Piezoelektrični injektor naspram injektora s izravnim ubrizgavanjem: tehnički vodič

Mlaznice za gorivo u modernim motorima: od izravnog ubrizgavanja do piezoelektričnog pokretanja

Injektor za gorivo je komponenta koja uvodi gorivo u proces izgaranja s preciznim vremenskim podešavanjem, kontroliranom količinom raspršivača i spektrom kapljica optimiziranim za brzo miješanje i potpuno izgaranje. Evolucija tehnologije brizgaljki tijekom posljednja tri desetljeća -- od jednostavnog ubrizgavanja kroz otvor preko ranog izravnog ubrizgavanja do trenutne generacije piezoelektričnih brizgaljki sposobnih za višestruka ubrizgavanja po ciklusu pri tlaku ubrizgavanja iznad 2500 bara -- bila je potaknuta sve zahtjevnijim propisima o emisijama, ciljevima uštede goriva i potragom za većom specifičnom izlaznom snagom iz motora s manjim obujmom.

Izravno ubrizgavanje i piezoelektrično ubrizgavanje nisu konkurentne alternative -- one predstavljaju dvije razine iste tehnološke hijerarhije. Piezoelektrični injektor je vrsta injektora s izravnim ubrizgavanjem koji koristi piezoelektrični aktuator umjesto solenoida za upravljanje igličastim ventilom. Izravno ubrizgavanje je kontekst aplikacije; piezoelektrična aktivacija je mehanizam koji omogućuje izvođenje izravnog ubrizgavanja s najvećim učinkom.

Razumijevanje načina na koji svaka tehnologija radi, zašto piezoelektrično aktiviranje pruža prednosti performansi u odnosu na izravno ubrizgavanje pogonjeno solenoidima i koje su praktične implikacije na performanse motora, dijagnostiku i popravak daje temelj za informirane odluke u dizajnu motora, odabiru vozila i servisu.

Injektor s izravnim ubrizgavanjem : Principi, pritisak i formiranje raspršivača

Injektor s izravnim ubrizgavanjem ubrizgava gorivo izravno u komoru za izgaranje, a ne u usisni otvor iznad usisnog ventila. Ova fundamentalna razlika u mjestu ubrizgavanja -- komora za izgaranje naspram usisnog otvora -- omogućuje niz značajki sustava izgaranja koje ubrizgavanje otvora ne može pružiti, uključujući stvaranje homogenog punjenja pri visokim tlakovima ubrizgavanja, slojevito punjenje pri djelomičnom opterećenju (u sustavima s izravnim ubrizgavanjem benzina dizajniranim za ovaj način rada), hlađenje punjenja isparavanjem goriva izravno u komori za izgaranje i preciznu kontrolu ubrizganog goriva ciklus po ciklus masa neovisna o dinamici usisne grane.

Izravno ubrizgavanje benzina (GDI)

U benzinskim motorima s izravnim ubrizgavanjem (GDI), gorivo se ubrizgava pri tlaku koji se obično kreće od 100 bara do 350 bara u modernim sustavima, a neki napredni motori koriste tlakove do 500 bara. Visoki tlak ubrizgavanja stvara finu kapljicu spreja koja se brzo raspršuje u vrućem, komprimiranom punjenju unutar cilindra. Isparavanje kapljica goriva izravno u komori za izgaranje apsorbira toplinu iz punjenja, smanjujući temperaturu punjenja i dopuštajući veće omjere kompresije (koji poboljšavaju termodinamičku učinkovitost) bez pojave abnormalnog izgaranja (udara) koji bi ograničio omjer kompresije u ekvivalentnom motoru s ubrizgavanjem preko otvora.

GDI sustave ubrizgavanja karakterizira njihova isporuka tlaka ubrizgavanja (putem visokotlačne pumpe za gorivo koju pokreće bregasto vratilo), broj događaja ubrizgavanja po ciklusu (koji se progresivno povećao s jednog ubrizgavanja na pet ili više u sustavima trenutne generacije) i geometrija raspršivanja mlaznice injektora -- bilo da se radi o uzorku s više rupa koji proizvodi diskretne raspršivače, vrtložni injektor koji proizvodi raspršivač šupljeg konusa, ili noviji dizajn ventila s iglom koji se otvara prema van.

Dizel Common Rail izravno ubrizgavanje

Dizelsko izravno ubrizgavanje preko common rail sustava dominantna je arhitektura dizelskog ubrizgavanja u osobnim automobilima, lakim gospodarskim vozilima, a sve više iu teškim primjenama. Common rail pohranjuje gorivo pri ciljanom tlaku ubrizgavanja (u rasponu od 1600 bara u ranim sustavima do 2700 bara u sadašnjoj generaciji sustava za teške uvjete rada) u zajedničkom volumenu akumulatora -- tračnici -- iz kojeg pojedinačne mlaznice crpe gorivo. Visokotlačno skladištenje u tračnici odvaja tlak ubrizgavanja od brzine motora, dopuštajući korištenje maksimalnog tlaka ubrizgavanja u bilo kojoj radnoj točki motora umjesto da bude ograničen na uvjete velike brzine kao u prethodnim sustavima ubrizgavanja pumpa-linija-mlaznica.

Common rail dizelske mlaznice moraju raditi pouzdano u rasponu tlaka od stanja mirovanja do vršnog tlaka pri punom opterećenju, otvarati i zatvarati igličasti ventil s vremenom odziva u rasponu od mikrosekunde do milisekunde kako bi se postiglo precizno vrijeme i trajanje ubrizgavanja i održavala točnost količine ubrizgavanja tijekom milijuna događaja ubrizgavanja s minimalnim pomakom u performansama. Ovi zahtjevi zahtijevaju precizne proizvodne tolerancije, najkvalitetnije materijale i mehanizam za aktiviranje koji može zadovoljiti zahtjeve vremena odziva i sile u cijelom radnom rasponu.

Igličasti ventil injektora i formiranje spreja

Igličasti ventil na vrhu tijela mlaznice je element koji kontrolira protok goriva iz visokotlačnog sustava goriva u komoru za izgaranje. Kada se igla podigne sa svog sjedišta, visokotlačno gorivo teče kroz volumen vrećice na vrhu mlaznice i izlazi kroz određeni broj rupa (obično 5 do 10 u modernim dizelskim mlaznicama, 3 do 12 u GDI mlaznicama) kao mlazovi velike brzine koji se raspršuju u fine kapljice kroz turbulentno raspadanje i aerodinamičku interakciju s gustim zrakom punjenja u cilindru.

Podizanje igličastog ventila, brzina otvaranja i zatvaranja i razlika tlaka u otvorima mlaznice u trenutku otvaranja utječu na početnu raspodjelu veličine kapljica, prodiranje raspršivača (koliko daleko putuju mlaznice raspršivača prije nego što izgube zamah i pomiješaju se s punjenjem) i količinu goriva ubrizganog po događaju. Mehanizam za pokretanje injektora -- bilo solenoidni ili piezoelektrični -- izravno kontrolira brzinu i točnost kretanja igličastog ventila, što ga čini ključnom odrednicom kvalitete ubrizgavanja.

Aktivacija solenoida u brizgaljkama s izravnim ubrizgavanjem

Većina injektora s izravnim ubrizgavanjem koji su danas u upotrebi koristi solenoidni ventil kao mehanizam za pokretanje. Solenoidni injektor je dominantan dizajn od uvođenja common rail ubrizgavanja 1990-ih i ostaje najčešće proizvedeni tip injektora s izravnim ubrizgavanjem na globalnoj razini.

Kako radi solenoidni injektor

U dizelskim brizgaljkama s zajedničkim vodom koje pokreće solenoid, igličasti ventil ne pokreće izravno solenoid. Umjesto toga, solenoid upravlja malim kontrolnim ventilom (dvosmjernim ili trosmjernim kontrolnim ventilom) u visokotlačnom krugu goriva unutar tijela mlaznice. Kontrolni ventil upravlja tlakom u hidrauličkoj kontrolnoj komori iznad igle, koja upravlja hoće li neto hidraulička sila na iglu biti usmjerena prema sjedištu (igla zatvorena, ubrizgavanje zaustavljeno) ili dalje od sjedišta (igla otvorena, ubrizgavanje u tijeku).

Kada je solenoid pod naponom, otvara kontrolni ventil, ispuštajući tlak iz upravljačke komore na povratak (niski tlak). Razlika tlaka između kontrolne komore i tlaka mlaznice djeluje prema gore na iglu, podiže je iz njezina sjedišta i pokreće ubrizgavanje. Kada je solenoid bez napona, kontrolni ventil se zatvara, tlak se ponovno uspostavlja u upravljačkoj komori, a igla se vraća u svoje sjedište pod kombiniranim djelovanjem hidrauličke povratne sile i iglene opruge. Trajanje ubrizgavanja stoga je razdoblje između uključivanja i isključivanja solenoida, a ubrizgana količina određena je integralom brzine protoka kroz to vrijeme.

Inherentno ograničenje pokretanja solenoida u izravnom ubrizgavanju je mehaničko vrijeme odziva sustava solenoid-ventil-igla. Solenoidnim elektromagnetima je potrebno vrijeme za stvaranje i kolapsiranje magnetskog polja, a krug hidrauličkog pojačanja dodaje dodatnu odgodu između pokretanja solenoida i odziva igličastog ventila. Ovo ograničava minimalno moguće trajanje ubrizgavanja i minimalni razmak između uzastopnih ubrizgavanja, ograničavajući broj događaja ubrizgavanja koji se mogu izvesti unutar jednog ciklusa motora pri velikim brzinama motora.

Piezoelektrični injektor : Kako radi piezoelektrično aktiviranje

Piezoelektrični injektor zamjenjuje solenoidni pokretač s piezoelektričnim skupnim aktuatorom -- stupom piezoelektričnih keramičkih elemenata (najčešće olovo cirkonat titanat ili PZT) koji se šire kada se preko njih primijeni napon i skupljaju kada se napon ukloni. Ovo fizičko širenje i skupljanje niza osigurava pokretačku silu i pomak koji upravlja kontrolnim ventilom injektora ili, u nekim izvedbama, izravno kontrolira položaj igličastog ventila.

Piezoelektrični efekt u aktuatorima injektora

Piezoelektrična keramika pokazuje obrnuti piezoelektrični učinak: kada se električno polje primijeni preko keramike, materijal se mehanički deformira. U PZT nizovima dizajniranim za aktuatore mlaznica za gorivo, napon od 100 do 200 V primijenjen na niz od 200 do 400 pojedinačnih keramičkih pločica (svaka debljine približno 0,1 mm) proizvodi ukupni linearni pomak od približno 30 do 60 mikrometara. Pomak se događa unutar mikrosekundi primjene napona -- ovaj gotovo trenutni odgovor temeljna je prednost u radu piezoelektričnog pokretanja u odnosu na solenoidno aktiviranje u brizgaljkama s izravnim ubrizgavanjem.

Odnos između primijenjenog napona i pomaka snopa je gotovo linearan, što znači da primjena djelomičnog napona proizvodi proporcionalni djelomični pomak. Ova karakteristika omogućuje piezoelektričnom injektoru da izvede precizna djelomična dizanja kontrolnog ventila ili igle -- ubrizgavajući male, precizno kontrolirane količine pri bilo kojem dijelu punog dizanja igle koji solenoidni sustav ne može ponoviti.

Izravno djelujući i hidraulički pojačani piezoelektrični injektori

Dvije glavne arhitekture piezoelektričnih injektora koriste se u serijskim vozilima:

• Hidraulički pojačani piezoelektrični injektor : Piezoelektrični sklop pokreće servo ventil u visokotlačnom krugu goriva (načelno sličan pristupu solenoidnog upravljačkog ventila), koji zatim hidraulički kontrolira položaj igle. Stupanj hidrauličkog pojačanja umnožava mali mehanički pomak piezo niza u veće podizanje igle, po cijenu određenog vremena odziva. Ovo je arhitektura korištena u Bosch CRI3 (common rail injektoru) i sličnim sustavima koji su bili prvi komercijalni piezoelektrični dizelski injektori.
• Piezoelektrični injektor izravnog djelovanja : U ovoj arhitekturi, piezoelektrični niz je mehanički spojen izravno na igličasti ventil preko spojnog elementa, obično hidrauličkog spojnika koji kompenzira temperaturno ovisne promjene dimenzija niza i materijala tijela injektora (oboje imaju različite koeficijente toplinske ekspanzije). Izravno spajanje potpuno eliminira hidraulički kontrolni krug, pružajući najbrži mogući odgovor -- otvaranje igle unutar približno 50 do 100 mikrosekundi primjene napona. Delphi (sada BorgWarner Fuel Systems) je bio prvi koji je u proizvodnju uveo piezoelektrični common rail injektor izravnog djelovanja, a ova arhitektura pruža ultimativnu brzinu odziva ubrizgavanja dostupnu u trenutnoj tehnologiji.

Hidraulička spojnica u sustavima s izravnim djelovanjem

Hidraulička spojnica u piezoelektričnom injektoru s izravnim djelovanjem mala je, zabrtvljena hidraulička komora između piezoelektričnog sklopa i spojne šipke igličastog ventila. Njegova primarna funkcija je kompenzirati neto razliku u toplinskom širenju između čeličnog tijela injektora i PZT keramičkog sklopa, što bi inače uzrokovalo da injektor isporučuje nepredvidive količine kao temperaturne promjene tijekom rada zagrijavanja i punog opterećenja. Hidraulička spojnica vjerno prenosi mehaničku silu sa snopa na igličastu spojku tijekom brze dinamike ubrizgavanja (vremenske skale od mikrosekunde do milisekunde), dok polako propušta kako bi se prilagodile razlikama u toplinskom širenju (vremenske skale od sekunde do minute). Ovaj elegantni mehanički dizajn jedno je od ključnih inženjerskih dostignuća piezoelektričnog injektora s izravnim djelovanjem i temelj je njegove dugoročne stabilnosti količine ubrizgavanja.

Prednosti izvedbe piezoelektričnih injektora u odnosu na solenoidne injektore

Prednosti izvedbe piezoelektričnog pokretanja u odnosu na solenoidno aktiviranje u brizgaljkama s izravnim ubrizgavanjem potaknule su usvajanje piezoelektričnih brizgaljki u aplikacijama s najvećim performansama i najosjetljivijim na emisije, posebno u dizelskim sustavima common rail gdje su zahtjevi za preciznošću ubrizgavanja najveći.

Brže vrijeme odziva

Piezoelektrični aktuatori reagiraju u mikrosekundama u usporedbi s vremenskom skalom milisekundi solenoidnih aktuatora. Ovaj brži odgovor omogućuje kraće minimalno trajanje ubrizgavanja, što je kritično za događaje pilota i nakon ubrizgavanja koji se koriste u naprednim dizelskim sustavima izgaranja za smanjenje buke izgaranja, kontrolu emisija čestica i podršku regeneraciji filtra čestica dizela. Piezoelektrični injektor može pouzdano ubrizgati količine ispod 1 mm3 po udaru -- količine koje bi zahtijevale prekratko trajanje ubrizgavanja da bi ih elektromagnetski injektor mogao točno kontrolirati.

Veći broj događaja ubrizgavanja po ciklusu

Minimalni razmak između uzastopnih događaja ubrizgavanja (vrijeme zadržavanja između ubrizgavanja) kraći je za piezoelektrične brizgaljke nego za solenoidne brizgaljke jer igličasti ventil brže doseže svoj potpuno zatvoreni položaj nakon naredbe za isključivanje. Moderne piezoelektrične common rail dizelske mlaznice mogu izvesti do osam ili više događaja ubrizgavanja po ciklusu (više pilota, glavno ubrizgavanje i višestruko naknadno ubrizgavanje) pri velikim brzinama motora gdje bi solenoidne brizgaljke bile ograničene na manje događaja zbog sporijeg odgovora. Povećani broj događaja ubrizgavanja po ciklusu omogućuje strategije izgaranja koje dramatično smanjuju buku (višestruka mala probna ubrizgavanja prije glavnog događaja prethodno miješaju malu količinu goriva prije paljenja, smanjujući stopu porasta tlaka) i emisije (post ubrizgavanja podržavaju naknadnu obradu čestica i strategije smanjenja NOx).

Proporcionalna kontrola podizanja igle

Budući da je pomak piezoelektričnog niza proporcionalan primijenjenom naponu, podizanje igličastog ventila može se kontrolirati na međupoložajima umjesto da bude ograničeno na potpuno otvoren ili potpuno zatvoren. Ova mogućnost proporcionalne kontrole omogućuje kontinuiranu promjenu brzine protoka kroz otvore mlaznice tijekom događaja ubrizgavanja -- mogućnost koja se naziva oblikovanje brzine -- u kojoj se brzina isporuke goriva namjerno kontrolira da prati željeni profil (na primjer, povećanje na početku ubrizgavanja, održivi plato tijekom glavnog ubrizgavanja i kontrolirano smanjenje na kraju). Oblikovanje brzine može dodatno smanjiti buku izgaranja i emisije NOx u usporedbi s konvencionalnim pravokutnim profilima brzine ubrizgavanja.

Manja potrošnja energije i proizvodnja topline

Piezoelektrični kapacitivni aktuatori pohranjuju i vraćaju električnu energiju tijekom svakog ciklusa ubrizgavanja (skup pohranjuje energiju kao naboj kada se napon primijeni i vraća je kada se isprazni), za razliku od solenoidnih aktuatora koji pretvaraju električnu energiju u toplinu u otporu zavojnice. Ova kapacitivna obnova energije znači da je vršna potražnja za snagom na pogonskoj elektronici injektora velika, ali je neto potrošnja energije po događaju ubrizgavanja manja nego kod ekvivalentnog solenoidnog sustava. Niže stvaranje topline u samom aktuatoru smanjuje toplinski stres na komponentama injektora i pojednostavljuje zahtjeve upravljanja toplinom elektronike pokretača injektora.

Elektronika pokretača piezoelektričnih injektora i strategija upravljanja

Piezoelektrični injektor zahtijeva namjenski visokonaponski pogonski krug u upravljačkoj jedinici motora (ECU) ili zasebni pogonski modul injektora. Upravljanje piezoelektričnim injektorom bitno se razlikuje od upravljanja solenoidnim injektorom jer je piezoelektrični aktuator kapacitivno opterećenje, a ne induktivno opterećenje.

Kako bi otvorio injektor, pokretač puni piezoelektrični skup na ciljni napon -- obično 100 V do 200 V -- iz kondenzatorske baterije pojačanog napajanja. Struja punjenja se kontrolira kako bi se proizvela željena stopa porasta napona, koja određuje brzinu otvaranja igle i brzinu ubrizgavanja tijekom prijelazne pojave otvaranja. Za zatvaranje injektora, pohranjeni naboj se ispušta iz niza natrag u opskrbne kondenzatore radi oporavka.

Točna razina napona primijenjena na dimnjak određuje stupanj podizanja igle, što izravno utječe na količinu ubrizganog goriva pri bilo kojem danom tlaku ubrizgavanja. ECU stoga mora kontrolirati izlazni napon vozača s visokom točnošću -- obično unutar 1 do 2 volta u cijelom radnom rasponu -- kako bi se postigla točnost količine ubrizgavanja koja je potrebna za usklađenost s emisijama i vozne karakteristike. Korekcija količine ubrizgavanja u zatvorenoj petlji korištenjem podataka iz modula za mjerenje brzine protoka ili senzora za podizanje igle obično se implementira kako bi se kompenzirala varijacija od injektora do injektora i dugoročnog pomaka u karakteristikama odziva niza.

Podaci o kalibraciji specifični za injektor

Piezoelektrične brizgaljke su pojedinačno kalibrirane tijekom proizvodnje i dodjeljuje im se skup kodova za korekciju (IMA kodovi, C3I kodovi ili ekvivalentni, ovisno o proizvođaču i platformi vozila) koji kodiraju specifične karakteristike performansi brizgaljki u ključnim radnim točkama u odnosu na nominalne specifikacije. Ovi korektivni kodovi programirani su u ECU kada je injektor ugrađen, omogućujući softveru za kontrolu ubrizgavanja da kompenzira karakteristike pojedinačnih injektora i isporuči točne količine ubrizgavanja unatoč proizvodnim varijacijama unutar dopuštenog raspona tolerancije. Kada se zamijeni piezoelektrična mlaznica, programiranje kalibracijskih kodova zamjenske mlaznice u ECU bitan je korak -- ako to ne učinite, rezultirat će greškama u količini ubrizgavanja koje uzrokuju grub rad, povećane emisije i potencijalno oštećenje motora zbog pretjeranog punjenja goriva.

Primjena piezoelektričnih injektora u serijskim vozilima

Piezoelektrične brizgaljke prvi put su uvedene u serijske dizelske osobne automobile početkom 2000-ih i od tada su usvojene u širokom rasponu dizelskih i benzinskih primjena s izravnim ubrizgavanjem, posebno tamo gdje su potrebne najveće performanse ubrizgavanja i sposobnost emisije.

Diesel aplikacije

Piezoelektrične common rail brizgaljke koriste se u dizelskim motorima osobnih automobila i lakih komercijalnih vozila kod više proizvođača. Boschov CRI3 (Common Rail Injector 3) i Delphijev DFI1 (kasnije DCO) piezoelektrični sustavi s izravnim djelovanjem bili su rani proizvodni predstavnici, a tehnologija je od tada usavršavana kroz više generacija kako bi se dosegli trenutni sustavi koji rade na tlaku u tračnici do 2700 bara s brojem događaja ubrizgavanja od sedam do osam po ciklusu. Uz osobne automobile, piezoelektrično ubrizgavanje primjenjuje se u teškim dizelskim motorima za kamione i terensku opremu gdje prednosti performansi ubrizgavanja za usklađenost s emisijama (Euro VI, EPA 2010 i kasniji standardi) opravdavaju višu cijenu brizgaljki u usporedbi sa solenoidnim sustavima.

Primjene s izravnim ubrizgavanjem benzina

Piezoelektrično aktiviranje također se primjenjuje u sustavima s izravnim ubrizgavanjem benzina, iako niži tlakovi ubrizgavanja u GDI (100 do 500 bara u odnosu na 1600 do 2700 bara u dizelu) znače da su prednosti piezoelektričnog pokretanja u odnosu na solenoid manje ekstremne nego u dizelskom common railu. Visokoučinkovite GDI aplikacije i sustavi koji ciljaju na najniža ograničenja broja čestica (PN) -- gdje su potrebna precizno kontrolirana višestruka ubrizgavanja po ciklusu kako bi se smanjilo vlaženje stijenke i stvaranje čestica -- imaju najviše koristi od piezoelektričnog pokretanja u kontekstu benzina.

Prijave u nastajanju

Izravno ubrizgavanje vodika za motore s unutarnjim izgaranjem -- tehnologija pogonskog sklopa u nastajanju za vozila i teški transport -- predstavlja buduće područje primjene u kojem su performanse piezoelektričnih injektora posebno važne. Vodikova niska energetska gustoća, široki raspon zapaljivosti i vrlo velika brzina plamena stvaraju dinamiku izgaranja koja zahtijeva brzu, preciznu kontrolu ubrizgavanja kako bi se izbjegli nenormalni događaji izgaranja. Visoka brzina odziva i sposobnost proporcionalne kontrole piezoelektričnih injektora čine ih dobro prilagođenima zahtjevima izgaranja vodika DI.

Dijagnostika, održavanje i zamjena piezoelektričnih injektora

Piezoelektrični injektori imaju specifične dijagnostičke i servisne zahtjeve koji se razlikuju od solenoidnih injektora. Njihova viša cijena -- obično dva do pet puta veća od cijene ekvivalentnih solenoidnih mlaznica -- čini ispravnu dijagnozu grešaka u sustavu ubrizgavanja važnom prije nego što se odlučite na zamjenu. Njihov zahtjev za kalibracijskim kodom čini programiranje obaveznim korakom u svakom postupku zamjene.

Uobičajeni načini kvarova

Piezoelektrični injektori mogu zakazati kroz nekoliko mehanizama:

• Raslojavanje ili pucanje piezoelektričnog skupa : Keramički niz može razviti pukotine ili raslojavanje pojedinačnih slojeva, obično zbog toplinskog udara, mehaničkog udara vodenog udara u sustavu goriva ili oštećenja od skokova napona. Kvar sklopa dovodi do gubitka funkcije aktuatora, pri čemu injektor obično radi u načinu kvara zaglavljeno otvoreno ili zaglavljeno zatvoreno ovisno o vrsti kvara.
• Zabadanje igličastog ventila ili zapljena : Nakupljanje naslaga ugljika na igli i sjedištu zbog proizvoda razgradnje goriva ili povratnog izgaranja može uzrokovati zapinjanje igle, ne stvarajući ubrizgavanje (igla je zapela zatvorena) ili kontinuirano ubrizgavanje (igla je zapela otvorena). Ovaj način kvara je češći kod goriva loše kvalitete ili u motorima s produljenim servisnim intervalima izvan rasporeda zamjene filtra goriva.
• Propuštanje tijela injektora : Visokotlačni priključci za gorivo i brtva tijela mlaznice mogu curiti iznutra ili izvana, pri čemu unutarnje curenje uzrokuje povećanje povratnog protoka goriva što smanjuje tlak u razvodniku i količinu ubrizgavanja, a vanjsko curenje stvara opasnost od požara.
• Degradacija hidrauličke spojke (sustavi s izravnim djelovanjem) : Ulje hidrauličke spojnice može degradirati ili curiti pored brtvenih elemenata spojnice, uzrokujući gubitak funkcije toplinske kompenzacije i progresivno pomicanje količine ubrizgavanja kako se zazor spojnice povećava ili smanjuje u odnosu na kalibrirano stanje.

Dijagnostički pristup

Kvarovi piezoelektričnih mlaznica dijagnosticiraju se kombinacijom očitavanja koda greške ECU-a, ispitivanja doprinosa mlaznica za gorivo (balans cilindra), mjerenja povratne količine goriva i ispitivanja električnog otpora i kapaciteta mlaznica. Kapacitet piezoelektričnog niza (mjeren s injektorom odvojenim od kabelskog snopa vozila) izravan je pokazatelj cjelovitosti niza -- napuknuti ili raslojeni skup pokazat će znatno smanjeni kapacitet u usporedbi s vrijednosti specifikacije, a kratko spojeni skup pokazivati ​​će kapacitet blizu nule. Ovaj test kapacitivnosti je najdefinitiviji električni test za kvar dimnjaka i može se izvesti sa standardnim LCR mjeračem koji može raditi u relevantnom rasponu mjerenja.

Točnost količine ubrizgavanja procjenjuje se pomoću testa ravnoteže doprinosa cilindara koji je dostupan u većini dijagnostičkih alata za skeniranje kompatibilnih s vozilom -- to uspoređuje korekciju brzine u praznom hodu koju softver za kontrolu ubrizgavanja primjenjuje na svaki cilindar kako bi uravnotežio kvalitetu u praznom hodu, pri čemu su cilindrima potrebne velike pozitivne korekcije koje pokazuju da mlaznice isporučuju ispod ciljane količine, a negativne korekcije koje ukazuju na prekomjernu isporuku. Ovaj test identificira koji injektor radi izvan tolerancije, ali ne identificira mehanizam kvara koji uzrokuje pogrešku količine.

Postupak zamjene

Zamjena piezoelektrične brizgaljke uključuje mehaničko uklanjanje i ugradnju (koja slijedi uglavnom slične korake kao i zamjena elektromagnetske brizgaljke, s obraćanjem pozornosti na bakrenu brtvenu podlošku, uklanjanje naslaga ugljika iz provrta brizgaljke i ispravan zakretni moment za stezni sklop ili spojnu maticu) i ključni dodatni korak programiranja kalibracijskih kodova zamjenske brizgaljke u ECU.

Kalibracijski kodovi isporučuju se sa zamjenskim injektorom (bilo na naljepnici na kućištu injektora ili na zasebnoj podatkovnoj kartici u pakiranju) i moraju se unijeti u ECU pomoću kompatibilnog dijagnostičkog alata koji podržava funkciju kodiranja injektora za određenu platformu vozila. Većina dijagnostičkih sustava profesionalne razine podržava kodiranje piezoelektričnog injektora za glavne sustave upravljanja motorom (Bosch EDC17, Delphi DCM, Continental, Denso i drugi), a funkcija je obično dostupna u izborniku posebnih funkcija ECU motora.

Ako ne programirate kalibracijske kodove nakon zamjene, ECU će koristiti kodove prethodne mlaznice (ili zadanu vrijednost) za kontrolu nove mlaznice, stvarajući pogreške u količini ubrizgavanja koje će se očitovati kao grubi prazni hod, dim u praznom hodu ili pri djelomičnom opterećenju, povećane emisije i u teškim slučajevima, oštećenje nove mlaznice ili motora zbog kroničnog pretjeranog punjenja jednog ili više cilindara. Kodiranje injektora nakon zamjene nije izborni korak, a ne preporučena najbolja praksa.

Usporedba: solenoid naspram piezoelektričnih injektora s izravnim ubrizgavanjem