elunie.com

Injectoren - een actuator ontworpen om brandstof te verstuiven in het inlaatkanaal van het brandstofsysteem of in de cilinders van een verbrandingsmotor. Er zijn de volgende soorten van deze apparaten: mechanisch, elektromagnetisch, hydraulisch, piëzo-elektrisch. Injectoren voor benzine- en dieselmotoren verschillen in de manier waarop ze werken. In verschillende automerken werken injectoren ook met verschillende spanningen en drukken. Over dit alles en nog veel meer vertellen we je in dit materiaal.

Waar we het over zullen hebben:

• Soorten mondstukken
• Directe injectie
• Voor-en nadelen
• Locatie van spuitmonden
• Reiniging van de injectoren
• Injector spanning
• Injectorregeling

Soorten mondstukken

Laten we elk van de vermelde typen afzonderlijk karakteriseren, en beginnen met elektromagnetische injectoren​Ze zijn geïnstalleerd in benzinemotoren. De spuitmonden zijn samengesteld uit de volgende componenten: een magneetventiel, een spuitnaald en een spuitmond.

Elektromagnetisch injectiemondstuk

Diesel elektrohydraulisch mondstuk

Het principe van hun werk is vrij eenvoudig. Wanneer een commando wordt ontvangen van de ECU van de auto, wordt er spanning aangelegd op de magneetklep, waardoor er een magnetisch veld in wordt opgewekt, dat de naald naar binnen trekt en het kanaal in het mondstuk vrijmaakt. Dienovereenkomstig gaat er brandstof doorheen. Zodra de spanning op het ventiel wegvalt, sluit de naald, onder invloed van de terugstelveer, het mondstuk weer en wordt er geen benzine meer naar de cilinders toegevoerd.

Verschillende spanningen worden geleverd aan injectoren van verschillende voertuigfabrikanten. Hiermee moet rekening worden gehouden bij het vervangen en reinigen van injectoren.

Het volgende type is elektrohydraulische verstuivers​Ze worden gebruikt in dieselmotoren, ook die op basis van het Common Rail-systeem. Dergelijke spuitmonden hebben een complexer ontwerp. Ze bevatten in het bijzonder een inlaat- en afvoersmoorspoelen, een magneetventiel en een regelkamer. De injector werkt als volgt.

Piëzo-elektrisch mondstuk

De beweging is gebaseerd op het gebruik van brandstofdruk zowel tijdens injectie als wanneer deze wordt gestopt. In de uitgangspositie is de magneetklep spanningsloos en dienovereenkomstig gesloten. In dit geval wordt de sproeiernaald onder natuurlijke brandstofdruk tegen zijn zitting gedrukt op de zuiger in de regelkamer. Dat wil zeggen, er is geen brandstofinjectie. Omdat de diameter van de naald veel kleiner is dan de diameter van de zuiger, staat er meer druk op.

Wanneer een signaal van de ECU wordt toegepast op de magneetklep, wordt de aftapklep geopend. Dienovereenkomstig begint brandstof in de afvoerleiding te stromen. De inlaatgasklep verhindert echter een snelle drukvereffening tussen de regelkamer en het inlaatspruitstuk. Dienovereenkomstig neemt de druk op de zuiger langzaam af, maar de druk op de naald verandert niet. Daarom stijgt de naald onder het drukverschil en treedt brandstofinjectie op.

Het derde type is piëzo-elektrische mondstukken​Ze worden als de meest geavanceerde beschouwd en worden gebruikt op dieselmotoren die zijn uitgerust met een common-rail-brandstofsysteem. Het ontwerp van een dergelijk mondstuk omvat een piëzo-elektrisch element, een duwer, een schakelklep en een naald.

De elektrische weerstand van piëzo-elektrische injectoren is enkele tientallen kOhm.

Op het moment dat er geen brandstof door het mondstuk stroomt, zit de naald stevig op zijn plaats, omdat er hoge brandstofdruk op drukt. Wanneer een signaal wordt ontvangen van de ECU naar het piëzo-elektrische element, dat een actuator is, dan neemt het op dit moment toe in grootte (lengte), en dus duwt het de zuiger.Als gevolg hiervan gaat de klep open en daardoor komt de brandstof in de afvoerleiding. De druk aan de bovenkant van de naald neemt af en de naald gaat omhoog. In dit geval wordt brandstof ingespoten.

Het belangrijkste voordeel van piëzo-elektrische injectoren is hoge snelheid van hun reactie (ongeveer 4 keer sneller dan hydraulisch). Dit maakt het mogelijk om meerdere brandstofinjecties in één motorcyclus uit te voeren. Tijdens het toevoeren kan de hoeveelheid toegevoerde brandstof op twee manieren worden geregeld: de tijd van blootstelling aan het piëzo-elektrische element en de brandstofdruk in de rail. Piëzo-elektrische injectoren hebben echter één belangrijk nadeel: ze kunnen niet worden gerepareerd.

De werking van het elektromagnetische mondstuk van de injectiemotor

De werking van de injector in het Common Rail-systeem

Aangezien het werkingsprincipe van dieselinjectoren iets gecompliceerder is dan dat van benzine-injectoren, is het zinvol om het algoritme van hun werking nader te bekijken aan de hand van het voorbeeld van Common Rail-injectoren uit vroege releases.

Hoe werkt een dieselinjector

Op basis van de ontvangen informatie bestuurt de ECU verschillende onderdelen van de motor, waaronder brandstofinjectoren. In het bijzonder voor welke periode en wanneer ze precies moeten worden geopend (het moment van openen).

De dieselinjector werkt in drie fasen:

Pomp mondstuk

• Pre-injectie​Het is noodzakelijk om het brandstof-luchtmengsel de gewenste kwaliteit en verhouding te geven. In dit stadium wordt een kleine hoeveelheid brandstof in de verbrandingskamer gevoerd om de temperatuur en druk erin te verhogen. Dit wordt gedaan om de ontsteking van de brandstof tijdens de hoofdinspuiting te versnellen.
• Hoofdinjectie​Op basis van de hoge druk die in de vorige fase werd verkregen, ontstaat een hoogwaardig homogeen brandbaar mengsel. De volledige verbranding zorgt voor een maximaal motorvermogen en vermindert de uitstoot van schadelijke gassen.
• Extra injectie​In dit stadium wordt het roetfilter gereinigd. Na de hoofdinjectie daalt de druk in de verbrandingskamer sterk en keert de injectornaald terug naar zijn plaats. Het resultaat is dat er geen brandstof meer in de verbrandingskamer stroomt.

Laten we vervolgens verder gaan met het bekijken van het algoritme waarmee de injector van de dieselmotor werkt:

1. De nok van de nokkenas beweegt de plunjer van de injector, waardoor de brandstofkanalen vrijkomen.
2. Brandstof komt de injector binnen.
3. De klep sluit, de brandstof stopt met stromen en er begint zich druk op te bouwen in de injector.
4. Wanneer de grensdruk is bereikt (voor elk model is het anders en bedraagt ​​enkele MPa), gaat de naald van de spuitmond omhoog en vindt er een voorafgaande injectie plaats (in sommige gevallen kunnen er twee voorafgaande injecties zijn).
5. De klep gaat weer open en de pre-injectie eindigt.
6. Brandstof komt de leiding binnen, de druk neemt af.
7. De klep sluit waardoor de brandstofdruk weer gaat stijgen.
8. Bij het bereiken van de werkdruk (meer dan bij de voorinspuiting) komt de veer van de injectornaald los en vindt de hoofdbrandstofinjectie plaats. Hoe groter de druk in het mondstuk, hoe meer brandstof de verbrandingskamer binnenkomt, en dienovereenkomstig zal het motorvermogen groter worden.
9. De klep sluit, de hoofdinjectiefase eindigt, de druk daalt, de injectienaald keert terug naar zijn oorspronkelijke positie.
10. Er vindt extra brandstofinjectie plaats (meestal zijn er twee).

Elke brandstofinjector wordt gekenmerkt door de volgende technische parameters:

• Prestatie. Dit is de belangrijkste parameter die de hoeveelheid brandstof kenmerkt die de injector per tijdseenheid passeert. Meestal gemeten in kubieke centimeter brandstof per minuut.
• Dynamisch werkbereik​Deze indicator kenmerkt de minimale brandstofinjectietijd. Dat is de tijd tussen het openen en sluiten van de brandstofinjector. Meestal gemeten in milliseconden.
• Spray hoek​De kwaliteit van het brandstofmengsel dat in de verbrandingskamer wordt gevormd, hangt ervan af. Aangegeven in graden.
• Spray Torch-bereik​Deze indicator bepaalt in welke fractie de verstoven brandstofdeeltjes zich zullen bevinden en hoe ze in de verbrandingskamer worden gevoerd. Dienovereenkomstig is deze indicator ook kritisch voor de vorming van een hoogwaardig brandstofmengsel. Gemeten als een conventionele afstand in millimeters of hun afgeleiden.

Elke injectorfabrikant heeft zijn eigen aanduidingen voor het versleutelen van de technische gegevens van zijn producten. Vraag daarom bij het kopen de verkoper om de relevante informatie of op internet.

Als ten minste een van de vermelde parameters de toegestane limieten overschrijdt, zal de injector niet correct werken en een brandstof-luchtmengsel van slechte kwaliteit vormen. En dit zal op zijn beurt de werking van de motor van uw auto nadelig beïnvloeden.

Er is ook een apart type injectoren voor motoren met directe injectie. Het belangrijkste verschil is hun hoge reactiesnelheid, evenals de verhoogde spanning waarop ze werken. Laten we ze in meer detail bekijken.

Motorinjectoren met directe injectie

FSI-injectorapparaat

Deze injectoren hebben ook een andere naam: GDI (FSI). Het werd uitgevonden in de ingewanden van Mitsubishi, toen de ingenieurs begonnen met het produceren van motoren met directe brandstofinjectie, die doorliepen super magere mixen​Hun werk is gebaseerd op de precieze timing van de activering van het omhoog en omlaag brengen van de werkende naald.

Dus bij conventionele injectiemotoren is de openingstijd van de injector ongeveer 2 ... 6 ms. En injectoren in motoren die werken op superarme mengsels - ongeveer 0,5 ms. Daarom kan de gebruikelijke levering van standaard 12 V aan de injector niet langer de vereiste reactiesnelheid bieden. Om deze taak te volbrengen, werken ze aan Peak-n-Hold-technologieën, wat "piekspanning en retentie" betekent.

De essentie van deze methode is als volgt. Hoogspanning op injector (er wordt bijvoorbeeld een spanning van ongeveer 100 V geleverd aan de injectoren van het genoemde Mitsubishi-bedrijf). Als gevolg hiervan bereikt de spoel zeer snel verzadiging. Tegelijkertijd brandt de wikkeling niet door de bestaande back-emf. En om de kern in de spoel te houden, is een magnetisch veld met een lagere waarde nodig. Dienovereenkomstig is er minder stroom nodig.

Grafiek van stroom en spanning op de GDI-injector

Dat wil zeggen dat de bedrijfsstroom in de spoel eerst zeer snel stijgt en daarna snel daalt. Op dit punt begint de Hold-fase. Dat wil zeggen, de brandstofinjectietijd is vanaf het begin van de puls tot de tweede inductieve burst. Dergelijke methoden worden gebruikt door autofabrikanten Mitsubishi en General Motors.

De fabrikanten Mercedes en VW maken echter gebruik van de ontwikkelingen van het bedrijf BOSCH. Volgens hun methode vermindert het systeem de stress niet, maar gebruikt het pulsbreedtemodulatie (PWM). De taak om dit algoritme te implementeren is toegewezen aan een speciaal blok - Driver Injector. In de regel bevindt het zich in de buurt van de injectoren (Toyota- en Mercedes-bedrijven plaatsen het apparaat bijvoorbeeld in een horizontale positie in het gebied van de schokdempercup, wat tegenwoordig de optimale oplossing is).

PWM op FSI-injector

Alle FSI-motoren van meer dan 90 pk uitgerust met een verbeterd brandstofsysteem. Het verschil is:

• delen van de hogedrukpomp en injectorhellingen hebben een speciale anticorrosiecoating die hen beschermt tegen blootstelling aan brandstoffen met een ethanolgehalte tot 10%;
• hogedrukpompregeling veranderd;
• de brandstofafvoerleiding (naar de tank), die langs de plunjer lekte, werd als onnodig geëlimineerd;
• De brandstof die wordt afgevoerd via de veiligheidsklep die op de injectorrail is gemonteerd, wordt via een relatief korte pijpleiding naar het lagedrukcircuit geleid, stroomopwaarts van de hogedrukpomp.

Wat betreft de werking van GDI-motoren, is het vermeldenswaard dat deze erg gevoelig is voor de brandstofkwaliteit, tijdige vervanging van het brandstoffilter. Vergeet niet het brandstofsysteem te reinigen en de olie tijdig te verversen.

Voordelen en nadelen van brandstofinjectoren

Brandstofinjectoren bieden ongetwijfeld voordelen ten opzichte van de traditionele carburateur.Ze omvatten in het bijzonder:

• brandstofbesparing mogelijk gemaakt door nauwkeurige dosering;
• lage uitstoot van uitlaatgassen in de atmosfeer, hoge milieuvriendelijkheid (lambda ligt tussen 0,98 ... 1,2);
• toename van het motorvermogen;
• gemak van het starten van de motor bij alle weersomstandigheden;
• handmatige aanpassing van het injectiesysteem is niet nodig;
• brede mogelijkheden om de motor in verschillende modi te besturen (dat wil zeggen, het verbeteren van de dynamische en vermogenskenmerken);
• de samenstelling van uitlaatgassen van injectiemotoren voldoet aan de moderne eisen met betrekking tot deze parameter en de schadelijkheid voor het milieu.

Nozzles hebben echter ook hun nadelen. Onder hen:

• grote kans op verstopping bij gebruik van brandstof van lage kwaliteit;
• hoge kosten in vergelijking met oude carburateursystemen;
• lage onderhoudbaarheid van het mondstuk en zijn individuele eenheden;
• de behoefte aan diagnostiek en reparaties met behulp van speciale dure apparatuur;
• grote afhankelijkheid van de constante beschikbaarheid van stroomvoorziening in het autonetwerk (in moderne systemen bestuurd door elektronische apparaten).

Ondanks de bestaande nadelen worden injectoren tegenwoordig in de meeste benzine- en dieselmotoren voor auto's gebruikt als technologisch geavanceerdere en milieuvriendelijkere brandstofinjectiesystemen. Wat dieselmotoren betreft, werden de oude mechanische injectoren vervangen door nieuwere exemplaren met elektronische bediening.

Locatie van spuitmonden

Afhankelijk van het type injectoren en de injectiemethode, kan de locatie van de injectoren variëren. Met name:

• Als de auto gebruikt centrale brandstofinjectie, dan worden hiervoor een of twee spuitmonden gebruikt, bevindt zich in het inlaatspruitstuk, in de buurt van de gasklep. Een dergelijk systeem werd gebruikt op oudere auto's in een tijd dat fabrikanten carburateurmotoren begonnen te verlaten ten gunste van injectiemotoren.
• Met verdeelde injectie brandstof voor elke cilinder heeft zijn eigen injector. In dit geval is het te zien aan de basis van het inlaatspruitstuk.
• Als de motor gebruikt directe brandstofinjectievervolgens mondstukken bevinden zich in het bovenste gedeelte van de cilinderwanden​In dit geval injecteren ze rechtstreeks brandstof in de verbrandingskamer.

Ongeacht waar het mondstuk is geïnstalleerd, wordt het vuil tijdens het gebruik. Daarom is het noodzakelijk om periodiek hun toestand en prestaties te controleren. In de relevante artikelen op de site kunt u in detail lezen: hoe u de staat van de common-rail dieselverstuivers controleert, de pompverstuivers controleert of de verstuivers controleert.

Reiniging van de injectoren

Om de spuitmonden te reinigen, worden twee methoden gebruikt: ultrasoon en chemisch schoonmaak. Elk van deze methoden kan onder verschillende omstandigheden worden gebruikt. Dus tijdens het proces van vervuiling van het brandstofsysteem en, in het bijzonder, de mondstukken, worden harde en zachte afzettingen gevormd op de wanden. In eerste instantie verschijnen er zachte, die gemakkelijk kunnen worden afgewassen onder invloed van chemicaliën. Wanneer zachte afzettingen worden verdicht, worden ze harde en kunnen ze alleen worden verwijderd met behulp van ultrasone reiniging.

Idealiter zou de droge reiniging van spuitmonden ongeveer om de 20 duizend kilometer moeten worden uitgevoerd. En ultrasoon niet meer dan 1-2 keer gedurende de gehele gebruiksperiode, omdat het de isolatie van de wikkeling vernietigt.

Als het mondstuk is gebruikt meer dan 100 duizend kilometer, dan is chemisch reinigen er niet alleen onpraktisch voor, maar ook schadelijk​Tijdens het proces kunnen grote deeltjes vaste afzettingen afbreken en wanneer ze eruit komen, kunnen ze eenvoudig de naald verstoppen. Dit geldt vooral voor injectoren met directe brandstofinjectie.

Vergelijking van schone (links) en vuile mondstukken (rechts)

Bij gebruik van ultrasoon reinigen is het belangrijk om te weten bij welke normale bedrijfsspanning het mondstuk werkt. Het feit is dat de standaardspanning van 12 V niet zorgt voor een hoge openings- en sluitsnelheid van de injector. Daarom gebruiken veel autofabrikanten tegenwoordig onderspanning. Toyota-injectoren werken bijvoorbeeld op 5 V, terwijl Citroën-injectoren werken op 3 V. Daarom kunnen ze niet worden voorzien van de gebruikelijke 12 V-spanning, omdat ze gewoon doorbranden. We zullen het iets hieronder hebben over de spanning over de injectoren.

De beste schoonmaak zal zijn consequent gebruik van de ultrasone en chemische reinigingsmethode​Dus in de eerste fase veranderen harde afzettingen in zachte en in de tweede fase worden ze verwijderd met behulp van chemicaliën.

Er zijn ook speciale additieven om toe te voegen aan de brandstoftank​Hun functie is om de injectoren door te spoelen wanneer er brandstof met een reinigingsmiddel doorheen gaat.

De periode tussen periodiek gebruik van dergelijke additieven verschilt en is afhankelijk van het specifieke automerk en de gebruikte brandstof. U moet echter begrijpen dat deze methode minder effectief is dan de hierboven beschreven methoden. Het is zinvol om het te gebruiken bij het vervangen van brandstoffilters of periodiek na enkele duizenden kilometers. Hier vindt u meer informatie over hoe u een mondstuk met uw eigen handen reinigt.

Injector spanning

Laten we dieper ingaan op de vraag welke spanning wordt geleverd aan de motorinjectoren. Allereerst moet u begrijpen dat ze worden bestuurd door elektrische impulsen. Bovendien wordt "+" van de batterij rechtstreeks naar de injector gevoerd via de zekering, maar "-" stuurt de ECU aan. Dat wil zeggen, op verschillende tijdstippen is de spanning over de injector constant. Echter, indien gemeten met oscilloscoop (de multimeter geeft in dit geval mogelijk niets weer, omdat de pulsen van zeer korte duur zijn), dan zal dit apparaat de gemiddelde waarde weergeven. Het hangt af van de frequentie waarmee de pulsen naar de injector worden gestuurd.

Grafieken van spanningsimpulsen op injectoren

De grafieken in de afbeelding helpen ons de vraag te beantwoorden: welke spanning wordt aan de injector geleverd. Hoe langer de spanningspulsen die op de injector worden toegepast, hoe hoger de gemiddelde bedrijfsspanning. (de pulsduur voor de meeste machines ligt in het bereik van 1 ... 15 ms). En lange impulsen worden gegeven bij hoge motortoerentallen. Dienovereenkomstig, hoe hoger deze zelfde snelheden, hoe hoger de gemiddelde bedrijfsspanning bij de injectoren zal zijn. Dat wil zeggen, werkende 12 V wordt geleverd aan de injectoren (in feite iets minder vanwege een kleine spanningsval over de besturingstransistor), echter in een puls.

Sommige autobezitters proberen de injector te openen door simpelweg stroom van de accu toe te passen om deze schoon te maken. Het moet duidelijk zijn dat stress kan niet rechtstreeks vanuit de batterij naar de injector worden gevoerd, aangezien het risico bestaat dat het faalt (de wikkeling zal doorbranden). Een puls wordt aan het apparaat geleverd via een transistorschakelaar. Het werkt korte tijd, omdat de wikkeling in het mondstuk snel opwarmt en eenvoudig kan doorbranden. Tijdens de werking van de motor wordt de openingstijd geregeld door de ECU, en de natuurlijke koeling, hoewel onbeduidend, wordt uitgevoerd door de binnenkomende brandstof.

Zoals hierboven vermeld, gebruiken autofabrikanten injectoren met verschillende bedrijfsspanningen. Daarom zou de ideale oplossing zijn om naar deze informatie te kijken in auto handleiding of op de website van de fabrikant. Als u deze informatie niet kunt vinden, moet de selectie van de spanning voor het openen van de injector zorgvuldig worden benaderd.

In de praktijk adviseren ervaren automobilisten om een ​​speciale standaard te gebruiken om de injector te openen.U kunt echter langskomen met eenvoudigere apparaten. Koop bijvoorbeeld een Chinese voeding met een uitgangsspanning die instelbaar is tussen 3 ... 12 V (meestal in stappen van 1,5 V). Het aansluitschema moet noodzakelijkerwijs een knop hebben zonder stabiele positie (bijvoorbeeld van een appartementsbel). Om de injector te openen, dient u eerst de kleinste spanning aan te brengen, deze te verhogen als de injector niet openging.

Als u injectoren met een lage weerstand heeft, kunt u ze letterlijk een fractie van een seconde openen. Mondstukken met hoge weerstand kunnen langer open worden gehouden - 2 ... 3 seconden.

U kunt ook een schroevendraaierbatterij gebruiken. Nadat u het hebt gedemonteerd, ziet u de zogenaamde "banken" - kleine batterijen. Elk van hen produceert een spanning van 1,2 V. Door ze in serie te schakelen, kunt u de vereiste spanning bereiken om de injector te openen.

Injectorregeling

Zoals hierboven vermeld, worden de injectoren aangestuurd door de elektronische regeleenheid (ECU) van het voertuig. Op basis van informatie van talrijke sensoren, neemt de processor beslissingen over welke pulsen op de injector worden toegepast. Het motortoerental en de bedrijfsmodus zijn hiervan afhankelijk.

De invoergegevens voor de controller zijn dus:

• positie en snelheid van de krukas;
• massa hoeveelheid lucht verbruikt door de motor;
• koelvloeistoftemperatuur;
• gasklepstand;
• zuurstofgehalte in uitlaatgassen (in aanwezigheid van een feedbacksysteem);
• de aanwezigheid van detonatie in de motor;
• spanning in het elektrische circuit van de auto;
• snelheid van de machine;
• nokkenas positie;
• airconditioner werking;
• inkomende luchttemperatuur;
• rijden op een oneffen wegdek (met sensor voor oneffen wegen).

Met het programma dat in de ECU-controller is ingebouwd, kunt u de optimale motorbedrijfsmodus selecteren om brandstof te besparen, de nominale motorbedrijfsmodus selecteren en een comfortabele bediening van de auto garanderen.

Gevolgtrekking

Ondanks de eenvoud van het apparaat, kunnen brandstofinjectoren, als ze niet goed worden onderhouden, de auto-eigenaar veel problemen bezorgen. Dus als ze verstopt zijn, verliest de auto zijn dynamische eigenschappen, zal er een overmatig brandstofverbruik optreden en zal er een grote hoeveelheid verbranding in de uitlaatgassen zijn. Daarom raden we u aan om de staat van de brandstofinjectoren van uw automotor te controleren en deze regelmatig schoon te maken. Bedenk dat defecten aan deze in wezen triviale en goedkope onderdelen kunnen veranderen in problemen met duurdere onderdelen in uw auto.