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Hallo,

ich habe vor kurzem die Einspritzdüsen am 13BT - Motor gewechselt und will allen Interessierten mit meinem Bildbericht einen Überblick über die notwendigen Arbeiten und eine Anleitung geben, wie Einspritzdüsen eines Dieselmotors erneuert werden. Mit diesem Post möchte ich meinen Beitrag zum Forum leisten, die Instandsetzungsarbeit etwas "erlebbar“ machen und freue mich über Anmerkungen, Kommentare und Verbesserungen. Das Thema, das ich hier erstellt habe, ist etwas umfangreicher geworden. Unter diesem Text befinden sich rund 100 Fotos.

Bevor es ans Eingemachte geht, noch ein paar allgemeine Informationen:


1. Bauteilbeschreibung:
Im Allgemeinen spricht man vom "Einspritzdüsen prüfen", "Einspritzdüsen überholen" oder "Einspritzdüsen instandsetzen". Ganz penibel gesehen, ist der Begriff nicht immer 100% korrekt, denn mit "Einspritzdüsen" ist meistens all das gemeint, was im obigen Bild in der OP - Schale liegt. Zu sehen ist nicht eine Einspritzdüse, sondern eine (vollständig zerlegte) Düsenhalterkombination. Die Einspritzdüse an sich ist das zweite Teil von links.

Beispiel zur Erklärung: Der 13BT Motor ist ein 3,4L Vierzylinder - Dieselmotor mit Turboaufladung. Er hat als Vierzylinder vier Düsenhalterkombinationen. In jeder Düsenhalterkombination befindet sich eine Einspritzdüse


2. Funktion:
Die Düsenhalterkombination wird mit Dieselkraftstoff von der Einspritzpumpe versorgt und hat die Aufgabe, den von der Einspritzpumpe mit Druck (ca 200 bar) zugeführten Dieselkraftstoff fein zu zerstäuben. Im obigen Bild sieht man, wie die Einspritzdüse in der Düsenhalterkombination den Kraftstoff zerstäubt.


3. Fehlerursachen:
Die Spitze der Einspritzdüse sitzt direkt im Brennraum und ist nicht nur den Verbrennungstemperaturen, sondern auch dem entstehenden Druck bei der Verbrennung ausgesetzt. Desweiteren befindet sich wie im obigen Bild zu sehen in der Einspritzdüse die sogenannte Düsennadel, die sich mit der Zeit minimalst in den Düsenkörper einarbeitet. Außerdem bilden sich mit steigender Laufleistung des Motors an der Außenseite der Einspritzdüse Verbrennungsablagerungen. All diese Faktoren beeinflussen mit der Zeit die Fähigkeit der Einspritzdüsen, den Dieselkraftstoff sauber zu zerstäuben.

4. Verhalten des Gesamtsystems bei Defekt / mangelhafter Zerstäubung:
Ziel ist es, den Dieselkraftstoff so fein zerstäubt wie möglich in den Brennraum einzuspritzen. Je feiner die Zerstäubung, desto höher ist die Gesamtoberfläche des eingespritzten Kraftstoffs, was raucharme Verbrennung, geringen Kraftstoffverbrauch und gute Leistung begünstigt. Schlechte Zerstäubung kann Leistungsabfall, Kaltstartschwierigkeiten, starken Schwarzrauch und erhöhten Verbrauch bedeuten. Mit hinein spielt, dass die Einspritzdüse auch "nachtropfen" bzw undicht werden kann, was im Spätstadium zu gerissenen Vorkammern (bei Vorkammermotoren) oder gerissenen Kolben bei Direkteinspritzern führen kann.

- Genug der Theorie, auf zur Praxis!

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Erster Schritt: Der Ausbau der Düsenhalterkombinationen


Ein alter Bekannter - der 13BT Motor, wie er leibt und lebt Unter der Luftführung des Turboladers und Schläuchen sind die Düsenhalterkombinationen zu erkennen.


Um die die 4 Düsenhalterkombinationen ausbauen und prüfen zu können, werden diverse Schlauchleitungen sowie die Luftführung des Turboladers entfernt.


Die 4 Düsenhalterkombinationen, die jetzt ausgebaut werden.


Die Einspritzleitungen werden gelöst. Um die Überwurfmutter nicht zu beschädigen, empfiehlt sich ein offener Ringschlüssel, der die Mutter rundum an allen Flanken greift.


Anschließend wird die Rücklaufleitung demontiert.


Die beiden Muttern (12mm), die die Düsenhalterkombination halten, werden gelöst.


Jetzt kann die Düsenhalterkombination vorsichtig herausgezogen werden.


So werden alle 4 Düsenhalterkombinationen entnommen und in eine saubere Schale abgelegt.


Alles einpacken und ab in Werkstatt!

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Zweiter Schritt: Das Prüfen der Düsenhalterkombinationen


Der "Versuchsaufbau" Alle Werkzeuge und Teile, die zur Instandsetzung benötigt werden. Generell ist beim Arbeiten mit Düsenhalterkombinationen auf peinlichste Sauberkeit zu achten. Wenn der kleinste, nicht einmal sichtbare Krümel Schmutz oder Staub in die Düsenhalterkombination gelangt, besteht die Gefahr dass sich das Schmutzkorn in der Einspitzdüse festsetzt und Zerstäubung sowie Dichtheit derart negativ beeinträchtigt werden, dass der Motor nach der Revision der Düsenhalterkombinationen schlechter läuft als zuvor. Bei der Sauberkeit gibt es keine Kompromisse! Auf einer Werkbank, auf der 3 Wochen lang zuvor jeden Tag an schmutzigen Teilen gearbeitet, geflext, geschliffen und lackiert wurde, kann nicht gearbeitet werden.
Keine Einstellarbeiten ohne Werksvorgaben - ich besitze das Handbuch im Original und kopiere mir für die anstehende Instandsetzungsarbeit alle relevanten Seiten für mich heraus, sodass das Handbuch nicht verschmutzt wird.




Kernstück der Arbeit ist ein sauberes, gut funktionierendes Düsenprüfgerät mit frischem Diesel und präzisen Manometern. Die Manometer sind neu, aus deutscher Produktion sowie mit Eich- und Prüfprotokoll geliefert worden.



Zum wirklich 100% akkuraten Einstellen des Öffnungsdruckes wird ein Sortimentskasten mit Einstellscheiben benötigt. Diese Einstellscheiben sind in verschiedenen Abmessungen erhältlich, mit Ihnen wird die Feder in der Düsenhalterkombination je nach Stärke der Einstellscheibe unterschiedlich stark vorgespannt, was sich auf den Öffnungsdruck der Düsen auswirkt. Toyota gibt beim 13BT - Motor einen Toleranzwert von 200 - 210 kg/cm2 für den Düsenöffnungsdruck an. In der Praxis lässt sich beobachten, dass mit höherem Öffnungsdruck auch feiner zerstäubt wird. Daher stelle ich den Öffnungsdruck mittels der Einstellscheiben am oberen Toleranzfeld ein, welches Toyota in seinem Handbuch vorgibt.


Die 4 Düsenhalterkombinationen, die jetzt geprüft und instandgesetzt werden.


Hier im Bild sieht man alle benötigten Ersatzteile für die Instandsetzung. Oben die 4 Einspritzdüsen, unten die Kupferringe für die Rücklaufleitung, die Gummidichtungen, die die Düsenhalterkombinationen im Zylinderkopf nach außen hin abdichten sowie die sogenannten Flammscheiben, welche den Brennraum nach außen hin abdichten (von links nach rechts).


Um schon im Vorfeld Verschmutzungen zu vermeiden, entnehme ich die Einspritzdüsen nicht mit den Fingern, sondern mit einer feinen Zange aus der Schutzverpackung.




Anschließend lege ich die Einspritzdüsen in ein sauberes Glas mit frischem Dieselkraftstoff. Gelegentlich kann es vorkommen, dass bei lange gelagerten Düsen das Korrosionsschutzöl verharzt und die Düsennadel verklebt. Daher werden alle Düsen erst in Dieselkraftstoff eingelegt und die Freigängigkeit der Düsennadel wird geprüft, um schon im Vorfeld Fehlerquellen ausschließen zu können.




Die erste Düsenhalterkombination wird mit der Einspritzleitung des Düsenprüfgerätes verschraubt und der Pumphebel des Prüfgerätes ein paar Mal betätigt, um Einspritzleitung und Düsenhalterkombination zu entlüften.

Pro Düsenhalterkombination werden 4 Werte geprüft:


1. Öffnungsdruck: Der Druck, bei dem die Einspritzdüse in der Düsenhalterkombination zu öffnen beginnt. Durch lange Betriebsdauer verringert sich der Öffnungsdruck. Hier liegt er bei 168bar. Der Idealwert wären rund 210bar, der Istwert weicht also deutlich vom Sollwert ab.




2. Dichtheitsprüfung: Ich trockne die Spitze der Einspritzdüse mit einem weichen, in Bremsenreiniger getauchten Tuch ab und erzeuge mit dem Düsenprüfgerät einen Druck, der 20 bar unter dem Düsenöffnungsdruck liegt. Innerhalb von 10 Sekunden darf sich an der Spitze der Düse kein Tropfen bilden. Bildet sich ein Tropfen, ist die Einspritzdüse undicht.
Die Dichtheit in diesem Fall war grenzwertig. Eine stärkere Undichtigkeit kann unter Umständen beim Direkteinspritzer zu gerissenen Kolben führen. Ein bekanntes Problem, das oft luftgekühlten Direkteinspritzern von Deutz den Garaus gemacht hat oder auch die Ursache dafür war, dass (neben fehlerhaft gegossenen Ölkanälen) die 3.0L Vierzylinder im Nissan Patrol Y61 in den ersten Jahren sehr oft gravierende Motorschäden durch Ölverdünnung und gerissene Kolben hatten.


3. Strahlbild: Wie schon geschrieben, steigt die Qualität der Zerstäubung mit höherem Öffnungsdruck. Die hier gezeigte Düsenhalterkombination weicht um rund 40 bar von der oberen Toleranzgrenze des Einstelldrucks ab. Bedingt durch Alter, Laufleistung und geringen Öffnungsdruck der Düsen (ca 280.000KM) ist die Zerstäubung eher dürftig. Bei der Prüfung des Strahlbilds bewege ich den Hebel des Düsenprüfgerätes in 3 Geschwindigkeiten (langsam, mittel und schnell) und kann dann beurteilen, wie gut die Düse zerstäubt.

4. Schnarrverhalten: Eine funktionsfähige Düse gibt in dem Moment, in dem der Dieselkraftstoff abgespritzt und vernebelt wird, ein deutliches, schnarrendes Geräusch ab. Das Geräusch ist etwa mit dem einer Wohnungstür vergleichbar, die beim Bewegen in den Angeln quietscht.


Alle 4 Düsenhalterkombinationen werden nach diesen 4 Kriterien geprüft und die Messergebnisse kurz festgehalten.

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Dritter Schritt: Zerlegen und Instandsetzen der Düsenhalterkombinationen:


Die Düsenhalterkombination wird nun vorsichtig in den Schraubstock gespannt und die Flammscheibe abgenommen.


Achtung, jetzt wird´s grob - oder: was zum Teufel macht die große Rohrzange an der empfindlichen Einspritzdüse? Erfahrungsgemäß setzen sich Verbrennungsrückstände zwischen Überwurfmutter und Einspritzdüse. Beide Bauteile "verkleben" regelrecht miteinander. Unter der Einspritzdüse sitzt eine Zwischenscheibe mit 2 dünnen Stahlstiften, die oft abgeschert werden, wenn ich ohne Gegenhalten mit einer Rohrzange die Überwurfmutter löse. Spätestens jetzt sollte klar sein, dass nach dieser einfühlsamen Behandlung die Einspritzdüsen endgültig ein Fall für den Schrott sind.


Hier sieht man nochmal im Detail die Verbrennungsrückstände, die oft für eine innige Verbindung zwischen Überwurfmutter und Einspritzdüse sorgen. Dies ist keine spröde gewordene Dichtung, sondern Ruß bzw Ölkohle.


Die Überwurfmutter kann nach dem Lösen von Hand abgedreht werden, die Einspritzdüse liegt nun frei.


Linker Hand sieht man die abgenommene Einspritzdüse. Rechts liegt noch die Zwischenscheibe mit den beiden Fixierstiften auf der Düsenhalterkombination auf. Diese beiden kleinen Fixierstifte können beim Lösen ohne Gegenhalten abscheren - und meistens scheren sie bündig mit dem oberen Teil der Düsenhalterkombination ab. In den seltensten Fällen lassen sich die abgescherten Stifte dann noch entfernen. Die Düsenhalterkombination ist dann ein Fall für den Schrott, da alle Teile (Einspritzdüse, Zwischenscheibe und Dichtfläche des oberen Teils der Düsenhalterkombination feinstgeläppt sind und jede beschädigte Oberfläche Undichtigkeit und mangelhafte Funktion hervorruft.


Die Zwischenscheibe wird abgenommen und zusammen mit der Überwurfmutter und der Einspritzdüse in die mit Bremsenreiniger ausgespülte OP - Schale gelegt. Die kleine Bohrung ganz rechts in der Zwischenscheibe sowie im oberen Teil der Düsenhalterkombination ist die Zuflussbohrung, durch die Einspritzdüse ihren Kraftstoff zugeführt bekommt.


Der Druckbolzen, die Düsenfeder sowie die Einstellscheibe hinter der Feder werden entnommen und ebenfalls beiseitegelegt.


Hier im Bild die zerlegte, vollständige Düsenhalterkombination. Die Fachbegriffe:

oben rechts: oberer Teil der Düsenhalterkombination
1. Teil von links: Überwurfmutter / Düsenspannmutter / unterer Teil der Düsenhalterkombination
2. Teil von links: Einspritzdüse
3. Teil von links: Zwischenscheibe mit Fixierstiften
4. Teil von links: Druckbolzen / Druckzapfen
5. Teil von links: Düsenfeder / Druckfeder
6. Teil von links: Einstellscheibe / Druckeinstellscheibe


Der obere Teil der Düsenhalterkombination vor der Reinigung. Jetzt wird der obere und untere Teil mechanisch, chemisch sowie im Ultraschall akkurat gereinigt. Die Zwischenscheibe, Druckbolzen, Düsenfeder und die Einstellscheibe werden im Ultraschallbad mit 80°C heißem Diesel gereinigt.


Nach der Reinigung.


Jetzt geht es an die Montage. Der obere Teil der Düsenhalterkombination wird vorsichtig im Schraubstock eingespannt.



Die alte Einstellscheibe wird wieder verbaut. Gleich wird man sehen, ob mit ihr der vorgeschriebene Öffnungsdruck erreicht wird.


Die Düsenfeder wird eingesetzt.


Dann folgt der Druckbolzen.


Und die Zwischenplatte. Bei der Montage der gereinigten Bauteile generell mit Handschuhen arbeiten, um jegliche Schmutzpartikel, die noch an den Händen haften könnten, fernzuhalten.




Prüfung der Einspritzdüse: Die Einspritzdüsen haben jetzt längere Zeit in dem Glas mit Dieselkraftstoff gelegen. Ich ziehe die Düsennadel um etwa 1/3 ihrer Gesamtlänge aus dem Düsenkörper heraus und kippe die Einspritzdüse im 60° Winkel nach oben hin an. Die Düsennadel muss langsam und gleichmäßig durch ihr Eigengewicht in ihren Sitz zurücksinken. Die Düse drehe ich anschließend jeweils 3 mal in einem Winkel von 90°, um das Einsinkverhalten der Düsennadel in 4 Positionen zu prüfen. Hier ist alles in Ordnung.

Vereinzelt gibt es Düsen, deren Nadel nicht von alleine in ihren Sitz zurückgleitet. Während meiner Lehrzeit hatten wir in der Dieselabteilung ein großes Regal stehen, welches teilweise noch mit Düsen aus Vorkriegsproduktion bestückt war. Nachdem die verharzten Düsen gereinigt waren, glitt die Düsennadel immer noch nicht in ihren Sitz zurück. Ich musste dann als Lehrling die Düsennadel mit einer selbst angerührten Paste aus Zigarrenasche und Diesel in Sysiphosarbeit "einläppen". Noch heute danke ich dem lieben Gott, dass diese Zeiten vorbei sind.


Die Einspritzdüse ist in Ordnung und kann aufgesetzt werden.



Um die Fixierstifte der Zwischenscheibe nicht zu belasten, öle ich die Dichtfläche der Düse leicht ein, bevor ich die Überwurfmutter aufsetze.

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...weiter mit der Instandsetzung...



Die Überwurfmutter wird leicht mit 2 Fingern festgezogen, nochmals eingeölt und mehrfach eine 1/4 Drehung hin- und hergedreht. So verteilt sich das Öl und ich kann bedenkenlos die Überwurfmutter festziehen.



Die Überwurfmutter wird mit dem vorgeschriebenen Drehmoment aus dem Werkstatthandbuch festgezogen. Ein zu hohes Anzugsdrehmoment kann die Düse verspannen, sodass die Düsennadel klemmt. Oft ist das Bauteil danach unbrauchbar geworden.



Die Düsenhalterkombination wird wieder mit der Einspritzleitung des Düsenprüfgerätes verschraubt und der Öffnungsdruck gemessen. Sollwert sind 210 bar - dieser Sollwert wird bei weitem immer noch nicht erreicht. Also muss die Düsenhalterkombination wieder komplett zerlegt und die Einstellscheibe entnommen werden.





Die Einstellscheibe wird mit der Mikrometerschraube ausgemessen. Hier ist werksseitig eine Einstellscheibe mit einer Stärke von 1,30mm verbaut. Eine stärkere Einstellscheibe erzeugt eine höhere Vorspannung der Düsenfeder und damit einen höheren Öffnungsdruck. Da ich einen Öffnungsdruck von rund 210 bar erreichen möchte, muss ich die Düsenhalterkombination mit einer stärkeren Einstellscheibe bestücken und wieder zusammensetzen.




Ich verwende eine Einstellscheibe mit 1,45mm und setze die Düsenhalter mit neu eingeölter Einspritzdüse wieder zusammen.


Der Druck passt, Düsenhalterkombination NR1 von 4 ist korrekt eingestellt. Die im Werkstatthandbuch angegebenen 210kg/cm2 entsprechen rund 205 bar. Aus Erfahrung und durch Dieseltechnik - Schulungen bei Bosch stelle ich Lochdüsen bei Direkteinspritzern etwa 5 - 8 bar höher ein, als im Werkstatthandbuch angegeben. Der Grund ist, dass sich neue Einspritzdüsen in der ersten Zeit des Betriebes setzen, der Öffnungsdruck leicht wieder absinkt - aber anschließend stabil bleibt. So bleibe ich nachdem sich die Einspritzdüse gesetzt hat, dauerhaft im oberen Toleranzbereich des zulässigen Düsenöffnungsdruckes und erziele über lange Zeit durch hohen Öffnungsdruck und neue Düsen eine saubere Zerstäubung.

Die Prozedur mit mehrfachem Zerlegen und der anschließenden Neumontage mit dickeren (wenn der Öffnungsdruck zu niedrig ist) oder dünneren (Öffnungsdruck zu hoch) Einstellscheiben muss unter Umständen mehrfach wiederholt werden und bedeutet natürlich Aufwand. Resultat der Mühen sind perfekt zerstäubende Düsen mit all ihren Vorteilen.







Alle Düsenhalterkombinationen sind auf den richtigen Druck eingestellt. Der Lohn der Mühen



Anschließend werden die Düsenhalterkombinationen noch neu brüniert.

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Vierter Schritt – Montage der Düsenhalterkombinationen






Dass die Düsenhalterkombinationen auch wirklich dicht werden, muss noch der Schacht im Zylinderkopf gereinigt werden. Um zu vermeiden, dass Schmutz in den Verbrennungsraum fällt, schiebe ich einfach ein Stück Schlauch auf einen kleinen Kreuzschlitzschraubenzieher, stecke ihn in den Schacht und verschließe so die kleine Bohrung zum Verbrennungsraum. Dann kann etwas Bremsenreiniger eingesprüht und mit Druckluft ausgeblasen werden, um an allen 4 Zylindern die Schächte zu reinigen.





Die Bördel der Einspritzleitungen sowie deren Überwurfmuttern werden oft bei der Reinigung vergessen. Resultat ist, dass Schmutz in die Düsenhalterkombination gelangt, und die ganze Arbeit zwar nicht kostenlos, aber umsonst war. Etwas Bremsenreiniger und Druckluft hilft, das Ganze dauert keine zwei Minuten.




Neue Flammscheiben sollten auf jeden Fall verwendet werden!



Die Flammscheiben setze ich in die Schächte im Zylinderkopf und stecke die überholten Düsenhalterkombinationen ein.



Die Muttern werden aufgesetzt und festgezogen.



Die Rücklaufleitungen sowie die Einspritzleitungen werden montiert.


Alle Leitungen und Schläuche werden wieder montiert. Der Motor wird nicht sofort anspringen, da sich in den Düsenhalterkombinationen sowie in den Einspritzleitungen noch Luft befindet. Er kann mit geschlossenen Einspritzleitungen mit voll durchgetretenem Gaspedal gestartet werden und springt dann nach ca. 10 - 15 Sekunden starten wieder an. Wenn der Motor angesprungen ist, vom Gas gehen und ihn kurz mit leicht erhöhter Leerlaufdrehzahl kurz laufen lassen, sodass er vollständig entlüftet. Gute Fahrt!

Fazit: Meines Erachtens besteht die Instandsetzungsarbeit bei Düsenhalterkombinationen aus mehr, als nur Düsen abdrücken oder dem Einsetzen neuer Einspritzdüsen. Für wirklich saubere Zerstäubung braucht es in vielen Fällen die Einstellscheiben, Messwerkzeug und mehrfache Montage und Demontage der Düsenhalterkombination, um das Optimum herauszuholen. Das macht die Arbeit aufwendig, ist aber meiner Erfahrung nach definitiv alle Mühen wert. Es gibt doch nichts schöneres, als ein sauber laufender, gesunder Dieselmotor

[wolli]

Schöner Bericht, danke dafür!

[Feldi]

Excellenter Bericht.

Vielen Dank dafür.

[George]

Ein Bijou von einem Bericht, vielen Dank !
Man merkt, der Verfasser ist sicher gewöhnt präzise und sauber zu arbeiten.

Grüsse

[der 7er]

Ich liebe es, wenn Leute so sauber arbeiten

Vielen Dank für diesen tollen Bericht und dass Du Dir neben dem Düsen-Gefummel auch noch die Mühe gemacht hast, das alles hochwertig zu fotografieren!

Gruß, Mario

[landcruiser]

Saubere Arbeit, wortwörtlich, tolle Bilder und eine Beschreibung, mit der das jeder nachvollziehen kann.

Danke das du dir Arbeit gemacht hast.

Ich habs eben im "Best off" verlinkt.

[niwre77]

Danke für die Mühe!
Sehr feine Abhandlung

[HJ61-Freak]

Jepp, super Text und tolle Bilder! Anmerkung meinerseits: Von dem offenen Ringschlüssel, auch Hydraulikschlüssel genannt, gibt es auch Einsätze für Drehmomentschlüssel, so dass man die Überwurfmuttern der Einspritzleitungen ebenfalls mit dem korrekten Drehmoment beaufschlagen kann. Ob man es braucht, ist eine andere Frage...

Gruß

Florian

[Abadias]

Ich habe das ganze grad beim 2H hinter mir ... und Deine Anleitung ist wirklich toll. Die Beschriftung der Düsenstöcke/-halter und die Prüfung der alten ESD habe ich übersprungen, da ich sowieso neue Düsen einbauen wollte. Am besten gefällt mir, wie Du die Düsenhalter-"Schächte" bzw. deren Innengewinde gereinigt hast. Hier hatte ich echt Probleme.

Ansonsten musste ich bei der Pinzette etwas schmunzeln ... habe die Aktion nicht ganz so filigran durchgeführt

Gruß Stephan

[madagascar]

Super Bericht,

das mach Spaß zu lesen und zu schauen. Saubere Arbeit! Vielen Dank.

Pete