ENGINEERING AND TECHNOLOGY IN TRANSPORT Diagnostics and repair
Инжекционните клапани осигуряват на всеки цилиндър необходимото гориво и едновременно с това разпръскват горивото, така че да може да изгори най-ефективно в горивната камера.Инжекторът доставя фино атомизиран спрей гориво. В допълнение, инжекторът трябва да може да променя количеството гориво, за да отговаря на условията на работа на двигателя и това се постига чрез промяна на времето на отваряне на инжектора. Целта на инжекционните клапани е точното впръскване на количеството гориво, изчислено от контролния блок, във всички работни състояния на двигателя. Инжекционните клапани се задействат електромагнитно. Управляващият блок изчислява и контролира електрическите импулси за отваряне и затваряне на инжекционните клапани въз основа на данните за текущите сензори относно работното състояние на двигателя. Инжекционните клапани съдържат корпус на клапана, в който се помещава магнитна намотка и водач за иглата на дюзата, с магнитна арматура. Когато управляващото устройство прилага напрежение към намотката на магнита, иглата на дюзата се издига нагоре от мястото си на клапана и освобождава прецизно изчислен отвор. Щом напрежението спадне, пружина притиска иглата на дюзата обратно към седалката на клапана и отворът отново се затваря. Дебитът, когато инжекционният клапан е отворен, се определя точно и прецизно при отваряне. За да се инжектира количеството гориво, изчислено за работното състояние, управляващото устройство изчислява времето на отваряне на инжекционния клапан в сравнение с дебита. Това гарантира, че точното количество гориво винаги се впръсква. Дизайнът на седлото на клапана и прецизният отвор гарантират оптималното разпръскване на горивото. Необходимият модел на конусообразно впръскване се получава чрез изпомпване на горивото през накрайник. Solenoid управлява клапана на дюзата за да повлияе на потока на горивото. Движението на клапана е ограничено до около 0,15 mm и периодът на отваряне на клапана варира от около 1,5 до 10 милисекунди (0,0015 до 0,01 секунда).
Горивен инжектор
Тази промяна в времето на отваряне променя количеството гориво, подавано към всеки цилиндър за един цикъл. Времето за отваряне зависи главно от скоростта на въздушния поток и скоростта на двигателя; въпреки това температурата на двигателя и температурата на горивото също имат отношение към необходимото количество гориво, което трябва да бъде доставено. Всички инжектори са електрически свързани паралелно. Когато двигателят е топъл, отварянето на инжектора обикновено се случва веднъж на всеки оборот. Когато двигателят е стартиран студено, честотата на впръскване се увеличава, за да се впръска допълнително гориво. Отварянето и затварянето на инжектора се извършва съответно от соленоид и пружина.По-голямата точност на измерването на горивото става от съществено значение за посрещане на изискванията за по-нисък разход на гориво с по-добри показатели и за постигане на строг контрол на емисиите, поради който в момента се използват няколко инжектора. За прецизното електронно измерване на горивото, подавано към двигателя, основно значение е линейното съотношение между количеството подадено гориво и ширината на импулса в целия му диапазон от максимален (период на повторение на импулса) до нула. Това би означавало незабавно стартиране и спиране на потока, както и линейна връзка между количеството доставено гориво и времето. На практика има изоставане между началото и края на електронния управляващ импулс и действителното пускане и спиране на потока на горивото. Поради това точката на подаване на нула е изместена по време на оста от началото. С изключение на импулси с много къса ширина.
Подаване на гориво спрямо ширина на импулса
Възможно е да се организира линеен поток от началото до края, но без да включва точката на повторение на импулса. В последния момент потокът е непрекъснат, така че всъщност стартът вече не се компенсира от началото.
Разликата между най-късата линейна ширина на импулса и компенсирането се нарича минимална линейна продължителност на инжектирането. Това трябва да е възможно най-малко, за да се увеличи максимално динамичният обхват на подаване на инжектора. Динамичният диапазон се определя като съотношението между максимална и минимална продължителност на инжектирането. В идеалния случай точката на начало трябва да съвпада с точката на нулево предаване, така че динамичният диапазон да стане безкраен.
В рамките на характерните граници на инжектора, максималната продължителност на инжектирането е в основата на функцията на скоростта на въртене на двигателя и броя, (веднъж или два пъти), които инжекторът се задейства за оборот. От друга страна, минималната продължителност на инжектирането се определя до голяма степен от дизайна на инжектора и последващото изместване на характеристиката на подаване. Линейността на инжектирането се подобрява с отношението на силата на задействане към масата, подадена от клапана, както и с подходящото съответствие на електрическите и времевите константи на електромагнитната верига. Тъй като времето, необходимо за затваряне на инжектора, е функция на тока в соленоида в точката на прекъсване на веригата му, грешките при подаване е трудно да се отстранят, когато ширината на импулса е по-малка от необходимата, за да позволи на тока да се изгради до стабилна стойност ,
Стратегиите за впръскване на инжектора могат да бъдат или последователни, което е едно впръскване на всеки два оборота, или едновременно с двоен огън, което е една инжекция за оборот на двигателя. Електронната система за управление е по-проста за едновременно двойно впръскване от тази за последователно впръскване и следователно по-евтина. Стратегията за последователно изстрелване обикновено се използва само за турбокомпресори и други видове двигатели с висока производителност. Те обикновено изискват високи съотношения между максимална и минимална линейна доставка на гориво или голям динамичен диапазон. Това е така, защото инжектирането при тесни ширини на импулса с едновременна двойна система може да причини работа в нелинейния диапазон, което води до лоша управляемост.
Инжекторът Лукас
Инжекторът от серията Lucas D отговаря на всички тези изисквания. Вместо щифт, той използва дискова арматура, задържана на седалката на клапана чрез пружина на бобината и налягането на горивото. Той е проектиран за налягането на горивото от около 170 до 390 kPa и тече от 80 до 400 g / min. Електронното управление захранва соленоид, и когато натрупаната магнитна сила надвишава силата, която упражнява връщащата му пружина плюс хидравличното налягане, арматурата се повдига от уплътнителния пръстен около вентилния отвор, докато не бъде спрян. Отклонението на арматурата е ограничено до разстоянието между седалката на клапана отдолу и шина отгоре.
В. Lucas CAVarmature, 0,5 g.
Стойностите за намотката на соленоида са 2,35 ома за системи с текущ режим и 16,2 ома за работа в режим на напрежение. Някои по-ранни проекти са натрупали отлагания в отворите за подаване на инжектори. Тези отлагания обикновено съдържат въглеродни и въглеводородни смоли и лакове. С натрупването им се наблюдава постепенно преминаване към бедна смес и частично блокиране, което води до прогресивна загуба на мощност, неправилно запалване, скокове и лоша управляемост.
Инжекторите тип “Pintle“ могат да бъдат шумни, от около 57 dB (A) до 62 dB (A) максимум. Но поради ниската маса на пластинчатия клапан на устройството от серия D, нивото на шума е около 9 dB (A) по-тихо, като двигателят работи на място и инжекторите са циклични, намалявайки до около 2 dB (A) при ускорение. Въпреки че течът може да повлияе неблагоприятно както на времената на стартиране на двигателя, така и на емисиите, то със плоския диск на клапата на плочата, разположен върху плоска повърхност в инжектора Lucas, е гарантирано пълното уплътняване. Спреят върху клапана трябва да бъде насочен точно за получаване на ниски емисии на HC при пълно натоварване. С един отвор нормалната форма на впръскване е конус с включен 10 градуса ъгъл.
Алтернативни дюзи.
А. Най-отгоре, три отвора, широкоъгълна конусна струя.
Б. Две отвора за разделяне за глави с 4 клапана. и това е адекватно за повечето приложения. Lucas използва вложки за управление на спрей в дюзата на инжектора, за да произвежда спрейове с различна форма.
Инжекторите Bosch
Леките клапи за инжектиране, използвани в системите Bosch K- и KE-Jetronic, се отварят при относително ниско налягане на горивото от около 325-355 kPa, действайки върху техните глави, като реалната стойност обаче зависи от приложението на двигателя и качеството на горивото. Те вибрират аксиално с честота 1500 Hz за разпръскване на горивото, което непрекъснато се впръсква в колектора. Когато двигателят е спрян, те се връщат на местата си чрез леки пружини. Вибрацията се инициира поради внезапното увеличаване на площ, изложена на налягане на отваряне, тъй като клапанът първо се издига от седалката си. Тъй като това незабавно е последвано от също толкова внезапно локално освобождаване на налягането, той отново се намества. Пълният процес се повтаря циклично, докато запалването не бъде изключено и следователно налягането на инжектиране спадне.
Инжектор за система K-Jetronic.
А. Клапанът е затворен.
B. Клапанът е отворен.
Някои от инжекторите на Bosch са обвити във въздуха (корпуса с въздух) около корпуса на инжектора. Горният му край е свързан с тръба от входящия въздух, а долният му край се отваря към всмукателния колектор около дюзата. Депресията на колектора предизвиква въздушен поток през кожуха около горивния спрей, насочен към всмукателния клапан, който подпомага атомизирането и изпаряването, по-специално с K-и KE-системите за непрекъснато впръскване. Инжекционните клапани са по-тежки за вариантите L-Jetronic и системите Motronic, както и техните връщащи пружини. Това е така, защото те са неразделна част от арматурата на соленоидите, които ги отварят за времеви периоди. Тези соленоиди се захранват от електронното устройство за управление. Повдигачите на клапаните са 0,1 mm, а времената на заемане и освобождаване между 1 и 1,5 ms. След преминаване през филтър в горната част на инжектора, горивото тече надолу и в двете системи през прорези в страните на арматурата в камера в върха на клапана. Следователно повдигането на клапана се ускорява поради,
внезапно излагане на областта на седалката на иглата на налягането при доставка. Яка, разположена към горния край на иглата, ограничава нейния аксиален ход. Атомизацията се подпомага от заземяване на главата на върха на щифта на инжектора L-Jetronic. Инжекторът, използван в системата Motronic, е проектиран да притиска горивната релса директно към горния си край. Иглата използва полиран правилен фланг на върха си, а горивото се разпръсква, докато преминава през прецизния отвор в дюзата. Обикновено се използва повдигане на иглата от 0,1 мм и време на освобождаване 1,0-1,5 ms. Обикновено клапаните за впръскване на Bosch, не се завинтват в колектора. Носовете им и горните краища на телата им са едновременно натиснати в гумени пръстени.В случай на винтова връзка, шестоъгълните накрайници се правят близо до горните краища на инжекторите, за да ги държат в ключ. Гумените пръстени предпазват инжекторите от прекомерни вибрации и ги изолират от топлина, за да се избегне образуването на мехурчета от пара в горивото, тъй като това може да причини трудности при горещо стартиране на двигателя. За да се избегне отлагането на горивен спрей в колекторите, струите са насочени към клапаните във входящите отвори.
Клапи за студен старт. Bosch използват пускови клапани във всичките си многоточкови системи, докато повечето други производители включват електронния контролен блок, за да сигнализират на инжектора за подаване на допълнително гориво, необходимо за студено стартиране. Стартовият клапан на Bosch за системата KE е показан на фигурата. Устройството за L-Jetronic е подобно, но по-компактно. Неговият вход за гориво с филтър, е разположен отстрани на блока, Клапанът за студен старт е показан отворен. соленоидната намотка и арматурата са по-къси, а електрическата връзка се осъществява в горния край на уреда. Те са под формата на инжекционен клапан, но с не толкова сложен дизайн.
Инжекторите могат да се повредят по редица причини
Ако инжекционният клапан е дефектен или не работи правилно, това може да причини следните симптоми на неизправност:
- Увеличен разход на гориво
- Загуба на мощност
- Колебаеща скорост на празен ход
- Лоши показатели на емисиите на отработени газове
Потенциални последващи щети:
- По-кратък експлоатационен живот на двигателя
- Повреда на каталитичния преобразувател
Слаба или счупена пружина за връщане – това не се ремонтира и ще трябва да бъде заменен.
Външни течове на гориво от корпуса на инжектора
Ще причини миризми на гориво вътре и извън автомобила. Изтичащият бензин представлява опасност от пожар. Корпусът на инжектора за гориво е запечатан и не е ремонтируем. Тези инжектори трябва да бъдат заменени.
Защо инжекторите се нуждаят от почистване?
Мръсните и задръстени инжектори могат да причинят класически проблеми с двигателя, слаби изгаряния, груб празен ход, колебание, загуба на мощност и по-високи нива на емисии от неизгорено гориво и въглероден окис. Не е необходимо много ограничение в инжектора, за да се промени въздушно / горивната смес. 10-процентно ограничение в горивния поток на един инжектор за гориво може да бъде достатъчно, за да предизвика грешка. Когато това се случи, неизползваният кислород навлиза в ауспуха и кара датчика за O2 да чете бедна смес (твърде малко газ, твърде много O2). Ако сензорът за O2 чете богата смес, компютърът ще компенсира чрез увеличаване на времето на следващия инжектор (и), за да се запали, което води до прекалено богато състояние на гориво. Тогава емисиите на въглеводороди (поради неизгорено гориво) и емисиите на въглероден окис ще се повишат, които сега получават твърде много гориво. Това е една от причините за отлаганията на въглерод и отломки върху инжекторите и клапаните !! Компютърът може да анализира само комбинираните отработени газове и той осреднява съотношенията въздух / гориво. Един или повече запушени инжектори за гориво ще доведат до, разлика в работата на цилиндрите а компютърът ще компенсира и след това ще доведе до по-богати други цилиндри . Това води до проблеми с управляемостта и емисиите . Повечето клиенти изпитват 10 до 15% подобрение на пробега след почистване на инжекторите и тестване на потока !
Отстраняване на неизправности
Сравнете количеството инжектирано гориво
Използвайки сравняване на цилиндъра и едновременно измерване на отработените газове, количеството на инжектираното гориво може да се сравни въз основа на спада на скоростта и стойностите на HC и CO за отделните цилиндри. В най-добрия случай стойностите ще бъдат еднакви за всички цилиндри. Ако има големи отклонения между стойностите, това може да е поради факта, че не се впръсква достатъчно количество гориво (голямо количество неизгоряло гориво = високи стойности на HC и CO, докато малко неизгорено гориво = ниски стойности на HC и CO). Причината може да е дефектен клапан за инжектиране.
Прочетете и сравнете напрежението и продължителността на импулса
Сигналът за инжектиране може да бъде изобразен с помощта на осцилоскоп. За тази цел свържете измервателната линия към сигналната линия, а другата линия към подходящ заземен щифт. При работещ двигател е възможно да се отчете напрежението и продължителността на импулса (време на отваряне) от диаграмата на сигнала. При отваряне на дроселния клапан продължителността на импулса трябва да се увеличава по време на фазата на ускорение и при постоянна скорост на двигателя (около 3000 оборота в минута) трябва да пада обратно или малко под стойността на празен ход. Резултатите от отделните цилиндри могат да се сравняват един с друг, и това може да даде индикация за потенциални неизправности, например за слабо захранване.
Измерете налягането на горивото и проверете за течове
Други важни тестове са измерване на налягането на горивото, за да се идентифицират други компоненти, които може да са неизправни (горивна помпа, горивен филтър, регулатор на налягането) и да се провери всмукателната и изпускателната система, за да се предотвратят фалшиви резултати от измерванията. Ако сензорът има 2-пинов конектор, най-вероятно това е индуктивен сензор. В този случай може да се определи вътрешното съпротивление, потенциалното късо съединение към и сигналът. За целта извадете щепсела и проверете вътрешното съпротивление на сензора. Ако стойността на вътрешното съпротивление е 200 до 1000 ома (в зависимост от референтната стойност), сензорът е наред. Ако стойността е 0 ома, има късо съединение, а в случай на M Ohm има прекъсване. Изпитването за късо съединение към земя, се извършва с помощта на омметър от свързващ щифт към земята на превозното средство. Стойността на съпротивлението трябва да се стреми към безкрайност. Тестът с помощта на осцилоскоп трябва да доведе до синусоиден сигнал с достатъчна сила. В случай на генератор на Хол, трябва да се тества само напрежението на сигнала под формата на сигнал с квадратна вълна и захранващото напрежение. Това трябва да доведе до сигнал с квадратна вълна в зависимост от скоростта на двигателя. На този етап трябва да повтория, че използването на омметър може да унищожи генератора на Хол.
Проверете непрекъснатостта на кабелната връзка
Проверете непрекъснатостта на кабелната връзка между инжекционните клапани и управляващия блок За да проведете това измерване, издърпайте конектора на контролния блок и проверете отделните кабели на съединителите на инжекционния клапан към контролния блок. Референтна стойност: Прибл. 0 ома.
Проверете кабелната връзка за късо съединение към рамата
С издърпания конектор на контролния блок измерете кабелите от съединителите на инжекционния клапан към контролния блок спрямо земята на автомобила.
Проверете непрекъснатостта на бобините на инжекционния клапан
Проверете непрекъснатостта на бобините на инжекционния клапан. За целта свържете омметъра между двата щифта за връзка. Референтна стойност: Прибл. 15 ома (проверете спецификациите на производителя).
Проверете бобините на инжекционния клапан за късо съединение към рамата
За тази цел проверете непрекъснатостта на всеки отделен свързващ щифт спрямо корпуса на клапана. Референтна стойност:> 30 MOhm. На стационарен тестов стенд е възможно да се тества моделът на пръскане на инжекционните дюзи, когато те са разглобени. В зависимост от производителя на устройството може да е възможно и почистване на инжекционните клапани.
Влошаване и повреда на O-пръстена
Повредата на O-пръстена на горивния инжектор може да причини или изтичане на гориво върху горивната шина или изтичане на вакуум от всмукателния колектор.
Мръсен или задръстен микро филтър за горивен инжектор
Натрупване на корозия / мръсотия
Мръсни или запушени отвори за изпускане на гориво
Повечето мръсни и задръстени инжектори за гориво реагират добре на ултразвуково почистване и се възстановяват до състояние на работоспособност.