Οι ψεκαστήρες, οι οποίοι ελέγχονται με ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες διαθέτουν βαλβίδες ελέγχου και ελατήρια ρύθμισης, τα οποία είναι η αιτία κάποιας αδράνειας στη λειτουργία τους.

Οι πιεζοηλεκτρικοί ψεκαστήρες μπορούν να κατασκευασθούν σε διάφορες μορφές με λιγότερες βαλβίδες ελέγχου και ελατήρια. Επομένως, υπάρχει μείωση του αριθμού και του βάρους των κινούμενων μερών (έως 75%), με αποτέλεσμα τη μείωση της αδράνειας, όσον αφορά στη λειτουργία των ψεκαστήρων, ενώ επιτρέπει την αύξηση της ακρίβειας και της ταχύτητας παροχής καυσίμου. Ως εκ τούτου, τα στοιχεία αυτών των ψεκαστήρων εκτελούν περισσότερες κινήσεις (άνοιγμα - κλείσιμο) από ότι τα συμβατικά συστήματα ψεκασμού, χωρίς κατακερματισμό ή με έναν προψεκασμό μόνο, του ψεκαζόμενου καυσίμου. Αυτό το είδος λειτουργίας στους σύγχρονους ψεκαστήρες είναι ευνοϊκό, για να μειώσει τη φθορά και να αυξήσει την αντοχή των εξαρτημάτων τους. Σήμερα η ανθεκτικότητα των ψεκαστήρων CR εκτιμάται σε περισσότερους από 60 εκατομμύρια κύκλους του κινητήρα. Οι ψεκαστήρες (μπεκ) είναι επομένως ένα κρίσιμο εξάρτημα του σύγχρονου συστήματος ψεκασμού CR, το οποίο καθορίζει πραγματικά τη σωστή/σταθερή λειτουργία των υπόλοιπων εργασιών του συστήματος.

 

 

 

μπεκ

 

 

Υπάρχουν δύο τύποι ψεκαστήρων: ηλεκτρομαγνητικοί ψεκαστήρες (Σχήμα 1), οι οποίοι με βάση την ταχύτητα ενεργοποίησης, επιτρέπουν να κατακερματιστεί η ψεκαζόμενη ποσότητα (δόση) καυσίμου, έως και σε 5 μέρη και οι πιεζοηλεκτρικοί ψεκαστήρες (Σχήμα 2), στους οποίους η δόση μπορεί να κατακερματισθεί, έως και σε 7 μέρη.


 

μπεκΣΧHΜΑ 1

Τομή ενός ηλεκτρομαγνητικού ψεκαστήρα Bosch, που
χρησιμοποιείται σε συστήματα common rail της Ι και ΙΙ
γενιάς
α) μπεκ κλειστό, β) ψεκασμός καυσίμου στο θάλαμο
καύσης:
1 - κανάλι επιστροφής της περίσσειας καυσίμου,
2 - ηλεκτρική σύνδεση, 3 - πηνίο, 4 - άνω ελατήριο
εμβόλου, 5 - έμβολο βαλβίδας, 6 - κάτω ελατήριο
εμβόλου, 7 - βαλβίδα με μπίλια, 8 - κανάλι υψηλής
πίεσης της τροφοδοσίας καυσίμου, 9 - στραγγαλιστική
οπή διαρροής, 10 - στραγγαλιστική οπή εισόδου του
καυσίμου στο θάλαμο ελέγχου, 11 - θάλαμος ελέγχου,
12 - ελατήριο ακροφυσίου ψεκασμού, 13 - κανάλι
τροφοδοσίας καυσίμου του ακροφυσίου,
14 - έμβολο βαλβίδας ελέγχου, 15 - βελόνα ακροφυσίου


 

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ

Για την έρευνα, χρησιμοποιήθηκαν ηλεκτρομαγνητικοί και πιεζο-ηλεκτρικοί ψεκαστήρες της Bosch. Οι ψεκαστήρες εγκαταστάθηκαν σε Mercedes-Benz, Sprinter. Η κατασκευή των ψεκαστήρων, που χρησιμοποιήθηκαν φαίνεται στα σχήματα 1 και 2. Οι ψεκαστήρες είχαν αφαιρεθεί από κατεστραμμένους κινητήρες, ενώ στη συνέχεια είχε γίνει διάγνωση. Ο πίνακας 1 παρουσιάζει συγκεντρωμένα, τις παρατηρήσεις, τα συμπτώματα της βλάβης του οχήματος και τα διανυθέντα χιλιόμετρα, για το συγκεκριμένο τύπο του ψεκαστήρα.

Οι διαγνωστικές μετρήσεις των ηλεκτρομαγνητικών ψεκαστήρων έγιναν σε δοκιμαστήριο EPS200 της Bosch. Οι διαγνωστικές μετρήσεις περιλαμβάνουν μετρήσεις των διαφόρων παροχών του καυσίμου (VL, EM, LL, VE). Οι τιμές θα πρέπει να εμπίπτουν μέσα στα αποδεκτά όρια, για ένα συγκεκριμένο τύπο του ψεκαστήρα. Επιπρόσθετα, οι ψεκαστήρες ελέγχθηκαν για διαρροές. Ολόκληρη η διαγνωστική διαδικασία, στο δοκιμαστήριο, λαμβάνει χώρα αυτόματα.

Οι πιεζοηλεκτρικοί ψεκαστήρες ελέγχθηκαν με τη χρήση του δοκιμαστηρίου EPS845 και την εφαρμογή EPS945 της Bosch. Το πρόγραμμα του δοκιμαστηρίου ελέγχει τον ψεκαστήρα, ως προς τις διαρροές και στη συνέχεια συλλέγει και ενημερώνει, με τη βοήθεια του λογισμικού τα δεδομένα της ποσότητας ψεκασμού στη μνήμη της συσκευής, με τη χρήση μιας ειδικής κωδικοποίησης, (αυτό σημαίνει ότι καταγράφει ένα νέο κωδικό ΙΜΑ).

Θα πρέπει να δώσουμε έμφαση στο γεγονός ότι, οι πιεζοηλεκτρικοί ψεκαστήρες είναι γενικά μη- επισκευάσιμοι (δεν υπάρχει δυνατότητα να αλλαχθούν εξαρτήματα ακόμη). Μόνο ανακατασκευή είναι δυνατή, η οποία αποτελείται από καθάρισμα και την προαναφερθείσα καταγραφή των νέων χαρακτηριστικών της δοσολογίας, στη μνήμη του ψεκαστήρα.

 

 

ψεκαστηραςΣΧHΜΑ 2


Τομή ενός πιεζοηλεκτρικού ψεκαστήρα
Bosch που χρησιμοποιείται σε συστήματα
common rail: 1 - οπή τροφοδοσίας
καυσίμου, 2 - ηλεκτρική σύνδεση,
3 - φίλτρο καυσίμου, 4 - σύνδεση
επιστροφής καυσίμου, 5 - πιεζοηλεκτρική
στοίβα, 6 - ενδιάμεσο πιστόνι, 7 - έμβολο
της βαλβίδας, 8 - ελατήριο εμβόλου
βαλβίδας, 9 - βαλβίδα μεταγωγής,
10 - πλακάκι στραγγαλισμού,11 -
βελόνα ακροφυσίου, 12 - ροδέλα
στεγανοποίησης από χαλκό στο παξιμάδι
συγκράτησης του ακροφυσίου στη
κεφαλή του κινητήρα, 13 - βελόνα
ακροφυσίου.



πινακας



Τυχόν διαρροές δεν επιτρέπουν το ενδεχόμενο περαιτέρω λειτουργίας του ψεκαστήρα. Σε περιπτώσεις όπου ο διαγνωστικός έλεγχος του ψεκαστήρα έδειξε ότι δεν είναι δυνατή περαιτέρω χρήση του ψεκαστήρα, αυτός αποσυναρμολογήθηκε και τα εξαρτήματα ακριβείας, υποβλήθηκαν σε μικροσκοπική παρατήρηση/έλεγχο.



       


 

 

Σχήμα 3. Ζημιά στο έμβολο ενός ηλεκτρομαγνητικού ψεκαστήρα: εσοχή, αυλάκι με ένα ορατό αποτύπωμα της διάβρωσης



MICROSCOPIC OBSERVATION / ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΚΗ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ

Η μικροσκοπική εξέταση πραγματοποιήθηκε με οπτικό μικροσκόπιο Zeiss Neophot 2.

Οι μικροσκοπικές παρατηρήσεις έγιναν κυρίως στις εξωτερικές επιφάνειες των εμβόλων, στις βελόνες, τα άκρα οπών ή εξαρτημάτων και τις βαλβίδες ελέγχου των κατεστραμμένων ψεκαστήρων.

Το Σχήμα 3 δείχνει ένα τυπικό έμβολο ηλεκτρομαγνητικού ψεκαστήρα με ζημιά.



     


Σχήμα 4. Ζημιά στη βελόνα ενός πιεζοηλεκτρικού ψεκαστήρα: κατά μήκος εσοχή, σπηλαίωση με εκδορές


Η ζημιά αυτή είναι συνήθως μικρές αυλακώσεις και εσοχές στην επιφάνεια του εμβόλου, που προκαλείται από την παρουσία μηχανικών ακαθαρσιών, συνήθως ρινίσματα. Όπως μπορεί να φανεί, αυτές είναι τοπικές ζημιές, οι οποίες δεν καλύπτουν ολόκληρη την επιφάνεια του εμβόλου. Οι ζημιές στις βελόνες των πιεζοηλεκτρικών ψεκαστήρων έχουν επίσης ένα παρόμοιο τοπικό χαρακτήρα (βλέπε σχήμα 4). Στη παρούσα περίπτωση αυτές είναι ήσσονος σημασίας σκασίματα γρατσουνιές και σπηλαιώσεις. Ένας άλλος τύπος βλάβης είναι χαρακτηριστικός για τον έλεγχο και την ενεργοποίηση των βαλβίδων.



 

Σχήμα 5. Σπηλαιώσεις με διάβρωση στην άκρη της οπής της βαλβίδας υπερχείλισης σε ένα πιεζοηλεκτρικό ψεκαστήρα


Στο Σχήμα 5 μπορεί κανείς να δει σαφώς τη διαδικασία της σπηλαίωσης, που ξεκίνησε στην άκρη του ανοίγματος της βαλβίδας, σε ένα πιεζοηλεκτρικό ψεκαστήρα. Η συνέπεια αυτού του φαινομένου είναι η επιδείνωση της στεγανότητας του ψεκαστήρα, με το καύσιμο υπό υψηλή πίεση να προκαλεί υπερβολική ροή, μέσω της οπής υπερχείλισης του ψεκαστήρα. Παρόμοιοι τύποι ζημιών έχουν ως αποτέλεσμα τη δυσκολία της εκκίνησης του κινητήρα και την κακή λειτουργία στο ρελαντί.



Σχήμα 6. Ανεπτυγμένες σπηλαιώσεις στις άκρες των οπών της βαλβίδας υπερχείλισης σε ένα ψεκαστήρα με ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα.

 

Το Σχήμα 6 παρουσιάζει βλάβη σπηλαίωσης της οπής, πάνω στη ροή της βαλβίδας, σε μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα ψεκασμού. Επίσης, στην περίπτωση αυτού του είδους της βλάβης ο ψεκαστήρας δεν είναι σε θέση να δώσει μια αρκετά μεγάλη (ικανοποιητική) ποσότητα καυσίμου, με αποτέλεσμα δυσκολίες κατά την εκκίνηση και μη ομοιόμορφη εργασία του κινητήρα.


  


Σχήμα 7. Παρουσίαση ενός κατεστραμμένου πιεζοηλεκτρικού ψεκαστήρα CR: εμφάνιση μετά την αφαίρεση,
εμφάνιση μετά τoν καθαρισμό - ορατός αποχρωματισμός, που προκαλείται από την επίδραση των υψηλών θερμοκρασιών


Η μείωση της παροχής του ψεκασμού έχει ως αποτέλεσμα τη λειτουργία με συνθήκες φτωχού μείγματος καυσίμου-αέρα. Η αύξηση της ποσότητας του οξυγόνου σε σχέση με την ποσότητα του καυσίμου συνοδεύεται από την αύξηση της ταχύτητας και της θερμοκρασίας της καύσης. Αυτό επιβεβαιώνεται από τις παρατηρήσεις – μερικοί από τους κατεστραμμένους ψεκαστήρες είχαν σαφή σημάδια υπερθέρμανσης.

Το σχήμα 7 δείχνει ότι η άκρη ενός πιεζοηλεκτρικού ψεκαστήρα έχει υπερθερμανθεί.

 

 


Σχήμα 8. Θερμικός αποχρωματισμός της βελόνας του πιεζοηλεκτρικού ψεκαστήρα



Το Σχήμα 8 δείχνει σαφώς ένα ορατό θερμικό αποχρωματισμό στη βελόνα του παραπάνω ψεκαστήρα.
• Οι τριβολογικές ζημιές στους ψεκαστήρες CR είναι τοπικές και μπορεί να προκληθούν ακόμη και από μια μικρή ποσότητα προσμίξεων.
• Οι σπηλαιώσεις συνήθως παρουσιάζονται κυρίως στα κοιλώματα των βαλβίδων ελέγχου.
• Η βλάβη της βαλβίδας επιστροφής προκαλεί μείωση στην ποσότητα του καυσίμου που ψεκάζεται στην πραγματικότητα, και μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα ένα φτωχότερο μίγμα αέρα-καυσίμου. Η καύση των φτωχών μιγμάτων προκαλεί την υπερθέρμανση των άκρων του ψεκαστήρα.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Τυπικά συμπτώματα βλάβης στους ψεκαστήρες καυσίμου στα συστήματα ψεκασμού common-rail είναι η κακή λειτουργία στο ρελαντί και η δυσκολία στην εκκίνηση του κινητήρα. Βλάβη στους ψεκαστήρες καυσίμου μπορεί να είναι: η τριβολογική φθορά, τα σκασίματα, η σπηλαίωση και η θερμική ζημιά.

 

 

Πηγή: autospecialist.gr