Benzine injectoren

JWA Autoservice

Injectoren testen en reinigen

Vervuilde injector geeft vertekend beeld en een hoop "onverklaarbare" storingen

Oorzaak van vage symptomen vaak niet herkend

Een benzine-injector is een vrij probleemloos motoronderdeel. Het gaat zelden kapot en doet doorgaans gewoon wat hij doen moet. Wanneer een injector echter niet goed functioneert, kan dit tot vreemde storingen leiden. Vaak wordt dit door de monteur niet herkend. Met name vervuilingsproblemen kunnen een monteur tot wanhoop drijven.

Wanneer een motor niet goed functioneert, zal de monteur vaak in eerste instantie naar de elektronica kijken. Het diagnoseapparaat wordt aangekoppeld, de storingscodes uitgelezen. Is daar niets mee aan de hand, dan wordt het moeilijk. Vaak wordt het dan gezocht in onderdelen die niet in het diagnoseprotocol voorkomen. Of men gaat ervan uit dat een sensor een voor de boordcomputer reële waarde geeft die niet overeen komt met de werkelijke belasting van de motor. Dat kan de boordcomputer op het verkeerde been zetten, zodat deze een verkeerde hoeveelheid brandstof inspuit of een verkeerd ontstekingstijdstip handhaafd.
De injectoren vallen vaak buiten de verdenking. Immers, het diagnoseapparaat geeft aan dat ze correct functioneren.

Vaak hoor je ze zelfs tikken. Dus dan weet je dat ze werken. Nu zijn benzine-injectoren in de regel ook vrij probleemloos. Ze gaan niet vaak kapot, maar kunnen op den duur wel slechter gaan functioneren doordat de sproeiernaald of de sproeiergaatjes verstopt gaan zitten. Elektrisch functioneert zo’n injector dan opperbest, alleen komt er niet genoeg brandstof uit als hij open gaat, of er blijft brandstof uitkomen als hij dicht hoort te zijn. In het ene geval staat de betreffende cilinder te arm, in het laatste geval te rijk.

Vuil en dopes

De eerste vraag die je moet stellen is hoe die vervuiling in de injector terechtkomt. Natuurlijk komt er bij het tanken altijd wat vuil mee, maar in de benzineleiding/brandstoftank zit een benzinefilter dat deze vuildeeltjes eruit haalt. Bovendien zit er in de top van een injector altijd nog een extra zeefje met een maaswijdte van 30 micron dat de laatste deeltjes er uit filtert. Mocht het vuil daar nog langs komen, dan wordt het wel een probleem, want een injector wordt volgens zeer krappe toleranties gebouwd. De naald en de zetel wordt bij Bosch-injectoren bijvoorbeeld gemaakt met een precisie van 1 micron, terwijl de lift van de injectornaald slechts 0,06 mm bedraagt!

Het merendeel van de vervuiling komt echter uit de benzine zelf. Wanneer de injector benzine inspuit, blijft er altijd benzine in de sproeiergaatjes en op de neus van de injector achter. De lichte delen verdampen, de zware delen blijven achter en vormen een harsachtige afzetting. Daarnaast zitten er in benzine allerlei bijproducten die zich op de onderdelen van de injector kunnen afzetten. Vooral de antislijtagedopes zijn funest. Deze zijn ontworpen om een coating op metalen te vormen en zo slijtage van, bijvoorbeeld, de klepzittingen te voorkomen. Maar wanneer die dopes zich op de injectornaald of zitting afzetten, dan wordt het een probleem. Benzinemaatschappijen testen daar wel op, maar zullen altijd een compromis moeten sluiten omdat het weglaten van deze dopes tot andere problemen leidt.

Veroudering

Veel auto’s worden dagelijks gebruikt en rijden regelmatig hun tanks leeg. Die benzine krijgt geen kans om te verouderen, maar dat ligt anders bij auto’s die op LPG rijden. LPG-auto’s doen veel langer met een tank benzine, omdat ze doorgaans op het goedkopere autogas rijden. Gelukkig starten moderne gasinstallaties wel op benzine, zodat nog met enige regelmaat verse benzine getankt moet worden.

Een vergelijkbare situatie kom je tegen bij buitenboordmotoren en motorfietsen. Die worden ‘s winters vaak niet gebruikt en staan dan zomaar vier of vijf maanden stil. De benzine zal dan langzaam verouderen. In benzine zit namelijk ethanol, dat water aantrekt. Wanneer deze ethanolmoleculen met water reageren, treden teer, vernis en hars, de meeste zware delen, uit de benzine. Deze delen zetten zich af in het brandstofsysteem, zodat ze de filters en de injectoren kunnen verstoppen. Puur water is helemaal funest. Als er water in de injectoren terechtkomt, veroorzaakt dat roest. Dat kan een injector volledig om zeep helpen, terwijl een roestende tank voor enorme vervuiling van de benzine en daarmee van de filters en injectoren zorgt. Met de moderne kunststoftanks is dat natuurlijk een minder groot probleem dan vroeger, toen alle brandstoftanks van ijzer waren.

Verdampen of vernevelen

De auto-industrie wordt geconfronteerd met steeds strenger wordende emissienormen en milieu.-eisen. Dat heeft zijn invloed op de constructie van het brandstofsysteem, want in feite is vervuiling grof gezegd niets meer of minder dan onverbrande brandstof. Wanneer benzine niet volledig wordt verbrand, leidt dat dus tot een verhoging van de uitstoot van koolmonoxide (CO) en onverbrande koolwaterstoffen (HC).

Om de verbranding te verbeteren proberen fabrikanten de brandstof steeds beter te vernevelen. Immers, een benzinedruppel verbrandt van buiten naar de kern toe en hoe groter de druppel, hoe groter de kans dat het binnenste van de druppel niet meer wordt verbrand. Een goede verneveling is daarom essentieel om tot een volledige verbranding te komen, zeker met de direct ingespoten motoren die de laatste jaren in opkomst zijn. Normaal gesproken zitten de injectoren in het inlaatspruitstuk gemonteerd, waarna de benzine nog een afstand door het inlaatkanaal moet afleggen. Zo krijgt het genoeg tijd om te verdampen. Bij snellopende motoren van motorfietsen worden er zelfs zogenaamde douche-injectoren boven de inlaatkelken geplaatst. Die werken alleen bij hoge toeren en zorgen ervoor dat de brandstof ook bij die hoge toerentallen nog de kans krijgt om goed te verdampen.

Directe inspuiting

Bij direct ingespoten benzinemotoren, zoals de GDI-motoren van Mitsubishi en Toyota de FSi/TFSi-motoren van Volkswagen en Audi de THP-motoren van Peugeot en Citroën en TCe-motoren van Renault en Nissan gebeurt juist het omgekeerde. De injector zit in de cilinderkop en spuit rechtstreeks in de cilinder op de hotspot van de zuigerbodem. Het voordeel hiervan is dat de verdamping warmte onttrekt aan de verbrandingskamer, waardoor de NOx-uitstoot daalt. Bovendien kun je heel gericht armere en rijkere zones creëren, zodat je gemiddeld genomen met heel arme en dus zuinige mengsels rijdt.

Het nadeel van directe injectie is echter, dat de benzine minder tijd krijgt om te verdampen. Er is dus minder damp en meer druppels, waarvan de kern niet altijd even goed verbrandt. Het is inmiddels ook bekend dat direct ingespoten benzinemotoren net als dieselmotoren fijnstof uitstoten, iets dat gewone (indirecte) benzinemotoren bijna niet doen.
Om dat tegen te gaan is een nog fijnere verneveling nodig met hogere inspuitdrukken en nog fijnere gaatjes. Deze injectoren worden dus nog gevoeliger voor vervuiling, en dat terwijl ze in de verbrandingsruimte zitten. Daar hebben ze ook nog last van vervuiling door verbrandingsgassen, terwijl de toepassing van EGR ook nog uitlaatgassen terugvoert naar de cilinder. Dit alles geeft een opbouw van koolstof op de injector. Koolstof zuigt ook brandstof op, die daar onvolledig verbrandt en de opbouw van vervuiling versnelt. Wanneer de gaatjes geheel of gedeeltelijk worden geblokkeerd wordt het sproeipatroon verstoord.

Compensatie

Wanneer je vroeger een probleem had met een carburateurmotor, was de oorzaak gemakkelijk te vinden. Als de carburateur niet goed functioneerde, verliep de verbranding van alle cilinders slecht. De motor liep onregelmatig, het stationair toerental zakte en de CO-meter gaf een te hoge of te lage waarde aan. En als een auto meerdere carburateurs had, kon de motor ook nog onregelmatig gaan lopen of vermogen verliezen als de synchronisatie tussen de twee gaskleppen niet klopte.

Bij de huidige motoren worden brandstofproblemen gemaskeerd, omdat de boordcomputer probeert problemen te herstellen. Wanneer de boordcomputer merkt dat het stationaire toerental daalt, dan verhoogt hij dit toerental via de stappenmotor in het gasklephuis. En als één van de cilinders een te rijk mengsel krijgt ten gevolge van een lekkende injector, dan regelt de boordcomputer de benzinetoevoer van alle cilinders bij totdat de gemiddelde emissiewaarde weer goed is. Het omgekeerde gebeurt als een injector door vervuiling of andere oorzaken te weinig benzine doorlaat. Dan compenseert de computer de lage lambdawaarde door bij alle cilinders meer brandstof in te spuiten. Zo kan een motor met twee te arm lopende cilinders en twee te rijk lopende cilinders toch nog goede emissiewaarden scoren, terwijl hij dankzij de stationaire toerentalregeling ook nog redelijk stationair loopt. Het OBD-zelfdiagnosesysteem (On Board Diagnosis) in de boordcomputer zal niet eens een foutmelding geven, zolang de regeling in staat is om de lambda-waarde binnen het gewenste venster te krijgen.

Symptomen

Door de compensatietechniek van de boordcomputer zijn de symptomen voor vervuilde injectoren vaak vaag. De auto start moeilijker, loopt wat rauwer stationair en trekt vaak wat slechter dan voorheen. Ook de gasreactie is vaak niet zo soepel meer, terwijl het brandstofverbruik slechter is dan voorheen. Pas wanneer de injectieproblemen te bont worden zal het OBD-controlelampje (MIL of Malfunction Indicator Lamp) gaan branden om aan te geven dat de lambdaregeling niet meer functioneert. Het storingsgeheugen meldt dan dat de lambdasensor of de stappenmotor van de stationaire regeling niet werkt. Over de injectoren zal het OBD geen melding geven, zolang deze elektrisch gezien functioneren. Of er wat uitkomt als ze aangestuurd worden, valt buiten de controle van het OBD.

De symptomen die bij vervuilde injectoren horen, hebben niet altijd een directe relatie met het functioneren. Soms treden er heel andere problemen op. Bij directe injectie kan een foute spuitrichting van de benzinestraal bijvoorbeeld tot een verhoogd olieverbruik leiden. De benzine spuit dan niet op de hotspot van de zuigerbodem, maar tegen de cilinderwand, waardoor de benzine via de zuigerveren in de motorolie terecht komt. De motorolie wordt daarbij van de cilinderwand gespoeld, waardoor er te weinig smering is en de zuigerveren snel slijten. Het vervangen van het motorblok of de zuigerveren helpt dan vaak maar kort, omdat de oorzaak van het probleem niet is verholpen. Datzelfde geldt voor een verstopte katalysator. Wanneer deze is dicht geroet door een slecht functionerende injector zal vervangen alleen het symptoom bestrijden, maar niet de oorzaak.

Boerenmethode

Omdat het OBD de Lambda- of stationairregeling beschuldigt, zal een monteur daar eerst naar kijken. Vindt hij daar geen defect, dan wordt het zoeken. Omdat het OBD de injectoren niet verdenkt wordt de verdere diagnose vaak op grond van ervaring en een educated guessgedaan. Mogelijke oorzaken worden gezocht door onderdelen uit te wisselen met een donorauto, als de klant geluk heeft. Heeft hij pech, dan worden er nieuwe onderdelen uit het magazijn gebruikt en worden bobines, sensoren en zelfs boordcomputers op de gok vervangen. De klant wordt dan op een torenhoge rekening getrakteerd, terwijl het probleem vaak niet eens verholpen is.

Toch is het vaak niet eens zo moeilijk om zo’n probleem te determineren als je logisch nadenkt. Voor verbranding is lucht, brandstof en een vonk nodig. Is de elektronica volgens het OBD in orde en zit het luchtfilter niet verstopt, dan blijft er maar één ding over: de brandstoftoevoer. Is het brandstoffilter op tijd vervangen, werkt de pomp en is de brandstofdruk oké, dan ligt het probleem waarschijnlijk bij de injectoren. Dat is op de eenvoudige boerenmethode te controleren: draai de bougies eruit en kijk naar het beeld van de elektroden: mooi wit, dan is de verbranding in orde, zwart, dan staat hij te rijk, geel en glazig, dan is hij te arm en dan is er een probleem…

Testen

Natuurlijk is er een betere methode om na te gaan of de injectoren naar behoren functioneren d.m.v. een injector test apparaat. Wanneer de injectoren uit de auto worden losgenomen kunnen ze in dit apparaat achter een kijkglas worden gemonteerd. De injectoren worden vervolgens aangesloten op een vloeistofleiding met een testvloeistof en op de elektronische besturingseenheid van het testapparaat.

Als de injectoren worden geactiveerd kun je achter het kijkglas zien hoe de vloeistof uit de injector spuit. Aan dit sproeierbeeld kun je zien of de injectoren goed functioneren. Hierbij kan de injector continue worden aangestuurd, maar ook intermitterend zoals in de auto. Daarbij kan het apparaat op verschillende frequenties werken, zodat er diverse toerentallen worden gesimuleerd. Daardoor kun je zien of de injectoren bij alle toerentallen even goed werken.

Daarnaast is het mogelijk om druk op de injectoren te zetten zonder ze te activeren, zodat je kunt zien of de naald van de injector wel goed afsluit. Zo niet, dan zal de injector nadruppelen met een te rijk mengsel tot gevolg.

Verschillende injectoren

Bij het bekijken van het sproeierbeeld zit er wel een addertje onder het gras: niet elke sproeier geeft namelijk hetzelfde sproeierbeeld. Een sproeier voor montage in een inlaatspruitstuk geeft een andere straal dan een sproeier voor directe injectie en dan nog kan het sproeierbeeld van een injector voor twee verschillende merken auto’s verschillen. Het hangt er vanaf wat de directe functie van de injector is. Als deze de brandstof direct naar één of meerdere hotspots moet sturen, dan zullen er één of meerdere smalle stralen uit komen. Moet hij echter zo snel mogelijk verdampen, dan zullen er één of meerdere dunne nevelstralen uit komen. Je zult dus moeten weten hoe het beeld er voor een bepaalde auto uit hoort te zien, voor je een afwijking kunt constateren. Bij meercilindermotoren kun je de injectoren naast elkaar zetten en dan valt het onmiddellijk op als een van de injectoren een afwijkend sproeibeeld geeft.

Opbrengst

De injectoren in een motor moeten niet alleen allemaal hetzelfde sproeierbeeld hebben, ze moeten ook allemaal exact dezelfde opbrengst hebben om elke cilinder in dezelfde mate te laten bijdragen. Wanneer er sproeiergaatjes verstopt zijn of een injector te traag opent, is de opbrengst niet gelijk en loopt de motor niet regelmatig.

Om de opbrengst van de injectoren te testen worden ze in het apparaat boven maatbekers geplaatst en geactiveerd. De testvloeistof wordt in de maatbekers opgevangen, zodat je kunt zien of de opbrengst gelijk is. Een klein verschil is toegestaan, ook nieuwe injectoren hebben niet altijd een gelijke opbrengst omdat ze toch altijd met een zekere tolerantie worden geproduceerd. Bij Bosch is bijvoorbeeld drie procent deviatie toegestaan, bij andere merken meestal vijf procent.

Ultrasoon reinigen

Wanneer bij het testen blijkt dat een van de injectoren minder goed presteert dan de andere, dan moeten de injectoren worden gereinigd. Dit kan in hetzelfde apparaat, waarin de injectoren onder invloed van ultrasone trillingen worden gereinigd. De injectoren staan met de neus in de vloeistof en worden ook elektronisch aangestuurd, zodat de naald omhoog kan en de reinigingsvloeistof de injectoren binnen kan dringen.

De eigenlijke reiniging vindt plaats door ultrasone geluidsgolven. Dit zijn geluidsgolven met een frequentie van 20 tot 150 kHz, die voor het menselijk gehoor niet waarneembaar zijn. Wanneer de sterkte of amplitude van de geluidsgolven groot genoeg is, zal de reinigingsvloeistof ontleden en ontstaan er waterstofbelletjes. Onder invloed van de trillingen imploderen die belletjes ook weer. Dat veroorzaakt microonderdrukgolven, die het vuil van de onderdelen trekken. Dit is dus in feite een cavitatieproces op microniveau, dat in staat is om zeer fijne en moeilijk bereikbare onderdelen op een veilige manier diepgaand te reinigen. De reinigingsvloeistof moet hiervoor een lage viscositeit hebben (erg dun zijn), enerzijds omdat de vloeistof dan beter in de onderdelen doordringt, anderzijds omdat een hoge viscositeit het ontstaan van cavitatiebelletjes vertraagt.

Uiteraard moeten de injectoren na het reinigen nogmaals worden getest om te zien of het probleem verholpen is. Zo niet, dan is vervangen de enige optie, waarbij het verstandig is om ook de nieuwe injectoren eerst te reinigen. Vaak zijn ze namelijk gevuld met een conserveringsvloeistof, die bij de eerste verbrandingsslagen van de motor al tot de eerste vervuiling kunnen leiden.

Wat kost het?

Voor het testen en reiniging rekenen wij €75,- (voor 3/4 injectoren). Deze prijs is exclusief het de- en monteren van de injectoren.

Benieuwd naar de mogelijkheden voor uw auto? Neem contact met ons op.