendszerek: Ezek a rendszerek a folyamatos befecskendezés elvén működnek, ahol a szelep nyit, amikor a benzin nyomása a szeleptűt megemeli. A K- Jetronic befecskendező rendszerek esetében nincs elektromos csatlakozó a szelepeken.

A Befecskendező Szelep Működési Elve

A közvetett befecskendezéses tüzelőanyag-befecskendezők mágnesszeleppel vezérelt szelepeket alkalmaznak, amelyek a zárásukra ható rugóerő ellen dolgoznak. A szelepek akkor nyitnak, amikor elegendő áram folyik át az áramkörükön. Fontos megjegyezni, hogy a befecskendező szelep nem nyílik ki teljesen, ha nincs elegendő áram.

Egy ECM (motorvezérlő elektronika) vagy dedikált vezérlőmodul diktálja az egyes befecskendező szelepek áramköreinek áramát az egyes befecskendező szelepek földelési útjainak be- és kikapcsolásával. Amikor áram folyik, a befecskendező mágnesszelep energiát épít és tárol, amíg az telítődik. Amikor az áram leáll, a tárolt energia visszakerül az áramkörbe, nagy feszültségcsúcsot indukálva. A feszültségcsúcs járműről járműre változik; egyes befecskendező áramkörök tartalmaznak egy Zener-diódát vagy egy ellenállás-kondenzátor kombinációt, amely korlátozza vagy négyzetre emeli a csúcsot.

A befecskendező szelep felülről kapja nyomáson (általában 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 köszönhetően 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 Befecskendezők Diagnosztikája és Tesztelése

Ennek a tesztnek a célja a többpontos befecskendezéses (MPI) befecskendező vezérlőáramkör, a kapcsolójel és a mágnesszelep működésének értékelése. Az injektorok vizsgálatakor a legfontosabb értékek, hogy mennyi a szállított üzemanyag mennyisége és milyen a szórási képe. Először az injektort bevizsgáljuk a gyártó által meghatározott próbapadokon a kódjának megfelelő értékekhez viszonyítva. Ennek eredményeként pontos adatokkal tudunk szolgálni, hogy melyik porlasztó milyen állapotban van, és el tudjuk végezni a szükséges felújítási munkálatokat.

Nincs két egyforma injektor, tehát ugyanazon üzemi körülmények között azonos típusú injektornál más-más értékeket mérhetünk. Ezen beépített hibákat korrigálja normál körülmények között a vezérlőegység. A vizsgálatot korábban az tette időszerűvé, hogy egyes bioetanol átalakító szettek egyik korrekciós tényezője a befecskendező szelepek nyitási késedelme (holtideje). Maga a vizsgálat eszközigényes ugyan, de egyszerű: nulláról nagyon kis lépésekben emeljük a befecskendezési időt, vizsgáljuk, mikor kezdi el a szelep a szállítást, a befecskendező szelep alá helyezett papíron mikor jelenik meg az első permet.

Egy befecskendező szelep áramfelvételi diagramja jól szemlélteti a működést. A felfutó ágon megfigyelhető egy kis "lépcső", ami a szelep tulajdonképpeni nyitási időpontját jelöli. Ez tipikusan 0 és 1 ms között van. Jól megfigyelhető a közel exponenciális áramnövekedés, amit a szelep induktív jellege okoz.

Speciális elektronikák, mint például az úgynevezett áramkorlátos befecskendezés létrehozása, nagy segítséget nyújtanak a befecskendező szelepek vizsgálata során. Ez jellemzően nagyon kis ellenállású injektoroknál (pl. közvetlen benzinbefecskendezők) hasznos funkció. Itt az alacsony ellenállásnak köszönhetően jóval gyorsabban nyit a szelep, azonban a rajta átfolyó áramot huzamosabb ideig nem bírná és tönkremenne. Ilyenkor gyakorlatilag a befecskendezési impulzus két részre osztva jelenik meg: egy nyitóáram, majd ezt követően a szelep nyitva tartására szolgáló rövid tartóimpulzusok.

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 eredményt összevetjük a gyári előírással. Ez közvetlen, megbízható mérés, amit visszaigazol beépítés után a jármű megváltozott dinamikája, és a gázelemzés értéke/i.

Gyakori Hibajelenségek és Okok

Szerencsére sok egyértelmű jele lehet annak, ha az injektor kezd tönkremenni. 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. Fontos tudni azt, hogy ezek a hibák nem minden esetben jelentik azt, hogy tönkrement a benzin injektor, ugyanis utalhatnak akár a nagynyomású szivattyú elhasználódására is. 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.

Ha a motor leállítása után kiürül a mennyiségelosztót a befecskendező szeleppel összekötő cső, az nehéz újraindíthatóságot eredményezhet. Az injektor sugárképe megváltozhat, a szelep "bepisil", azaz szivárog. Előfordulhat, hogy az egyik "főbűn", amit sokan elkövetnek, az, hogy a befecskendező szelep szállítása mintegy 30%-kal marad el a többitől. Ez a henger szegénykeverékes üzemben fut, annak minden hátrányával. Ekkora eltérés már egyenetlen járást, teljesítménycsökkenést okoz, amit vezetés közben nem lehet nem észrevenni. Ha mégis így marad, a motor ezt gyakran megtorolja, esetleg - mint számos esetben - a dugattyú tetején diszkrét kis lyukat alakít ki, szelíd figyelmeztetésül a kocsi gazdájának: valami nagyon nincs rendben.

Az is előfordulhat, hogy a nem megfelelően működő injektor különböző hangokkal jelzi felénk azt, hogy megérett a cserére. Ilyenkor észlelhetjük a kerepelő, pattogó, vagy kattogó hangokat is. Egyetlen injektor meghibásodása is okozhat jelentős fogyasztásemelkedést. 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.

Javítás és Karbantartás

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. Ez az injektorok szét- és összeszerelését, új alkatrészek beszerelését és tömítéskészlet cseréket foglalja magában. Ezután egy újabb teszttel ellenőrizzük a munkánkat.

Figyeljen oda, hogy kizárólag az autóba eredetileg beszerelt márkájú alkatrészek legyenek felújításkor is az alapanyagok. Ha gyári alkatrészekkel van felújítva a befecskendező rendszer, akkor annak élete végéig bírnia kell a gyűrődést. A legegyszerűbb, közkedvelt módszer a tisztításra az, amikor az üzemanyagtartályba töltik a tömény tisztító folyadékot, amiből nagyon sokféle van forgalomban. Ezt a módszert azonban nem minden esetben ajánlott alkalmazni, mert némelyik anyag rendkívül "hatékony", onnan is leoldja a szennyeződést, ahonnan nem kellene, például a tankból előremenő acélcső belsejéből. Többször előfordult, hogy túl töményre sikeredett elegy megtámadta a befecskendező szelepek finom műanyagszűrőit.

Megbontással jár az a módszer, amikor a visszafolyó vezetéket (ha van) lezárjuk, az üzemanyag szivattyú relét eltávolítjuk, és a motort egy nyomás alatti tartályban lévő speciális folyadékkal járatjuk. Előnye, hogy a tisztítófolyadék kizárólag az elosztócsővel (ha van ilyen) és a befecskendező szeleppel / szelepekkel érintkezik. Hátránya, hogy a tisztítás eredménye csak közvetve érzékelhető. Az azóta már önállóságát vesztett német Tunap megoldása volt, amikor a flakonban nyomás alatt tartott tisztító folyadék nyomáscsökkentő szelepen keresztül csatlakozik a befecskendező rendszerhez.

A tisztítási eljárástól és a felhasznált tisztítófolyadék összetételétől, valamint annak töménységétől nagyban függ a tisztítás eredményessége. Nem minden szeleptisztítási mód ajánlható feltétel nélkül. Természetesen a legkorszerűbb berendezés, a leghatékonyabb tisztítóanyag felhasználása mellett sem garantálható minden esetben a tisztítás eredményessége. Mivel elektromechanikai alkatrész, a befecskendező szelepek élettartama véges.

A Bosch Jetronic Befecskendezési Rendszerek Evolúciója

A Jetronic márkanév a Bosch által kifejlesztett befecskendezési rendszerek összefoglaló neve. Az évek során számos változat készült, amelyek mind hozzájárultak a modern üzemanyag-befecskendezés kialakulásához.

tags: #aev #kozponti #injektor