Wtryskiwacze do kontroli

Robert Bosch
Maciej Blum
1.7.2016

W każdym silniku Diesla przychodzi taka chwila, że konieczne staje się skontrolowanie działania 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 wypalanie dziur w tłoku na skutek lokalnego zwiększania temperatury przez strugę paliwa. Tego typu uszkodzenie wtryskiwacza także będzie sprawiało spore kłopoty podczas uruchamiania samochodu – szczególnie w okresie zimowym. Zauważalne jest także znaczne zmniejszenie mocy silnika i ogólne pogorszenie osiągów samochodu.

Innym wskazaniem do kontroli wtryskiwaczy jest przebieg samochodu, czyli przebieg samych wtryskiwaczy. Zazwyczaj nie sprawdza się ich dopóki samochód jeździ, jednak mimo prawidłowej pracy zdarzyć się może, że nie pracują one prawidłowo. Wtryskiwacze powinny być więc 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 używa się do nich innego sprzętu niż do wtryskiwaczy sterowanych elektrycznie i mających ciśnienie wtrysku na poziomie 1500–1800 barów.

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 także wydajności objętościowej ani ilości paliwa zwracanego przewodem przelewowym.
Wtryskiwacze takie można sprawdzać dość prymitywnymi urządzeniami, co nie znaczy, że test będzie nierzetelny. Pierwszym urządzeniem do testowania takich wtryskiwaczy, które może przyjść na myśl 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 to 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 czystości.
Ze względu na skomplikowaną budowę wtryskiwaczy elektromagnetycznych zaobserwować można trend producentów, 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.

Urządzenia kontrolne

Na rynku dostępnych jest szereg urządzeń bardziej zawansowanych, pozwalających skontrolować 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 parametry elektryczne wtryskiwacza. 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 stożków rozpylanego płynu. 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 określenie, 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 wtryskiwacz wymaga interwencji, czy też nie. Kontrola taka odbywa się na zasadzie porównania z innymi wtryskiwaczami wymontowanymi z tego samego silnika.

Zasady czyszczenia wtryskiwaczy przed testem

Przed testem wtryskiwacz powinien być dobrze oczyszczony, co zapobiegnie zanieczyszczeniom płynu kalibracyjnego i samego urządzenia. Grubsze 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 się 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.

 

Przygotowanie stanowiska testowego

Kontrola wtryskiwaczy
  1. Podczas kontroli wtryskiwaczy najważniejsza jest zachowanie sterylności, dlatego konieczne jest sprawdzenie czystości dyszy. W przypadku jej zabrudzenia należy wyczyścić ją przy pomocy 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 z tego samego silnika i pozwala na określenie, który z nich jest uszkodzony.

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, jakie elementy są zużyte i muszą ulec 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 w diagnozie jest sprawdzenie zaworów oraz czujników ciśnienia na szynie zasilającej. Dość częstym przypadkiem błędu mówiącego o niskim ciśnieniu jest uszkodzenie czujnika, albo jego nieprzypisanie 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.

O Autorze

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę