Stort lager | # Egen utveckling | Kunskap

Val av spridare

Inledning

Denna information är skriven för att ge en bild av hur bränslespridare fungerar (ej diesel eller piezo) och underlätta vid val av spridare samt reda ut vanliga missförstånd. Det förekommer alltid avvikelser i praktiken men fokus här är att hålla det väldigt enkelt så därför är bara några punkter med.

Spridartyper

Bränsletillförsel

Toppmatad injektor som matas med bränsle genom toppen på spridaren och monteras på en bränslebrygga (fuelrail) som fördelar ut bränsle till de olika spridarna. Denna variant sitter oftast på bilar från den europeiska och  amerikanska  marknaden.

Sidomatad injektor som matas med bränsle från sidan och monteras i en bränslebrygga (fuelrail) som fördelar ut bränslet till de olika spridarna. Dessa återfinns oftast på den asiatiska marknaden.

De toppmatade spridarna oavsett märke använder ofta någon slags Bosch standard även om det kan skilja lite storleksmässigt.

Mått

Kompakt kropp (33,6 mm mellan O-ringsspåren)

Standard kropp (48,65 mm mellan O-ringsspåren)

Lång kropp (60,65 mm mellan O-ringsspåren)

Spridarspetsen sticker då ner 11mm från övre O-ringsspåret i standardutförandet. Det finns även en  längre spridarspets som sticker ner 24mm från det övre O-ringsspåret.

Förutom ovan nämnda så finns en uppsjö av storlekar anpassade till specifika bilmodellar men då är de svårare att anpassa till eftermarknaden även om en spridare från en viss motor kan passa på andra också.

Spridarnas monteringshål eller O-rings diameter benämns ofta som 14,5mm. Kragen på O-ringens spår är 13,2mm och största mått på en monterad passande O-ring då blir 15,2mm. Dessa mått passar i 14,5mm hål.

Utöver spridarnas standardmått så finns även olika adaptrar för att de skall passa en viss eftermarknads applikation.

Spridaradapter

Spridaradaptrar finns till inlopp och utlopp på spridaren.

Inloppsadapter för förlängning av spridaren finns i 14,5-14,5mm för att passa 14,5mm hål i fuelrail men även som övergång från 14,5-11mm hål då vissa fuelrails har det.  Inloppsadapter finns med eller utan förfilter och de monteras enkelt genom att trä över adapterna och skjuta på ett clips som låser den mot spridaren.

Utloppsadapter finns vid de tillfällen man har en förlängd spridarspets på sin injektor men inte vill ha nedsticket i insuget. Man bygger alltså om sin spridare från lång spridar spets på 24mm till en standard på 11mm.

Det förekommer hundratals variationer men ovan är en allmän guide på hur det ser ut på eftermarknaden.

Storlek på spridare

Injektorns nyttjandegrad (Duty cycle)

Riktvärde på max uttnyttjandegrad på spridare är i branschen 80% (0,8) men kan variera kraftigt beroende på applikation och valda komponenter.

Varför man inte vill nyttja spridaren till max beror på många olika faktorer men möjlighet till adaption vid körning pga. yttre åverkan som igensatta filter, slitna bränslepumpar, kvalite på bränsle osv.

Bränslefilter som högtrycksfilter och förfilter samt bränsletrycksregulator är tre av de vanligaste orsakerna till tappat bränsletryck. Något man skall hålla extra koll på.

Spänning, tryck och temperatur är några andra faktorer som påverkar och gör att man vill ha den sista marginalen.

BSFC - brake specific fuel consumption (effektspecifik bränsleförbrukning på svenska)

Ett mått på hur mycket bränsle per timma som behövs för given motor att producera en hästkraft.

Allmänna värden för bensinmotor man kan använda om man inte har någon tidigare historik från motorn att gå på (Vid E85 lägg till 0,15):
Motor utan överladdning: 0,5
Kompressormotor: 0,6
Turbomotor: 0,65

Måttenheter

Det är vanligt att olika tillverkare och länder använder olika måttangivelser på spridare. Var noga med detta annars blir det fel.

CM3/min
G/min
CC/min
LBS/tim (LBS/tim*10,5 = CC/min)
LB/tim

Uträkning

Det som bör nämnas först och främst  är att det finns lika många sätt att räkna ut detta som det finns personer. Även att man kan ta väldigt mycket mer information i beaktning för att få ut ett så exakt värde som möjligt som t.ex motorns verkningsgrad, bränslets densitet och energiinnehåll osv osv. Men det viktiga är att vi inte väljer en för liten spridare sedan jobbar vi med spridarens egenskaper och design för att hitta en spridare som passar bra för motor och applikation.

Nu använder vi generella värden för att bestämma spridarstorlek:

(Motoreffekt x BSFC) / (Antal spridare x Nyttjandegrad) 

Exempel för en nybyggd 4cyl överladdad bensinmotor som uppskattningsvis skall få 400hp.

(400 x 0,65) / (4x 0.8) = 81,25 LBS/tim (81x25*10,5=853cc)

Här har vi kommit fram till att vi minst ska ha 853cc spridare till ovan nämnda motor och då väljer man närmsta spridartyp som passar och fungerar med det bränsletryck, spridarbild, sprutvinkel, resistans, bränslekompabilitet och arbetstemperatur som beskrivs på denna sida.

Flödesmatchning

Vid tillverkning av spridare så uppstår små variationer som gör att flödet på en storlek av spridare kan variera med flera procent. Det som skiljer beror på precision vid tillverkning och såklart den extra tillverkningskostnad som skulle bli om man skulle göra dessa exakt  direkt från fabrik. Faktorer som påverkar flödet är lindning av spole, injektor disk, ventiltätning för att nämna några exempel.

Bilfabrikanterna använder spridare med de variationer fabriken skall hålla sig inom och har väldigt stora felmarginaler istället.

Eftermarknaden använder ofta små felmarginaler pga höga effektuttag med mindre säkerhetsmarginaler och begränsningar av testmöjligheter i virituell miljö samt praktiska tester i olika förhållanden.

Därför är det bra att flösesmatcha spridarna  som inte görs från fabrik. Detta innebär kort och gott att man på t.ex 100spridare parar ihop de spridare som flödar inom den nya ramen som på eftermarknaden brukar ligga på 1% vilket är väldigt bra om man jämför med andra felkällor som finns som har betydligt större variation.

Ett styrsystem kan idag kompensera bränsle på varje cylinder ihop med separata lambdasensorer och EGT givare på varje cylinder men trots detta så är det bästa att ha en uppsättning spridare som flödar lika mycket på varje cylinder.

Spridarens resistans

Resistans är en strömbegränsande förmåga hos en elektrisk krets (t.ex en spole i en spridare). Ju högre resistansvärde spolen har, desto högre spänning krävs för att driva den. Resistans mäts i ohm.

 

Spridarmotstånd

Vissa oringinal styrsystem stödjer bara spridare med hög resistans och de som då av olika anlednignar monterar ”lågohmsspridare”  kopplar ett motstång i serie på varje spridares krets för att upnå den resistans som original styrsystem är byggt för (hög resistans). Det finns variationer och undadntag även här men detta är inget man vill uppnå så vi går inte vidare något mer då man på detta sättet även manipulerar spridarens funktion.

Peak and hold (låg resistans)

Peak and hold injektorer / signaler används för att styra “lågohmsspridare”. Det är två sekvenser där peak är precis som det låter, en första hög spänning (peak) skickas ut från styrsystemet för att snabbt öppna spridaren. Sedan en andra sekvens (hold) där spänningen sänks för att bara hålla spridaren öppen.

Saturated (hög resistans)

Detta är “lågohmsspridare” som öppnas och stängs med en låg spanning.

Låg eller hög resistans?

2-4ohm brukar en spridare med låg resistans ha och hög resistans brukar innebära någonstans mellan 8-16ohm

Förr så ville man ha Peak and hold injektorer då de fanns i större storlekar och klarade av högra bränsletryck med bättre kontroll . Idag så väljer man den spridare som passar applikationen bäst då de flesta eftermarknads styrsystem stödjer båda sorter. Oavsett låg eller hög resistans, peak and hold eller inte så är dagens stora spridare ofta”högohmiga” och klarar av att öppna och stänga minst lika bra som ”lågohmiga” pga. att de klarar av en högre spänning, har snabbare responstid, lättare interna komponenter och överlag bättre kontroll än de gamla.

Spridarens induktans

Induktans är en elektrisk ström som flyter genom en krets (t.ex en spole i en spridare) och orsakar ett magnetiskt fält och därmed ett magnetiskt flöde genom kretsen. Förhållandet mellan det magnetiska flödet och strömstyrkan kallas induktans.  Detta är en av många delar som mäts vid spridarservice för att kontrollera så alla spridarna är i bra skick och att ingen avviker för att förhindra framtida problem och driftstopp.

Arbetstryck

Arbetstrycket / flödet hos en spridare anges av tillverkaren och det är oftast vid 3bar. Ökar bränsletrycket så ökar även flödet vid lika öppningstid. Vissa spridare ger en bättre spridarbild vid ett högt bränsletryck och vissa fungerar bättre på ett lågt. Detta är svårt att veta utan att få datan av tillverkare eller distributör.

Har man hittat rätt spridare för den effekt man skall använda så är det nu viktigt att se till så spridaren fungerar inom det området som bränsletrycket kommer att befinna sig i.

Exempel:
Överladdad turbomotor skall ge 3 bar övertryck.
Bränsletrycksregulatorn är linjär 1:1 mot övertryck
3 bars grundbränsletryck.

Nu kommer spridaren få jobba med 6 bars bränsletryck på top och då vill man att spridarbilden inte skall påverkas negativt för då påverkas också motorns effektivitet negativt.

Ofta har stora originalspridare bara fin spridarbild upp till 5 bar även om undantag som alltid kan förekomma. Här får man se till att kika efter  annan typ av spridardesign som klarar av dess tryck. Ofta benämns dessa som motorsportspridare och klarar då ofta upp till 8bar utan att spridarbilden blir lidande.

Arbetstemperatur

Spridarens temperaturområde

En bränslespridare jobbar mellan -40grader till +110grader utan att påverkas nämnvärt. Det är uppsatta ramar inom bilindustrin för att klara av olika marknader där det är väldigt kallt samt väldigt varmt. Detta gäller även för motorsportspridare och även om det kan skilja lite så är detta inga temperaturer som brukar vara ett problem att hålla sig inom. Desutom så är moderna spridare utformade så de kyls bättre av bränslet än förr.

Kompabilitet med olika medier

De flesta spridare klarar av att köra med E85 och BF95/98. E85 kräver tätare spridarservice då spridarnålen kan börja kärva och får avlagringar som påverkar flöde och spridarbild. Dagens styrsystem kan ofta kompensera för spridarmängden med öppningstider men man har fortfarande kvar problemet med spridarens flöde och spridarbild. Därför rekomenderas alltid en bränsletillsats som smöjer vid användning av etanol samt spridarrengöring en gång per säsong.

Spridarbild

Det finns olika typer av spridarbilder. Dessa styrs med olika mängd hål i mynningen på spridaren som vi kallar disk. Man säger en hålsteknik, tvåhålsteknik och flerhålsteknik. Flerhålsteknik kan vara mellan tre och åtta hål som fördelar ut bränslet i olika spridarbilder.

De olika spridarbilderna kan delas upp i tre vanliga även om det även här finns undantag med ännu fler varianter.
Konisk spridarbild
Stråle
Två strålar

När man pratar om spridarbild så finns de med olika sprigningar eller vinklar från 10 till 85 grader . Det absolut vanligaste är 10-30grader där större spridare har en bredare spridning och mindre har en smalare.

Sprutvinkel

Förutom att det finns olika spridarbilder så kan man även om det inte är lika vanligt förekommande välja sprutvinkel. Vinkeln kan då ofta vinklas åt fyra olika håll räknat med det elektriska kontaktstycket som referenspunkt

Det vanligaste är runt 15grader vinkel åt något av de fyra hållen.

Placering av spridare

Val av spridare görs oftast endast baserat på fyra saker

1.       hur mycket den flödar för att klara av en toppeffekt

2.       om den är kompatibel med det styrsystemet man skall använda

3.       Passar den storleksmässigt

4.       Är den kompatibel med det bränsle som skall användas.

Något som glöms bort är vilket tryck den skall arbeta med, om den skall köras i vardagligt bruk eller bara 2timmar per säsong, spridarbild och sprutvinkel. Här bör man se över om man skall anpassa spridaren till det insug man har med fasta monteringspunkter för spridaren eller om man skall anpassa insuget för att man har specifika krav på vilken typ av spridare som passar för användningsområdet på motorn. Även val av kontaktstycke skall tas hänsyn till beroende på användningsområde.

Spänningsmata spridaren

I en bil så är ofta det elektriska systemet inte helt stabild och därför måste komponenter som monteras klara av svängningar i spänning. I detta fallet spridarna. Bilens generator är byggd för att leverera en stabil spänning runt 14volt.

Avvikelser sker  när startmotorn går eller när batteriet är dåligt alt generator och laddregulator för att nämna några exempel. Dessutom finns en mängd olika elektriska arbetsområden för var och en av nämnda komponenter så en spridare som klarar av ett brett arbetsområde är att föredra för att kunna justera och kompensera för detta i styrsystemet

En Spridare kan ofta arbeta mellan 6-18volt det specifierade flödet gäller bara för det tillverkaren har mätt upp som ofta är 13,8 eller 14volt. Det är därför viktigt att man justerar spridarens öppningstider i förhållande till spänningen.

När spolen får en puls från styrsystemet att öppna så tar det en stund innan det kommer något bränsle då spridarnålen måste ha tid på sig att lämna sätet och tillåta bränslet att komma ut. Detta kallas för injector dead time (spridarens reaktionsförmåga). När man mäter upp detta så ser man tydligt skillnaden mellan gammal och ny teknik samt peak and hold (låg resistans) samt saturated (hög resistans). Det brukar vara runt en millisekund öppningstid och alla dessa detaljer gör helheten.

Elektriskt kontaktstycke

Spridarens elektriska kontaktstycke ingår vanligtvis inte vid köp av spridare. Detta finns dock en uppsjö av och valet faller ofta på vad för kontakt det sitter på den spridaren som man valt enligt specifikation. Det kan finnas tillfällen där man absolut måste ha ett vädersäkrat kontaktstycke och måste då ta med det i beräkningarna vid val av spridare. Men oftast så spelar inte utformning av kontaktstycken lika stor roll i val av spridare utan man anpassar kabelhärvan med de kontaktdon som passar spridaren.

Det man aldrig hör någon prata om är kvalite på kontaktstycke och stift. Detta är mycket viktigt då montering av demontering av spridare vid kontroll och service innebär att kontaktstycke och stift måste få bra kontakt gång på gång utan att förlora klämkraft och passform. Ett glappande kontaktstycke innebär en spridare som inte öppnar ordentligt med allvarliga motorskador eller motorras som följd.

Använd korrekt verktyg vid kontaktering / stiftning av kabelhärva och se till att du skaffar kontaktstycken du kan lita på så har du eliminerat två punkter som kan glappa i ett system.

Injektorn / spridaren drivs av en spole och innebär att den inte är polaritetskänslig och stiften kan vändas men vid en ordentlig installation så sätter man alla enhetligt.

Spridarkomponenter och materialval

Kroppen på en bränslespridare är ofta gjord av plast.

Den har en övre och en undre O-ring som är anpassad för det bränsle den skall användas ihop med samt i den storlek som passar monteringshålet.

Internt så har en injektor sett ut på samma sätt i många många år men har hela tiden uppgraderats med andra materialval och design för att få rörliga delar lättare för bättre kontroll.

Längst upp i spridaren så sitter ett litet förfilter för att smuts inte ska komma ner i spridaren och skada de rörliga delarna.

Sedan kommer spolen som styrsystemet aktiverar med en ström. Den drar upp en fjäderbelastad kolv eller spridarspets som öppnar upp för bränslet. När strömmen från styrsystemet försvinner så återgår kolven till stängt läge med hjälp av den inbyggda fjädern och aktuellt bränsletryck som också hjälper till att stänga.

Bränslet passerar en disk eller injektor top som formar sprutbilden ihop med utformningen på kolven.

Detta är en väldigt enkel grundkonstruktion som är förfinad över åren med anpassade egenskaper.

Service

En ny spridare har ofta en väldigt fin spridarbild som med åren försämras pga smuts, avlagringar och utmattning. Vid användande av bensin som bränsle så är inte dessa faktorer något större problem även om de finns. Det är när användandet av etanol / E85 som problemen blev påtagliga. Under samma tidsperiod så har moderna styrsystem fått individuell cylinderkompensation som mörkat dessa problem och kompenserat för dem istället.

Spridarservice är alltså något lika självklart som byte av bränslefilter, membran i bränsletrycksregulator, byte av oljefilter och vilka andra servicepunkter som helst.  Utebliven kontroll kommer att märkas av i form av ojämn motorgång, motorslitage och mindre säkerhetsmarginaler när styrsystemet konstant kompenserar på en eller flera cylindrar.

Slutord

Vi på Speeding hoppas att du har fått nytta av denna spridarinfon. Är det något du undrar eller behöver hjälp med så tveka inte att kontakta oss.