Kontrola i naprawa wtryskiwaczy

©

Udostępnij:

Aby spełnić najnowsze normy emisji spalin, producenci osprzętu do silników Diesla jednogłośnie stwierdzili, że konieczne jest zwiększenie dokładności rozpylania paliwa. Ze względu na ograniczone możliwości związane z przemodelowaniem dyszy wtryskiwacza skutecznym sposobem okazało się zwiększanie ciśnienia wtrysku.

Na porządku dziennym są silniki wyposażone w układ wtryskowy typu Common Rail pracujący z ciśnieniem roboczym na poziomie 1500 czy nawet 1800 barów. Tak wysokie ciśnienie wtrysku niesie za sobą konieczność produkcji podzespołów układu wtryskowego z zachowaniem szczególnych wymogów wymiarowych i czystościowych.

Jeśli chodzi o pompę wysokociśnieniową, najczęstszym błędem jest niewłaściwy dobór materiału oraz kształtu bieżni w sekcji tłoczącej skutkujący łuszczeniem się jej podczas pracy (swego czasu dość powszechny przypadek w silnikach Forda TDCi). W przypadku uszkodzenia pompy wysokiego ciśnienia (zacierania się rolek tłoczących) na bieżni powstają opiłki, które są transportowane z paliwem do listwy zasilającej i dalej do wtryskiwaczy. Jedynym rozwiązaniem tego problemu jest wymiana pompy wysokiego ciśnienia oraz dokładne oczyszczenie układu paliwowego na odcinku od pompy do samych wtryskiwaczy, z wtryskiwaczami włącznie. Wtryskiwacze – nawet te ze starych silników Diesla – są wykonane z tak dużą precyzją, że już jeden opiłek może zadziałać niszcząco. W przypadku zaobserwowania opiłków w paliwie dostarczanym do wtryskiwaczy wina leży praktycznie zawsze po stronie pompy, ponieważ przed nią zamontowany jest filtr paliwa, który wyłapuje wszystkie nieczystości w nim zawarte.

WARTO WIEDZIEĆ
Historia ciśnienia wtrysku w silnikach Diesla
do 100 barów: cel na początku prac rozwojowych w 1922 r.
ponad 100 barów: pierwsza seryjna pompa rzędowa (ciężarówka MAN, 1927 r.)
300 barów: pompa rozdzielaczowa VE (VW Golf D, 1975 r.)
900 barów: pompa rozdzielaczowa z tłokiem osiowym (Audi 100 TDI, 1989 r.)
1500–1750 barów: promieniowa, wielotłoczkowa pompa wtryskowa VP 44 (Opel Vectra, Audi A6 2.5 TDI, 1996 r.; BMW320d, 1998 r.)
1350 barów: Common Rail (Alfa-Romeo 156 2.4 JTD, 1997 r.)
2050 barów: pompowtryskiwacz (VW Passat TDI, 1998 r.)
ponad 2000 barów: Common Rail z wtryskiwaczami piezoelektrycznymi (pierwsze zastosowanie: Audi A6 3.0 TDI, 2003/2004 r.)
2500 barów: system Common Rail CRS3-25 (od 2014 r. stosowany seryjnie)

Kontrola wtryskiwaczy

Działanie wtryskiwaczy powinno być kontrolowane w kilku przypadkach. Pierwszym z nich są objawy zewnętrzne polegające na emitowaniu dymu z rury wydechowej samochodu. Kolor dymu może wstępnie wskazać rodzaj niedomagania wtryskiwacza. Niebieskie zadymienie spalin najczęściej świadczy o tym, że wtryskiwane do cylindra paliwo nie jest całkowicie spalane. Dzieje się tak na przykład podczas „lania wtryskiwacza”, czyli wtedy, kiedy jest on uszkodzony i nie rozpyla paliwa, tylko wstrzykuje do cylindra jego strużkę. Najczęściej osiada ona na ściankach cylindra i gwałtownie odparowuje, generując niebieski dym. Resztki paliwa są spalane. Wtryskiwacz, który „leje” paliwo, zamiast je wtryskiwać, jest o tyle groźny dla silnika, że może spowodować wypalenie dziur w tłoku na skutek lokalnego zwiększania temperatury strugi paliwa. Tego typu uszkodzenie wtryskiwacza będzie także sprawiało spore kłopoty podczas uruchamiania samochodu – szczególnie w okresie zimowym. Świadczy o nim też znaczne zmniejszenie mocy silnika i ogólne pogorszenie osiągów samochodu.

Wtryskiwacz piezoelektryczny
Wtryskiwacz piezoelektryczny. Dzięki technologii piezoelektrycznej możliwe jest osiągnięcie ciśnienia wtrysku nawet na poziomie 3000 barów. Problemem jest jednak fakt, że jest to wtryskiwacz wyjątkowo trudny w naprawie. Źródło: Raven Media – Maciej Blum

Innym wskazaniem do kontroli wtryskiwaczy jest przebieg samochodu, czyli przebieg samych wtryskiwaczy. Zazwyczaj nie sprawdza się ich, dopóki samochód pracuje bez zarzutu. Może się jednak zdarzyć, że choć układ wtryskowy działa prawidłowo, nie dotyczy to samych wtryskiwaczy. Powinny być więc one kontrolowane, a nawet czyszczone po każdym uszkodzeniu jakiegokolwiek komponentu znajdującego się między filtrem paliwa a wtryskiwaczem, choć tego typu usterki zazwyczaj kończą się całkowitym uszkodzeniem wtryskiwaczy. W tym wypadku konieczna jest ich wymiana lub naprawa, a przy okazji pełna kontrola za pomocą odpowiedniego oprzyrządowania.

Aparatura do obsługi wtryskiwaczy różni się w zależności od rodzaju wtryskiwacza podlegającego kontroli i jej zakresu. Wtryskiwacze spotykane jeszcze w silnikach Diesla z wtryskiem pośrednim mają ciśnienie otwarcia na poziomie 100–150 barów, więc do ich testowania używa się innego sprzętu niż do wtryskiwaczy sterowanych elektrycznie i mających ciśnienie wtrysku na poziomie 1500–1800 barów.

PRZYGOTOWANIE STANOWISKA TESTOWEGO
Kontrola wtryskiwaczy
1. Podczas kontroli wtryskiwaczy najważniejsze jest zachowanie sterylności, dlatego konieczne jest sprawdzenie czystości dyszy. W przypadku jej zabrudzenia należy wyczyścić ją za pomocą myjki ultradźwiękowej lub miękkiej szczotki drucianej, jednak w tym drugim przypadku należy ominąć końcówkę dyszy, aby jej nie uszkodzić.
2. Do komory wtryskowej oraz zbiornika urządzenia należy wlać płyn kalibracyjny, po czym urządzenie należy przypiąć do sieci sprężonego powietrza z ciśnieniem 5–10 barów.
3. Kolejnym krokiem jest zamontowanie wtryskiwacza w uchwycie. Po unieruchomieniu samego wtryskiwacza należy go podłączyć do zasilania płynem oraz do sterowania elektrycznego. Niektóre urządzenia są wyposażone w dostawkę pozwalającą na mierzenie ilości paliwa przedostającego się do przelewów zwrotnych
4. Po zamontowaniu wtryskiwacza można przystąpić do testu. W tym miejscu zaczynają się wyraźne różnice między urządzeniami. Niektóre z nich potrafią samoczynnie rozpoznać rodzaj zamontowanego wtryskiwacza i odpowiednio wysterować jego zasilanie, a inne wymagają ręcznego ustalenia typu wtryskiwacza.
5. Podczas testu kontrolowane jest rozpylanie, czyli kształt i jakość strumieni wydobywających się z dyszy. Dodatkowo sprawdza się szczelność wtryskiwacza przez kontrolę upływności ciśnienia w stronę przewodów przelewowych. Podczas normalnego sterowania testuje się także ilość paliwa przepływającego przez przelewy. Ma to znaczenie porównawcze podczas kontroli kilku wtryskiwaczy tego samego silnika i pozwala na określenie, który z nich jest uszkodzony.

TOP w kategorii


#Silnik i układ napędowy

Wtrysk paliwa wtryskiwacze układ wtryskowy



Co sprawdza się we wtryskiwaczach?

We wtryskiwaczach o niskich wartościach ciśnienia otwarcia, czyli takich, które pracują w silnikach starej generacji o wtrysku pośrednim i bezpośrednim, testowane jest ciśnienie otwarcia wtryskiwacza oraz jakość rozpylania, czyli kształt stożka rozpylonego paliwa, a także dokładność rozpylenia. W tych wtryskiwaczach ilość paliwa wtryskiwanego w jednym cyklu regulowana jest przez pompę wtryskową, w związku z czym nie sprawdza się wydajności objętościowej ani ilości paliwa zwracanego przewodem przelewowym.

Wtryskiwacze takie można sprawdzać dość prymitywnymi urządzeniami, co nie znaczy, że test będzie nierzetelny. Pierwszym jest urządzenie typu „PRW-2” (lub odpowiednik innego producenta, np. Bosch EPS 100, Beta 960PMC) służące do testowania ciśnienia otwarcia oraz rozpylenia paliwa. Tester ten składa się z dźwigni napędzającej pompkę tłoczącą olej napędowy ze zbiornika do przewodu zasilającego wtryskiwacz. Na drodze paliwa zainstalowany jest manometr, z którego można odczytać ciśnienie w chwili otwarcia wtryskiwacza oraz przyrost ciśnienia. W trakcie testu można także zbadać prawidłowość pracy wtryskiwacza przez ocenę „skrzypienia” („chrypienia”) wtryskiwacza podczas otwierania. Zakres ciśnień użytecznych w tego typu narzędziu wynosi od 0 do 400 lub 600 barów.

Co naprawiać, a czego już nie

Wtryskiwacze elektromagnetyczne w większości przypadków dają się naprawić przez wymianę elementów uszkodzonych. W przypadku wtryskiwaczy piezoelektrycznych producenci są zdania, że ich naprawiać się nie powinno. Wynika to właśnie z rygorów stawianych przez precyzję wykonania oraz wymaganą czystość montażu. Ich ewentualna naprawa musi się odbywać w warunkach najwyższej higieniczności.

Ze względu na skomplikowaną budowę wtryskiwaczy elektromagnetycznych wśród producentów można zaobserwować trend polegający na stosowaniu hydraulicznego wzmocnienia ciśnienia wtrysku we wtryskiwaczach elektromagnetycznych.

W 2007 r. wprowadzono do produkcji czwartą generacją układu Common Rail do samochodów ciężarowych, która w Europie jest dostępna od 2011 r. Nowością było zastosowanie hydraulicznego układu wzmacniania ciśnienia we wtryskiwaczach (HADI – Hydraulically Amplified Diesel Injector – wtryskiwacz ze wzmocnieniem hydraulicznym). W tym układzie pompa wtryskowa generuje mniejsze ciśnienie niż układy wtrysku trzeciej generacji. Najwyższe ciśnienie jest wytwarzane we wtryskiwaczu i wynosi od 2200 do 2500 barów. Proces tworzenia ciśnienia przebiega więc dwustopniowo – najpierw w pompie, a następnie we wtryskiwaczu.

Wtryskiwacze typu HADI wykorzystują specjalny tłok, który zwiększa ciśnienie nawet do 2500 barów, czyli do poziomu osiąganego przez wtryskiwacze piezoelektryczne. Ma to niebagatelne znaczenie, jeśli chodzi o żywotność pompy wysokiego ciśnienia oraz możliwość odchudzenia elementów układu zasilania.

Układ zasilania Common Rail
Układ zasilania Common Rail CRS3-20/-25 z wtryskiwaczami piezoelektrycznymi. Źródło: Robert Bosch

Urządzenia kontrolne

Na rynku dostępnych jest szereg urządzeń bardziej zawansowanych, pozwalających kontrolować wtryskiwacze pracujące w układach Common Rail, czyli wtryskiwacze sterowane elektrycznie.

Przykładem urządzeń do testowania takich wtryskiwaczy są testery EPS 118 lub EPS 205 produkowane przez firmę Bosch oraz YDT-35 produkowany przez firmę Hartridge, a na naszym rynku oferowany przez Delphi. Za ich pomocą można skontrolować praktycznie wszystkie parametry wtryskiwacza, tj. rozpylenie paliwa, ciśnienie, szczelność przelewów, a także własności elektryczne. Ze względu na fakt, że są to urządzenia precyzyjne i pracujące przy wysokich ciśnieniach, stosuje się w nich zamiast oleju napędowego – jak ma to miejsce w urządzeniach ręcznych – płyn do kalibracji zgodny z normą ISO 4113.

Procedura pomiaru przewiduje napełnienie urządzenia płynem kalibracyjnym tak, aby w komorze wtryskowej nie było pęcherzyków powietrza. Po zamontowaniu w uchwycie wtryskiwacza i podłączeniu przewodu hydraulicznego oraz przewodów sterujących można rozpocząć test. Testowana jest jakość rozpylenia płynu, co polega na ocenie wizualnej kształtów jego stożków. Wtryskiwacz jest także sprawdzany elektrycznie pod kątem uszkodzenia cewek w elektromagnesie lub usterek stosów piezoelektrycznych.

Dodatkową wartością, jaką można zmierzyć, jest stopień szczelności wtryskiwacza, czyli sprawdzenie, czy płyn nie przedostaje się z układu ciśnieniowego do przelewów w czasie, kiedy wtryskiwacz nie jest zasilany. W przypadku nieszczelności możliwe jest określenie jej skali.

Kontrola przelewów w czasie, gdy wtryskiwacz jest normalnie sterowany, może pomóc w określeniu, czy wymaga on naprawy. Kontrola taka odbywa się na zasadzie porównania z wartościami przelewów innych wtryskiwaczy pracujących w danym silniku. Kontrola przelewów jest często stosowana jako pierwszy krok diagnostyczny w przypadku układów wtryskowych.

Zasady czyszczenia wtryskiwaczy przed testem

Przed testem wtryskiwacz powinien być dobrze oczyszczony, co zapobiegnie zanieczyszczeniom płynu kalibracyjnego i samego urządzenia. Większe zanieczyszczenia należy usunąć mechanicznie za pomocą szczotki z drutu mosiężnego lub stalowego, przy czym należy szczególnie uważać, aby nie czyścić szczotką dyszy, ponieważ można łatwo uszkodzić otwory wtryskowe. Do czyszczenia w myjce ultradźwiękowej Bosch zaleca użycie środka typu „Tickopur TR13”, który nie zawiera krzemianów i ma właściwości deemulgujące oraz antykorozyjne. Dyszę wtryskiwacza zanurza się w płynie myjącym i czyści w temperaturze 60–70°C. Po 15 minutach należy wyjąć ją z kąpieli myjącej i przedmuchać sprężonym powietrzem, po czym schować do pojemnika z wieczkiem, co zabezpieczy dyszę przed osiadaniem kurzu i pyłów znajdujących się w powietrzu.

Pompy wtryskowe

Pompy w trakcie eksploatacji ulegają zużyciu. Szczególnie niekorzystne dla pomp jest stosowanie paliwa zawierającego zabrudzenia, ponieważ może to doprowadzić do uszkodzenia mechanicznego pompy. Diagnostyka jest realizowana na stołach probierczych. Określenie parametrów pompy w trakcie testu na stole umożliwia ocenę, które elementy są zużyte i podlegają wymianie. Minimalne ciśnienie pozwalające na rozruch silnika generowane przez pompę wysokiego ciśnienia to ok. 180 barów; w nowych samochodach ciśnienie to wynosi już ok. 250 barów. Jeżeli ciśnienie jest wystarczająco wysokie, a sterownik generuje błąd dotyczący zbyt niskiego ciśnienia, to przyczyna leży poza układem paliwowym. W takim przypadku należy sprawdzić ciśnienie i wydatek pompy paliwa. Poprawny wynik jest różny dla różnych pomp i układów wtryskowych.

Aby przystąpić do kontroli, najpierw trzeba się zaopatrzyć w specyfikację techniczną danej pompy oraz modelu samochodu. Jeśli wartości nominalne nie zostaną osiągnięte, to należy sprawdzić drożność przewodów paliwowych i filtra paliwa. Po sprawdzeniu drożności pompy paliwa należy sprawdzić samą pompę. Test ten można wykonać, mierząc podciśnienie generowane przez pompę. Wartość zerowa oznacza, że problem leży w nieszczelności pompy.

Kolejnym krokiem podczas diagnostyki jest sprawdzenie zaworów oraz czujników ciśnienia na szynie zasilającej. Dość często błędna informacja o niskim ciśnieniu jest efektem uszkodzenia czujnika albo jego nieprzypisania po wymianie. W takim przypadku sterownik nie wie, że w układzie zainstalowany jest nowy czujnik lub zawór i przyjmuje wartości zastępcze. Po dokonaniu jakiejkolwiek naprawy konieczne jest sprawdzenie, czy pompa i wtryskiwacze działają w prawidłowy sposób. Do tego konieczne jest sprawdzenie wartości sterowania zaworem na szynie zasilającej oraz wartości ciśnienia wskazywanych przez czujnik.

Udostępnij:

Drukuj





Maciej Blum



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również