Главная » Своими руками » Устройство топливной форсунки инжектора

Устройство топливной форсунки инжектора


Устройство форсунки инжектора - как попадает бензин в двигатель?

Как правило, на сегодня, большое количество автомобилей оборудуются специальными системами впрыска горючего. Интересно будет узнать, о том что идея о внедрении такой системы в автомобильный мир появилась уже в далеких 50-х годах. Так, 1951 год стал годом рождения первой системы впрыска топлива, именно в этом году компания Bosch укомплектовала ею 2-х тактный двигатель купе Goliath 700 Sport.

Последователем Bosch стал Mercedes-Benz 300 SL, который подхватил эстафету в 1954 году. И вот, уже в конце 70-х годов началось массовое, серийное введение инжекторных систем впрыска топлива. Как оказалось на практике, впрыск топлива имеет множество достоинств и отличных характеристик, по которым такая система превосходит карбюраторную подачу топлива. От карбюраторного принципа смесеобразования система впрыска топлива отличается более безошибочной дозировкой топлива, а следовательно, и большей экономичностью и приемистостью автомобильного транспорта. Также система впрыска топлива славится меньшей токсичностью выхлопных газов. Можно сделать такой вывод, что переоценить работу системы впрыска топлива практически невозможно.

Форсунка является одной из аниболее важных частей системы впрыска топлива, поэтому она во многом и определяет эффективность и надежность работы движка. Однако, именно она работает в наиболее тяжелых условиях. Каждому автолюбителю важно знать что это за деталь и как она работает, дабы в случае какой-либо неисправности системы впрыска топлива произвести правильную диагностику поломки, ведь именно от состоянии форсунки зависит хорошая работоспособность самой системы. В данной статье мы акцентируем внимание именно на строении форсунки, ее видах и принципе работы. Итак, начнем.

1. Типы инжекторных форсунок

Для начала давайте разберемся, что такое форсунка и какое ее предназначение. Деталь форсунки (по-другому можно назвать инжектором) представляет собой конструктивный элемент системы впрыска горючего. Главными тремя функциями, которые выполняет форсунка являются дозированная подача топлива, распыление данной топливной жидкости в камере сгорания (другими словами – впускной коллектор), а также возникновение топливно-воздушной смеси.

Как правило, форсунка приводится в эксплуатацию в системах впрыска топлива как дизельных, так и двигателей, работающих на бензине. Если говорить о современных двигателях, установленные в них форсунки руководствуются электронным управлением впрыска. Данную деталь принято разделять на три типа, в зависимости от способа произведения впрыска.

Итак, существуют такие три вида форсунки:

1. Электрогидравлическая

2. Электромагнитная

3. Пьезоэлектрическая

Теперь о каждом виде поподробнее.

Форсунка электромагнитная

Данную форсунку, как правило, принято устанавливать именно на бензиновых движках, в том числе укомплектованных системой непосредственного впрыска. Сама по себе электромагнитная форсунка имеет довольно обычное строение и состоит непосредственно из электромагнитного клапана с иглой и сопла. Работает такая форсунка по своеобразному принципу. В соотношении с заложенным алгоритмом, установленный электронный блок управления способен обеспечить в нужный момент передачу напряжения прямиком на обмотку возбуждения клапана. В этот момент создается своеобразное электромагнитное поле, которое может преодолевать усилие пружины, втянуть якорь с иглой и отпустить сопло. После проделанной операции осуществляется впрыск топлива. После того момента, как напряжение исчезнет, пружина возвращает иглу форсунки обратно на седло.

Форсунка электрогидравлическая

Как правило, электрогидравлическую форсунку принято приводить в действие на двигателях использующих дизель, в том числе и таких, которые укомплектованы системой впрыска Common Rail. Сама по себе электрогидравлическая форсунка состоит из впускной и сливной дроссели, камеры управления, а также электромагнитного клапана. Такая форсунка приводится в эксплуатацию по принципу применения в процессе работы давления топлива, как при произведении впрыска, так и при его окончании.

Как правило, на начальной позиции электромагнитный клапан обесточен и находится в закрытом состоянии, игла форсунки прислоняется к седлу благодаря мощности давления топлива на поршень, которое имеет место в камере управления. В этом случае впрыск топлива не производится. В этот момент давление топлива на иглу ввиду несоответствии площадей контакта порядка меньше чем давление на поршень.

Электронный блок управления посылает сигнал и по его команде в работу включается электромагнитный клапан, который осуществляет открытие сливной дроссели. В свою очередь, топливо, которое выходит из камеры управления, начинает проходить через дроссель прямиком в сливную магистраль. В таком случае, дроссель способна воспрепятствовать скорой стабилизации давлений в камере управления и впускной магистрали. Таким образом, происходит снижение давления на поршень, но давление топлива на иглу остается на прежнем уровне. Под воздействием давления игла двигается вверх и происходит впрыск топлива.

Форсунка пьезоэлектрическая

Пьезоэлектрическая форсунка является самым совершенным и надежным устройством, которое способно обеспечить впрыск горючего. Такую форсунку, как правило, устанавливают на двигателях, использующих дизель, которые укомплектованы системой впрыска Common Rail. Такой вид форсунки имеет много достоинств, среди которых имеет место быстрота срабатывания Данная форсунка превосходит всех своих оппоненток и является самым надежным устройством, обеспечивающим впрыск горючего.

Преимуществом пьезофорсунки является быстрота срабатывания, которая в четыре раза превышает быстроту электромагнитного клапана. Из этого следует осуществимость многократного впрыска горючего в период одного цикла, а также безошибочная дозировка впрыскиваемого горючего.

Вся операция происходит благодаря использованию пьезоэффекта в руководстве форсункой, который был основан на изменении показателей длины пьезокристалла под воздействием напряжения. Вся конструкция пьезоэлектрической форсунки состоит из пьезоэлемента, переключающего клапана, толкателя, а также иглы, которые умещаются в корпусе. Пьезофорсунка приводится в работу по такому же принципу как и электрогидравлическая, а именно по гидравлическому. В связи с высоким давлением горючего, игла, находящаяся на исходной позиции, посажена на седло.

Во время подачи электрического сигнала на пьезоэлемент, производится увеличение его длины, при этом это позволяет пьезоэлементу толкать усилие непосредственно на поршень толкателя. В этот момент, переключающий клапан приходит в открытое состояние и топливо проходит в сливную магистраль. При этом падает давление, которое находится выше иглы. При этом, за счет давления в нижней части игла идет вверх и происходит впрыск горючего. Как правило, количество впрыскиваемого топлива может определяться длительностью воздействия на пьезоэлемент, а также уровнем давления горючего в топливной рампе.

2. Принцип работы форсунки инжектора

Для того, чтобы разобраться в принципе работы форсунки, нужно в общем понять работу всей системы впрыска топлива. Итак, данная система производит подачу горючего в цилиндр двигателя либо во впускной коллектор по принципу прямого впрыска благодаря форсунке, или как принято называть еще, инжектора. Исходя из этого, все автомобили, которые комплектуются такой системой, получают название инжекторных.

Классифицирование инжекторного впрыска проводится в зависимости от того, какой принцип работы инжектора, а также по месту его установки и суммарному количеству инжекторов. Как правило, центральный впрыск топлива осуществляется по такому принципу: во всеобщий впускной трубопровод, с помощью форсунки впрыскивается топливо на все цилиндры двигателя.

Форсунку, как мы уже упоминали, принято устанавливать именно перед дроссельной заслонкой, в том месте, где должен находиться карбюратор. Она показывает низкое сопротивление обмотки электромагнита (до 4-5 Ом). Как же распределяется впрыск? С помощью отдельных форсунок происходит впрыск топлива во впускные трубопроводы каждого имеющегося цилиндра. Они занимают место у основания впускных трубопроводов (как правило, у корпуса головки блока цилиндров) и отличаются довольно-таки высоким сопротивлением обмоток электромагнитов (до 12-16 Ом). Он может быть и меньшим, но при условии наличия дополнительного блока сопротивлений.

Как известно, большинство современных автомобилей снабжаются системой именно распределенного впрыска топлива. Как мы уже говорили, она работает по принципу, что отдельная форсунка отвечает за свой цилиндр. Важно знать, что каждая система распределенного впрыска топлива делится на четыре разных типа:

1. Одновременный

2. Попарно-параллельный

3. Фазированный

4. Прямой

Теперь о каждом поподробнее. Одновременный тип характеризируется подачей горючего от всех форсунок системы одновременно во все цилиндры. Что ж, название говорит само за себя. Попарно-параллельный тип впрыска подразумевает парное открытие форсунок, при котором, одна открывается непосредственно пред циклом впуска, а вторая - перед циклом впуска. Главной отличительностью этого типа является применение попарно-параллельный принцип открытия форсунок в момент запуска двигателя, или же в период аварийного режима неисправности датчика положения распредвала. В период эксплуатации автомобиля, то есть во время движения, в работу включается фазированный впрыск топлива. Это тип впрыска. При котором каждый инжектор открывается перед тактом впуска. Наконец, прямой тип впрыска происходит непосредственно в камеру сгорания.

Некоторые автомобили новейшего поколения могут похвастаться подачей топлива непосредственно в камеру сгорания (это и есть непосредственный впрыск). Отличительной чертой форсунок таких двигателей является наличие высокого рабочего напряжения электромагнита, которое достигает до 100 В. Маркировки форсунок отражают фабричную, или торговую, марку либо название, а также каталожный номер, или наименование и номер серии.

Как правило, горючее подается к форсунке под определенным давлением, которое зависит от режима работы движка. Принцип действия инжектора предполагает использование сигналов микроконтроллера, который в свое время получает данные от датчиков. Поступившие на электромагнит электрические импульсы, которые исходят от блока управления, заставляют работать игольчатый клапан, который открывает и закрывает канал форсунки. Все количество топлива которое распыляется зависит от длительности импульса, которая задается непосредственно блоком управления. Если говорить о форме и направлении распыляемого факела очень важны при смесеобразовании и определяются количеством и расположением распылительных отверстий.

Как правило, если топливо впрыскивается во всеобщий трубопровод с помощью одной форсунки, то это называется системой моновпрыска. Такая система на сегодня не пользуется особым спросом среди автомобилестроителей. Большинство автопроизводств предпочитают использовать сразу две форсунки в системе впрыска.

Как ни крути, но как и любая другая система, инжекторная ситсема имеет и свои недостатки, среди которых достаточно высокая цена на узлы инжектора, низкая уровень ремонтопригодности, высокие запросы по поводу состава и качества горючего, крайняя необходимость использования специального оборудования для диагностики каких-либо поломок, и, конечно же, довольно высокие ценовые показатели стоимости ремонта.

3. Как устроена форсунка инжектора

А теперь давайте рассмотрим конструкцию форсунки, из чего же она состоит. Каждому автолюбителю известно, что подача топлива в форсунках происходит преимущественно сверху вниз. Если говорить в общих чертах, можно сказать, что форсунка состоит из одного, реже двух каналов. Как правило, по первому к выходу подходит распыляемая жидкость, а по второму проходят жидкость, пар, газ, который служит для распыления первой жидкости. Как показывает практика, чистая и качественная форсунка способна дать конусообразный распыл, а факел получается непрерывный и ровный.

Если детализировать построение форсунки, можно сказать, что она, в первую очередь состоит из корпуса. В верхней части корпуса можно отыскать так называемый гидравлический разъем, который, в свою очередь, закрепляется к топливной рампе. Благодаря наличию насоса и обратного клапана в рампе непрерывно поддерживается установленное давление горючего. Известно, что форсунка прикрепляется к топливной рампе посредством специального зажимного устройства.

Нижнюю часть форсунки занимает распылительная пластина с отверстиями для впрыскивания топлива. Для того, чтобы обеспечить герметичность соединения сверху и снизу находятся специальные уплотнительные кольца. С одной стороны форсунки находится электрический разъем, который используется для управления соленоидом форсунки. Весь основной механизм находится внутри форсунки и состоит из фильтрующей сетки, электромагнитной обмотки, седлом клапана, пружины, игольчатого клапана с якорем соленоида и запорным сферическим элементом, а также распылительной пластины. Сопло принято считать самым важным элементом форсунки.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?

auto.today

Форсунки двигателя автомобиля, виды форсунок двигателя, принцип работы. Виды топливных форсунок. Какие бывают топливные форсунки? Принцип работы.

Автомобильная форсунка — устройство, отвечающее за непосредственное распыление горючего внутри камеры сгорания. На сегодняшний день существует несколько модификаций данного устройства. Об этом далее в статье. 

Система впрыска топлива, из чего состоит система впрыска

Топливная система состоит из таких элементов:

  1. Топлипроводы.
  2. Топливный бак.
  3. Топливный насос.
  4. Топливные фильтры.
  5. Устройство для смешивания воздуха и топлива.
  6. Регулятор давления топлива.
  7. Впускной коллектор.
  8. Воздушный фильтр.
  9. Датчики.
  10. Глушитель шума выпуска отработанных газов.

Зависимо от используемого устройства для смешивания воздуха и топлива существует три вида топливных систем:

  1. Аккумуляторная топливная система — применяется в дизельных моторах.
  2. Карбюраторная топливная система — применяется в карбюраторных моторах.
  3. Инжекторная топливная система — применяется в бензиновых моторах. В данном случае за смешивание воздуха и горючего отвечает форсунка.

Непосредственный впрыск или для чего нужны форсунки в двигателе

Непосредственный впрыск — модифицикация распределенного впрыска горючего, где горючее впрыскивается в цилиндры напрямую. Форсунка — основной связывающий компонент между топливным насосом и мотором. Главное предназначение форсунок:

  1. Обеспечение правильной дозировки подаваемого в мотор топлива.
  2. Обеспечение правильной струи (количество, давление, угол) смеси.

Виды форсунок и их назначение

  1. Электромагнитные.
  2. Механические.
  3. Гидравлические.
  4. Пьезоэлектрические.

Электромагнитная форсунка, устройство и принцип работы

Подобные электромагнитные устройства применяют, как правило, на бензиновых моторах, в том числе и с непосредственным впрыском. Такой тип оборудования имеет довольно простую конструкцию, состоящую из:

  1. Сопло форсунки.
  2. Игла.
  3. Уплотнение на корпусе.
  4. Корпус форсунки.
  5. Якорь от электромагнита.
  6. Специальная пружина.
  7. Электромагнитная обмотка возбуждения.
  8. Электрический разъем.
  9. Сетчатый фильтр.

Сопло осуществляет разбрызгивание топлива. Именно от качества работы данного компонента зависит работа всего устройства. Сетчатый фильтр фильтрует горючее, проходящее через форсунку.

ЭБУ, соответствуя заложенному ранее алгоритму, в необходимый момент обеспечивает подачу напряжения к обмотке возбуждения клапана. В процессе этого возникает электромагнитное поле, преодолевающее усилие пружины, после чего затягивает якорь с иглой, что освобождает сопло. После всего этого производится впрыск топлива. Когда напряжение пропадает, игла форсунки возвращается на седло с помощью пружины.

Бензиновая форсунка в разрезе

  1. Сетчатый фильтр.
  2. Сопло форсунки.
  3. Уплотнение.
  4. Игла форсунки.
  5. Корпус форсунки.
  6. Якорь электромагнита.
  7. Обмотка возбуждения.
  8. Пружина.
  9. Электрический разъем.

Форсунка дизеля, виды форсунок дизельных двигателей, устройство и принцип действия

На дизельных моторах, а том числе и на тех, которые оснащены системой впрыска «Common Rail», применяют электрогидравлические форсунки. В конструкцию данного устройства входит — электромагнитный клапан, камера управления, а также сливная и впускная дроссели.

Принцип работы такого оборудования основывается на использовании давления топлива при впрыске, а также, после его прекращения. В исходном положении электромагнитный клапан полностью закрыт и обесточен, игла прибора прижата к седлу при помощи давления на поршень горючего в камере управления. Впрыск топлива в таком положении не производится. Стоит отметить, что давление горючего на иглу, в данной ситуации, меньше давления, которое производится на поршень, в результате разности площадей контакта.

После команды ЭБУ, срабатывает электромагнитный клапан и производится открытие сливной дроссели. Топливо, которое находится в камере управления, при этом, вытекает через дроссель в сливную магистраль. Впускной дроссель является препятствием, чтобы осуществилось быстрое выравнивание давлений во впускной магистрали и камере управления. Постепенно происходит уменьшение давления на поршень, однако давление горючего, осуществляемое на иглу, не изменяется, в результате чего осуществляется поднятие иглы и впрыск горючего.

Пьезофорсунка, устройство

В конструкцию пьезофорсунки входят такие компоненты:

  1. Канал подачи топлива.
  2. Электрический разъем форсунки.
  3. Микрофильтр.
  4. Канал обратки.
  5. Пьезоэлемент.
  6. Поршень толкателя.
  7. Поршень клапана.
  8. Пружина клапана.
  9. Переключающий клапан.
  10. Блок дросселей.
  11. Пружина иглы распылителя.
  12. Огнеупорная шайба.
  13. Игла распылителя.

Пьезофорсунка, принцип работы

Работа управляющего клапана форсунки основана на известном пьезоэлектрическом эффекте, применяемому, например, в газовых зажигалках. Человек пальцем нажимает на кнопку, которая деформирует рабочий компонент из диэлектрика. В результате этого возникает заряд, используемый для воспламенения газа.

В пьезоэлектрических форсунках применяется т. н. обратный пьезоэлектрический эффект. Напряжение подается на диэлектрик, что содействует деформации материала. С ним соединен шток клапана, который способен подниматься, если ток подается на форсунку.

Пьезофорсунка, достоинства

  1. Высокий КПД форсунки.
  2. Снижение шума в процессе работы мотора.
  3. Возможность перемены давления впрыска.
  4. Увеличение быстродействия форсунки.

prosedan.ru

Дизельные форсунки: особенности конструкции

Дизельная форсунка представляет собой один из главных элементов системы питания дизельного двигателя. Форсунка (инжектор) обеспечивает прямую подачу солярки в камеру сгорания дизеля, а также дозирование подаваемого топлива с высокой частотой (более 2 тыс. импульсов в минуту). Инжектор осуществляет эффективный распыл горючего в пространстве над поршнем. Топливо в результате такого распыла получает форму факела. Форсунки отличных друг от друга систем топливоподачи имеют конструктивные особенности, различаются по способу управления. Инжекторы делят на две группы:

Принцип работы механической форсунки

Принцип работы системы питания дизеля с механическим управлением форсунки состоит в следующем. К топливному насосу высокого давления (ТНВД) подается горючее из топливного бака. За подачу отвечает подкачивающий насос, который создает низкое давление, необходимое для прокачки солярки по топливопроводам.

Далее ТНВД в нужной последовательности осуществляет распределение и нагнетание горючего под высоким давлением в магистрали, ведущие к механической форсунке. Каждая форсунка данного типа открывается для очередного впрыска порции солярки в цилиндры под воздействием высокого давления топлива. Снижение давления приводит к закрытию дизельной топливной форсунки.

Простой механический инжектор имеет корпус, распылитель, иглу и одну пружину. В устройстве запорная игла свободно движется по направляющему каналу распылителя. Сопло форсунки плотно перекрывается в тот момент, когда нет нужного давления от ТНВД. Внизу игла опирается на уплотнение распылителя, имеющее коническую форму. Прижим иглы реализован посредством закрепленной сверху пружины.

Распылитель является одной из важнейших составных деталей среди других элементов в устройстве инжекторной форсунки. Распылители могут иметь разное количество распылительных отверстий, отличаться способом регулировки подачи топлива.

Простые дизельные моторы, которые имеют разделенную камеру сгорания, зачастую получают распылитель с одним отверстием и иглой. Дизельные моторы, которые устроены на основе непосредственного впрыска топлива, оборудованы форсунками с несколькими распылительными отверстиями. Число отверстий в таком распылителе колеблется от двух до шести.

Подача топлива регулируется зависимо от конструкции распылителя, так как существуют два основных типа подобных решений:

В первом случае игла форсунки перекрывает подачу горючего путем перекрытия каждого отверстия. Второй тип форсунок означает, что игла перекрывает своеобразную камеру в нижней части распылителя.

Давление топлива, нагнетаемого ТНВД, заставляет иглу подниматься благодаря наличию на поверхности такой иглы специальной ступеньки. Солярка проникает в корпус под указанной ступенькой. В момент, когда давление горючего сильнее усилия, которое создает прижимная пружина, игла движется вверх. Таким образом открывается канал распылителя. Дизтопливо под давлением проходит через распылитель и происходит его распыл в форме факела. Так реализован впрыск топлива.

Далее определенное количество горючего, которое подается насосом высокого давления, пройдет через распылитель и попадет в камеру сгорания. После этого давление на ступеньке иглы начинает снижаться, в результате чего игла от усилия пружины возвращается в исходное положение и плотно перекрывает канал. Тогда подача солярки в распылитель полностью прекращается.

Инжектор с двумя пружинами

На эффективность топливоподачи и последующего сгорания топлива в цилиндрах дизеля можно влиять, изменяя различные характеристики форсунки, такие как структура и количество каналов распылителя, усилие пружины и т.п. Одним из конструкторских решений стало внедрение в устройство форсунок специального датчика подъема иглы. Данный подъем учитывается специальными электронными блоками управления, которые взаимодействуют с ТНВД.

Еще одним витком развития стали дизельные форсунки с двумя пружинами. Устройство таких форсунок сложнее, но результатом становится большая гибкость в процессе подачи топлива. Сгорание рабочей смеси становится более мягким, дизель тише работает. 

Особенностью работы указанных инжекторов является двухступенчатый подъем иглы. Получается, нагнетаемое ТНВД топливо сначала превышает по силе давления силу сопротивления одной пружины, а затем другой. В режиме холостого хода и при небольших нагрузках на мотор впрыск осуществляется только посредством первой ступени, подавая в двигатель незначительное количество солярки. Когда мотор выходит на режим нагрузки, давление нагнетаемого ТНВД топлива растет, горючее подается уже двумя дозированными порциями. Первый впрыск небольшого объема (1/5 от общего количества), а далее основной (около 80% солярки). Разница давлений впрыска для открытия первой и второй ступени не особенно большая, что обеспечивает плавность топливоподачи.

Такой подход позволил повысить равномерность, эффективность и полноценность сгорания смеси. Дизельный двигатель стал расходовать меньше горючего, снизилось количество токсичных примесей в выхлопных газах. Дизельные форсунки с двумя пружинами активно использовались на агрегатах с непосредственным впрыском топлива до момента появления систем питания под названием Commоn Rail.

Электромеханическая дизельная форсунка

Дальнейшее развитие систем топливоподачи дизельного ДВС привело к появлению форсунок, в которых солярка подается в цилиндры посредством электромеханических форсунок. В таких инжекторах игла форсунки открывает и закрывает доступ к распылителю не под воздействием давления топлива и противодействия силе пружины, а при помощи специального управляемого электромагнитного клапана. Клапан контролируется ЭБУ двигателя, без соответствующего сигнала которого горючее не попадет в распылитель.

Блок управления отвечает за  момент начала топливного впрыска и длительность подачи топлива. Получается, ЭБУ дозирует солярку для дизеля путем подачи на клапан форсунки определенного количества импульсов. Параметры импульсов напрямую зависят от того, с какой частотой вращается коленчатый вал двигателя, в каком режиме работает дизельный мотор, какая температура ДВС и т.д.

В системе питания Common Rail электромеханическая форсунка может за один цикл реализовать подачу топлива посредством нескольких раздельных импульсов (впрысков). Топливный впрыск за цикл осуществляется до 7 раз. Давление впрыска также значительно повысилось сравнительно с предыдущими системами.

Благодаря дозированной высокоточной подаче давление газов на поршень в результате сгорания смеси растет плавно, сама топливно-воздушная смесь равномернее распределяется по цилиндрам дизеля, лучше распыляется и полноценно сгорает.

Дальнейшее видео наглядно иллюстрирует принцип работы электромеханической форсунки на примере бензинового двигателя. Главное отличие заключается в том, что давление топлива в дизельной форсунке значительно выше. 

Указанный подход позволил окончательно переложить задачу по управлению впрыском с форсунок и ТНВД на электронный блок. Электронный впрыск работает намного точнее, дизель с подобными решениями стал еще более мощным, экономичным и экологичным. Разработчикам удалось значительно снизить вибрации и шумы в процессе работы дизельного агрегата, повысить общий ресурс ДВС.

Насос-форсунка

Одной из разновидностей систем питания дизеля являются конструкции, в которых полностью отсутствует ТНВД. За создание высокого давления впрыска отвечают так называемые дизельные насос-форсунки. Принцип работы системы состоит в том, что насос низкого давления сначала подает солярку напрямую к инжектору, в котором уже имеется собственная плунжерная пара для создания высокого давления впрыска. Плунжерная пара форсунки работает от прямого воздействия на нее кулачков распредвала. Данная система позволяет добиться лучшего качества распыла дизтоплива благодаря способности создать очень высокое давление впрыска. 

Исключение из системы подачи топлива ТНВД позволяет сделать размещение дизельного ДВС под капотом более компактным, избавиться от привода топливного насоса и отбора мощности на его постоянное вращение. Также стало возможным удалить из системы питания решения, которые распределяют топливо от ТНВД по цилиндрам. Инжекторы в системе с насос-форсунками имеют электрический клапан, что позволяет подавать топливо за два импульса.

Принцип похож на работу механической форсунки с двумя пружинами. Решение позволяет реализовать сначала подвпрыск, а уже затем произвести подачу в цилиндр основной порции горючего. Насос-форсунки реализуют подачу топлива в максимально точно заданный момент начала впрыска, лучше дозируют солярку. Дизельный мотор с такой системой экономичен, работает мягко и тихо, содержание вредных веществ в отработавших газах сведено к минимуму.

Главным минусом решения можно считать то, что давление впрыска насос-форсунки напрямую зависит от частоты вращения коленвала двигателя. В списке недостатков также отмечены: сложность исполнения, высокая требовательность к моторному маслу, чистоте и качеству топлива. В процессе эксплуатации выделяют трудности в процессе ремонта и обслуживания, а также общую дороговизну сравнительно с системами, которые оборудованы привычным ТНВД.

KrutiMotor.ru

Форсунки двигателя: устройство, неисправности, чистка и проверка

Топливная форсунка (ТФ), или инжектор, относится к деталям топливной системы впрыска. Она управляет дозированием и подачей ГСМ с его последующим разбрызгиванием в камере сгорания и соединением с воздухом в единую смесь.

ТФ выступают в роли главных исполнительных деталей, относящихся к системе впрыска. Благодаря им происходит разделение топлива на мельчайшие частицы путем разбрызгивания и его поступление в двигатель. Форсунки для любого типа моторов выполняют одинаковое назначение, однако различаются конструкционно и по принципу действия.

Топливные форсунки

Данный вид изделий отличается индивидуальным изготовлением под конкретный тип силового агрегата. Иначе говоря, универсальной модели этого устройства не существует, поэтому переставлять их с бензинового мотора на дизельный нельзя. В качестве исключения можно привести пример гидромеханических моделей от BOSCH, устанавливаемых на механические системы, работающие на непрерывном впрыске. Они находят широкое применение для различных силовых агрегатов в качестве составного элемента системы «K-Jetronic», хотя и имеют несколько модификаций, не связанных между собой.

Расположение и принцип работы

Схематично форсунка – это электромагнитный клапан, управляемый программно. Она обеспечивает подачу топлива в цилиндры в установленных дозах, причем установленная система впрыска определяет вид используемых изделий.

Как устроена форсунка

Топливо в форсунку подается под давлением. При этом блок управления мотором посылает электроимпульсы на электромагнит инжектора, которые активируют работу игольчатого клапана, отвечающего за состояние канала (открыто/закрыто). Количество поступающего топлива определяется длительностью поступающего импульса, влияющего на промежуток нахождения игольчатого клапана в открытом состоянии.

Расположение форсунок зависит от конкретного типа системы впрыска:

• Центральный – размещаются перед дроссельной заслонкой во впускном трубопроводе.

• Распределенный –всем цилиндрам соответствует отдельная форсунка, размещаемая у основания впускного трубопровода и осуществляющая впрыск ГСМ.

• Непосредственный –форсунки находятся вверху стенок цилиндра, что обеспечивает впрыск напрямую в камеру сгорания.

Форсунки для бензиновых моторов

Бензиновые моторы комплектуются следующими типами инжекторов:

• Одноточечные – подают топливо, расположены до дроссельной заслонки.

• Многоточечные – за подачу ГСМ на цилиндры отвечают несколько форсунок, располагаемых перед трубопроводами.

ТФ обеспечивают подачу бензина в камеру сгорания силовой установки, при этом конструкция таких деталей неразборная и не предусматривает ремонт. По стоимости они дешевле тех, что устанавливаются на дизельных моторах.

грязные форсунки

Как деталь, обеспечивающая нормальную работу топливной системы автомобиля, форсунки часто выходят из строя по причине загрязнения расположенных на них фильтрующих элементов продуктами сгорания. Подобные отложения перекрывают распылительные каналы, что нарушает работу ключевого элемента – игольчатого клапана и прерывает поступление топлива в камеру сгорания.

Форсунки для дизельных моторов

Правильную работу топливной системы дизельных двигателей обеспечивают два типа устанавливаемых на них форсунок:

• Электромагнитные, за работу которых отвечает специальный клапан, регулирующий поднятие и опускание иглы.

• Пьезоэлектрические, работающие за счет гидравлики.

Правильная настройка форсунок, а также степень их износа влияет на работу дизельного мотора, выдаваемую им мощность и объем расходуемого горючего.

Поломку или неисправность работы дизельной форсунки автовладелец может заметить по ряду признаков:

• Увеличился расход топлива при нормальной тяге.

• Машина не хочет двигаться с места и дымит.

• У авто вибрирует двигатель.

Проблемы и неисправности форсунок двигателя

Для поддержания нормальной работы топливной системы необходимо проводить периодическую чистку форсунок. По мнению специалистов, процедура должна выполняться каждые 20-30 тыс. км пробега, но на практике необходимость в таких работах возникает уже после 10-15 тыс. км. пробега. Это связано с некачественным топливом, плохим состоянием дорог и не всегда правильным уходом за машиной.

К самым актуальным проблемам, преследующими форсунки любого типа, относится появление на стенках деталей отложений, являющихся следствием использования низкокачественного топлива. Результатом является появление загрязнений в системе подачи горючей жидкости и возникновение перебоев в работе, потеря мощности мотором, чрезмерный расход ГСМ.

Причинами, влияющими на работу форсунок, могут быть:

• Чрезмерное содержание серы в ГСМ.

• Коррозия металлических элементов.

• Износ.

• Засорение фильтров.

• Неверная установка.

• Воздействие высоких температур.

• Проникновение влаги и воды.

Надвигающиеся неполадки можно определить по ряду признаков:

• Появление незапланированных сбоев при старте двигателя.

• Существенное увеличение расхода топлива в сравнении с номинальными значениями.

• Появление выхлопов черного цвета.

• Появление сбоев, нарушающих ритмичность работы мотора на холостом ходу.

Способы чистки форсунок

Для решения вышеназванных проблем требуется периодическая промывка топливных форсунок. Для устранения загрязнений применяют ультразвуковую очистку, используют особую жидкость, выполняя процедуру вручную, либо добавляют специальные присадки, позволяющие очистить форсунки без разбора мотора.

Заливка промывки в бензобак

Наиболее простой и щадящий способ очистки загрязненных форсунок. Принцип действия добавляемого состава заключается в постоянном растворении с его помощью имеющихся отложений в системе впрыска, а также частичное предотвращение их появления в будущем.

промывка форсунки с помощью присадок

Такая методика хороша для новых машин либо автомобилей с небольшим пробегом. В этом случае добавление промывки в бак с топливом выступает профилактикой, позволяющей поддерживать силовую установку и топливную систему машины в чистоте. Для машин с серьезными загрязнениями топливной системы данный способ не подходит, а в ряде случаев может нанести вред, усугубив имеющиеся проблемы. При большом количестве загрязнений смытые отложения попадают в форсунки и забивают их еще больше.

Чистка без снятия с двигателя

Промывка ТФ без разбора двигателя выполняется путем подключения промывочной установки непосредственно к мотору. Такой подход позволяет отмыть скопившуюся грязь на форсунках и топливной рампе. Двигатель на полчаса запускается на холостом ходу, подача смеси происходит под давлением.

промывка форсунок с помощью аппарата

Данный способ не используется на сильно изношенных двигателях, а также не подходит для автомобилей с установленной системой КЕ-Jetronik.

Чистка со снятием форсунок

При сильных загрязнениях двигатель разбирают на специальном стенде, снимают форсунки и выполняют их индивидуальную очистку. Подобные манипуляции дополнительно позволяют определить наличие неисправностей в работе форсунок с их последующей заменой.

снятие и промывка

Чистка ультразвуком

Очистка форсунок выполняется в ультразвуковой ванне для предварительно снятых деталей. Вариант подходит при сильных загрязнениях, не убирающихся очистителем. Операции по очистке форсунок без снятия с двигателя в среднем обходятся владельцу автомобиля в 15-20 у.е. Стоимость диагностики с последующей чистой для одной форсунки в ультразвуке либо на стенде составляет около 4-6 у.е. Комплексные работы по промывке и замене отдельных деталей позволяют обеспечить бесперебойную работу топливной системе еще на полгода, добавив 10-15 тыс. км. пробега.

устразвуковая чистка топливных форсунок

avtoexperts.ru

Форсунки впрыска топлива. Виды форсунок.

Топливная форсунка является основным исполнительным устройством в любой системе впрыска. Ее главная задача — распылять топливо на мелкие частицы в нужном месте впускного воздушного тракта или непосредственно в цилиндрах двигателя. Форсунки бензиновых и дизельных двигателей выполняют одинаковые функции, но по принципу действия и конструкции — это совершенно разные устройства. В данной главе описываются форсунки только для бензиновых двигателей.

 ФОРСУНКИ ВПРЫСКА: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Форсунки впрыска бензина (ФВБ) по конструктивному устройству и по типу реализованного в них способа управления подразделяют на гидромеханические, электромагнитные, магнитоэлектрические и электрогидравлические. В современных системах впрыска бензина используются в основном первые два вида.

По назначению в системе впрыска форсунки бывают пусковыми и рабочими. Рабочие форсунки делят на два вида: центральные форсунки для одноточечного импульсного впрыска и клапанные форсунки для впрыска топлива с распределением по цилиндрам. Разрабатываются рабочие форсунки для впрыска бензина под высоким давлением непосредственно в цилиндры двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Следует отметить, что форсунки впрыска бензина изготовляются под каждый тип двигателя индивидуально, т.е. форсунки впрыска не унифицируются и, как правило, не могут переставляться с одного типа двигателя на другой. Исключение составляют универсальные гидромеханические форсунки фирмы BOSCH для механических систем непрерывного впрыска бензина, которые широко применялись на различных двигателях в составе системы «K-Jetronic». Но и эти форсунки имеют несколько не взаимозаменяемых модификаций.

Почти все форсунки впрыска бензина содержат внутри корпуса мелкосетчатый фильтр тонкой очистки топлива, который часто является причиной нарушения работоспособности форсунки. Восстановить нормальную работу форсунки с загрязненным фильтром можно принудительной промывкой всей системы впрыска специальным многокомпонентным растворителем, который добавляют в моторное топливо (в бензин), и двигатель включают в работу на холостом ходу на 30-40 мин. В настоящее время для этой цели продаются специальные промывочные установки и растворитель. Промывка форсунки вне двигателя путем «отмачивания» в ацетоне или продувкой воздухом не эффективна.

Следует также заметить, что современные форсунки впрыска бензина не разборные и ремонту с демонтажом на детали не подлежат.

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ФОРСУНКИ

Гидромеханические форсунки (ГМ-форсунки) бывают открытого и закрытого типов. Первый тип ГМ-форсунок представляет собой жиклерные форсунки и в современных системах впрыска бензина не используется. ГМ-форсунки закрытого типа предназначены для применения в механических системах непрерывного распределенного по цилиндрам впрыска топлива на бензиновых ДВС. Такие форсунки не имеют электрического управления. Они открываются под напором бензина, а закрываются возвратной пружиной. Давление напора бензина, при котором закрытая форсунка открывается, называется начальным рабочим давлением (НРД) форсунки и обозначается как Рфн. ГМ-форсунки закрытого типа устанавливаются в предклапанных зонах впускного коллектора для каждого цилиндра в отдельности.

По конструкции закрытые форсунки могут различаться устройством запорного клапана и способом крепления в литом корпусе впускного коллектора. По типу запорного устройства закрытые форсунки подразделяют на форсунки со сферическим, дисковым и штифтовым клапаном; по способу крепления — на вставные и резьбовые.

Закрытые ГМ-форсунки в дозировании топлива участия не принимают. Их главная функция — распылять бензин на горячие впускные клапаны двигателя. При этом распыленные частицы бензина переходят в парообразное состояние, а впускной клапан охлаждается. Чтобы не было соприкосновения струи бензина со стенками предклапанной зоны впускного коллектора, бензин распыляется с раскрывом на угол не более 35е, а форсунка по отношению к клапану устанавливается по строго заданной геометрии.

Дозирование топлива в механической системе впрыска производится изменением напора бензина у постоянно открытого распылительного сопла форсунки. При этом давление напора формируется давлением вне форсунки — в дифференциальном клапане дозатора-распределителя механической системы впрыска.

Для того чтобы клапан форсунки закрытого типа находился в состоянии «открыто», давление бензина в клапанной полости 6 должно быть все время несколько выше усилия Рп возвратной пружины 10 (Рфн > Р„).

Это достигается заданием достаточно высокого (не менее 6 бар) рабочего давления Ps (РДС) в системе (в топливоподающей магистрали до дозатора-распределителя) и поддержанием РДС на постоянном уровне.

ОСНОВНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ЗАКРЫТОЙ ФОРСУНКИ ЯВЛЯЮТСЯ ПЯТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ.

1.    Начальное рабочее давление Рфн (НРД) форсунки сразу после ее сборки на заводе-изготовителе (давление открывания новой форсунки). НРД для закрытых форсунок разных модификаций лежит в пределах 2,7…5,2 кг/см2. Для новых форсунок из одного типоразмерного ряда НРД может отличаться не более чем на ±20%. При подборе комплекта форсунок на двигатель различие НРД не должно превышать ±4%. В продажу (как запчасти) форсунки поступают с одинаковым НРД в упаковке. Замена форсунок неполным комплектом может стать причиной нарушения нормальной работы двигателя.

2.    Минимальное рабочее давление Рф т|„ (МРД) форсунки после ее приработки на двигателе (после 5000 км пробега). Это давление становится меньше НРД новой форсунки на 15…20% и стабилизируется (за 5 лет нормальной эксплуатации изменяется не более чем на 5%).

3.    Рабочее давление Рф форсунки после ее приработки. Это изменяющееся во время работы двигателя давление во внутренней полости форсунки от минимального рабочего давления Рф min (МРД) до максимального значения рабочего давления Ps max(РДС)в механической системе впрыска.

4.    Давление отсечки форсунки Р0 (ДОТ). Это давление, ниже которого форсунка надежно закрыта иногда называется давлением слива). Давление отсечки всегда меньше Рф min на 1,0…1,5 кг/см2, но несколько больше остаточного давления Рост в системе  впрыска  сразу  после  выключения  двигателя.

5. Производительность Пф форсунки. Это количество бензина, которое распыляется через постоянно открытую форсунку за единицу времени при определенном рабочем давлении Рф в полости форсунки. Обычно Пф закрытой форсунки задается для двух крайних значений рабочего давления: Рф min и Ps max. Этим двум значениям соответствуют два режима работы двигателя: Рф m,n — холостому ходу, Ps m8K — полной нагрузке. Производительность Пф задается в см3/мин или в гр/с. Например, для закрытых форсунок 5-ти цилиндрового ДВС автомобиля AUDI-1O0 (2,2 л, 140 л/с) показатели производительности соответственно равны 30 и 90 см3/мин (при работе в системе «K-Jetronic»).

Вышедшие из строя форсунки закрытого типа ремонту не подлежат, но, как и любые другие, могут быть «промыты» в составе системы впрыска на работающем двигателе.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ФОРСУНКИ

Электромагнитные форсунки применяются в современных системах впрыска бензина в качестве клапанных рабочих и пусковых форсунок (для систем распределенного по цилиндрам впрыска с электронным управлением), а также в качестве центральных форсунок впрыска (в системах питания с моновпрыском). Центральная форсунка наиболее распространенной конструкции для систем впрыска бензина группы «Mono».

Современные ЭМ-форсунки способны надежно срабатывать со скважностью* S = 0,5 и при этом устойчиво (управляемо) удерживать открытое состояние в течение 2…2,5 мс. Разброс этого параметра в конкретном типоразмерном ряде форсунок не более ±5%. Такой быстроте срабатывания ЭМ-форсунки отвечает частота возвратно-поступательного движения подвижного стержня электромагнита форсунки в 200…250 с-1. Это является пределом возможного для данного типа электроуправляемых форсунок.

При применении ЭМ-форсунок в качестве клапанных рабочее давление Ps в системе впрыска может быть понижено с 6,5 бар (в механических системах) до 4,8…5 бар, что повышает надежность работы электробензонасоса и понижает вероятность протечек топлива в уплотнительных соединениях бензома-гистралей.

При электронном управлении форсунками точность дозирования впрыснутого бензина значительно повышается. Это становится возможным потому, что давление внутри ЭМ-форсунки поддерживается постоянным, и количество впрыснутого топлива определяется только временем открытого состояния форсунки.

ОСНОВНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ЭМ-ФОРСУНКИ ЯВЛЯЮТСЯ:

1.    Постоянное рабочее давление в полости форсунки (РДФ), равное рабочему давлению Ps системы, выраженное в бар.

2.    Производительность   форсунки  (пропускная СПОСОбнОСТЬ В ОТКРЫТОМ СОСТОЯНИИ — В СМ3/МИН или в г/с при заданном Ps РДС).

3.    Минимальное напряжение надежного срабатывания форсунки (постоянное напряжение в вольтах).

4.    Минимальное время цикловой подачи топлива (минимальное надежно управляемое время продолжительности открытого состояния форсунки — в мс).

5.    Внутреннее омическое сопротивление Нф форсунки (сопротивление катушки соленоида — в омах).

На корпусе форсунки набивается цифровой код, по которому в справочном каталоге можно определить все вышеперечисленные параметры. На корпусе выбивается также торговый знак или название фирмы-изготовителя.

О внутреннем омическом сопротивлении Нф форсунки следует сказать отдельно. Если катушка соленоида намотана медным проводом, то получить величину Нф более 2…3 Ом невозможно (накладывается требование минимизации индуктивности Ls катушки). В таком случае для ограничения величины рабочего тока 1ф форсунки последовательно с катушкой соленоида включают дополнительный резистор. Применяют также обмоточный провод с высоким удельным сопротивлением (для катушки соленоида), что исключает необходимость установки дополнительных резисторов. Но в любом случае общий средний ток управления сразу всеми форсунками (или группой форсунок) впрыска на двигателе не должен превышать значения 3…5 А.

В некоторых случаях на многоцилиндровых двигателях применяют «групповое» управление форсунками. Это когда форсунки объединены в группы, а каждая группа управляется от отдельного электронного блока. Но наиболее эффективной является система впрыска бензина, в которой каждая рабочая клапанная ЭМ-форсунка управляется независимо от других (последовательный синхронизированный распределенный по цилиндрам импульсный впрыск бензина с управлением от многоканального ЭБУ впрыском).

По типу запирающего клапана ЭМ-форсунки, как и гидромеханические, подразделяют на три вида:

—     форсунки со сферическим профилем запорного элемента:

—     форсунки с штифтовым клапаном (с конусным или игольчатым запорным стержнем):

—     форсунки с дисковым клапаном (с плоским или тарельчатым запорным элементом).

Выпускаются форсунки с внутренним электрическим сопротивлением 2,4 Ом: 12,5 Ом; 16 Ом. Малое сопротивление связано с применением обмоточного провода из меди и с необходимостью иметь малую величину индуктивности L соленоида, которая прямо зависит от числа витков Wc обмотки соленоида.

Низкое сопротивление форсунки увеличивают дополнительным сопротивлением в 6…8 Ом, что уменьшает потрябляемый ток. Обмотки высокоомной форсунки выполнены из провода с большим удельным сопротивлением (например, из латуни), что позволяет иметь малое L и большое R.

По производительности П впрыска форсунки подбирают по типам и мощности тех двигателей, на которые эти форсунки устанавливаются. Производительность форсунки определяется под рабочим давлением системы, как количество Кв бензина, прошедшего через форсунку за единицу времени t, если она постоянно открыта.

ПУСКОВЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ФОРСУНКИ

К электромагнитным форсункам относятся и пусковые гидроклапаны с электромагнитным управлением, которые по принципу действия мало чем отличаются от ЭМ-форсунок. Именно поэтому пусковые гидроклапаны чаще называют пусковыми форсунками.

Основное назначение пусковой форсунки (ПС-форсунки) — это работа в механической системе непрерывного распределенного впрыска во время запуска холодного двигателя. Иногда ПС-форсунка используется как форсажное устройство, наподобие ускоритвльного насоса в карбюраторе, или как устройство для запуска перегретого двигателя с турбонаддувом. Пусковая форсунка применяется и в некоторых системах впрыска группы «L». В любом случае ПС-форсунка работает непосредственно от бортсети автомобиля, а в систему электронного управления двигателем включается опосредовано через специальное электронное реле управления.

К ПС-форсункам требования высокой скорости срабатывания не предъявляются, что значительно упрощает конструктивное исполнение ее составных компонентов. Так, масса якоря электромагнита, который (якорь) одновременно является и запирающим элементом клапана форсунки, число витков катушки электромагнита, сечение распылительного сопла, упругость возвратной пружины — все это заметно увеличено по сравнению с рабочей клапанной ЭМ-форсункой.

ФОРСУНКА ЗАКРЫТОГО ТИПА С ПЛУНЖЕРНЫМ НАСОСОМ

Ведутся исследования в направлении поиска принципиально новых способов впрыска бензина с помощью форсунок. Испытаны так называемые магнитоэлектрические форсунки, которые отличаются высоким быстродействием (0,5 мс), так как работают с принудительным высокочастотным (до 1000 с»1) переключением полярности магнитного поля в катушке соленоида.

Перспективными считаются также форсунки закрытого типа с дополнительным электромагнитным управлением (электрогидравлические).

В системах впрыска бензина группы «Д» (впрыск в камеру сгорания) используется насос-форсунка закрытого типа с плунжерным насосом высокого давления, который приводится в действие от кулачка распредвала.

Насос-форсунка оснащен сливным каналом с быстродействующим электрогидравлическим клапаном. Комбинация — плунжерный насос, закрытая гидромеханическая форсунка, электроуправляемый от электронной автоматики сливной канал — дает возможность реализовать так называемый «послойный впрыск бензина» непосредственно в камеру сгорания ДВС. Это обеспечивает значительную экономию топлива за счет работы двигателя на очень бедных ТВ-смесях (а = 2,0), а также повышает ряд его эксплуатационных показателей.

При послойном впрыске цикловая подача бензина непрерывно дифференцируется по времени посредством управления давлением в рабочей полости насос-форсунки (под плунжером). Давление регулируется электроуправляемым гидроклапаном в сливном канале. Суть послойного впрыска топлива состоит в его подаче отдельными, строго дозированными порциями. Получается так: за один цикл впрыска бензин подается прямо в цилиндр не сплошной однородной струей, а несколькими частями, каждая из которых образует «свой» коэффициент избытка воздуха а.

В объеме цилиндра образуется «послойный пирог» из ТВ-смеси разной концентрации. Преимущество послойного впрыска бензина состоит в том, что в первый момент воспламенения в зону центрального электрода свечи зажигания подается нормальная (стехиометрическая) ТВ-смесь с а = 1, которая легко возгорается. Далее процесс горения топлива в очень бедной ТВ-смеси (а = 2.0) поддерживается за счет «открытого огня», образовавшегося в первый момент воспламенения. Однако система впрыска бензина с насос-форсунками обладает двумя существенными недостатками: она содержит дорогостоящие и очень сложные механические устройства, а также способствует появлению значительных количеств оксидов азота (N0X) в выхлопных отработавших газах двигателя, бороться с которыми крайне сложно. Тем не менее система выпускается фирмой TOYOTA для двигателей TD4 легковых автомобилей.

carsaround.ru

Можно ли отремонтировать форсунку дизельного двигателя самому?

Для подачи солярки в цилиндры дизельного двигателя существуют различного типа форсунки. В процессе развития автомобилей конструкции форсунок менялись. Сегодня есть такие типы форсунок: насос-форсунки, гидромеханическая, электромагнитная, пьезоэлектрическая и электрогидравлическая.

Устройство и принцип работы дизельных форсунок

Форсунка дизельного двигателя – это основной элемент системы питания двигателя. Она гарантирует дозированную подачу топлива прямо в камеру сгорания. Рассмотрим устройство форсунки, её основные составляющие. В зависимости от строения они могут иметь различные конструктивные особенности, а также отличаться по принципам управления и дозирования солярки, поступающей в цилиндры.

Общие конструктивные элементы форсунок – это:

• Корпус.

• Распылитель с иглой.

• Стержень.

• Пружина запирания иглы.

• Подводной штуцер.

• Щелевой или сетчатый фильтр.

• Штуцер отвода излишков топлива (обратка).

Если у вас форсунки нового поколения, то дополнительно они имеют в своей конструкции элементы электромеханического управления и, соответственно, разъемы для их подключения. Принцип работы форсунки: топливный насос высокого давления (ТНВД) закачивает солярку под иглу распылителя. И когда возникает нужное давление в форсунке на такте сжатия, топливо по команде от электромагнитного блока управления (ЭБУ) или в зависимости от силы регулировки пружины запирания иглы доставляется в камеру сгорания. Топливо под давлением подается в цилиндр в виде тумана через отверстия в распылителе. При понижении давления, под иглой, пружина запирания опускает иглу на свое исходное место, и при этом форсунка готовится к новому циклу.

Насос-форсунки работают без ТНВД. Привод на них осуществляется непосредственно от валов газораспределительного механизма или же через коромысло. Объем топлива в цилиндрах двигателя регулируется положением нагнетающего плунжера, увеличением его хода. При эксплуатации насос-форсунок у этой схемы есть свои плюсы и слабые стороны, конкретно: отсутствие дорогостоящего ТНВД, и, как следствие, нет необходимости в магистралях высокого давления, снижение времени на проведение ремонта при износе одного из элементов подачи топлива. К минусам относят более сложную регулировку при эксплуатации многоцилиндровых двигателей (необходимо добиться синхронной работы отдельных элементов подачи топлива в цилиндры по объемам).

Гидромеханические форсунки – самые простые форсунки в конструктивном ряду форсунок. Топливо от ТНВД закачивается под иглу распылителя. Когда создается давление на иглу распылителя, которое превышает усилие пружины запирания иглы, она поднимается и пропускает необходимое количество солярки в камеру сгорания.

Следующим этапом развития стали форсунки, управляемые электронным блоком управления (ЭБУ). Самыми простыми в этом ряду являются форсунки с электромагнитным управлением. Иглой распылителя управляет электромагнитный клапан.

Алгоритм работы электромагнитной форсунки: ЭБУ согласно программе, заложенной в него, подает питание на обмотку возбуждения клапана. Синхронно возникает электромагнитное поле, преодолевающее усилие пружины запирания иглы сопел распылителя. Следует впрыск топлива в цилиндры. После снятия питания с обмотки катушки пружина воздействует через стержень на иглу. Таким образом, игла садится на седло распылителя и прекращает подачу топлива в цилиндр.

К недостаткам этой системы относится её инерционность и довольно большое время срабатывания. Следующим поколением развития форсунок дизельных двигателей стали электрогидравлические форсунки. В их конструкцию, кроме основных деталей и электромагнитного клапана, включены впускные и сливные дроссели, камера управления. Принцип функционирования зиждется на том, что в работе форсунки используется давление топлива, как при впрыске, так и после подачи топлива в камеру сгорания. Электромагнитный клапан в состоянии покоя обесточен и под воздействием пружины закрывает сливной дроссель. Игла распылителя за счет давления в камере управления прижата к седлу распылителя, и подача топлива не осуществляется. Когда поступает команда ЭБУ, срабатывает электромагнитный клапан, происходит открытие сливного дросселя. В камере управления давление падает.

Назначение впускного дросселя – служить препятствием для быстрого выравнивания давления во впускной магистрали и камере управления. Когда клапан открыт, происходит постепенное снижение давления на поршень, а давление на иглу распылителя остается неизменным. Это приводит к её поднятию и, как результат, впрыску топлива. При выравнивании значений давления в камере управления и под иглой, под действием пружин игла возвращается на место. Конечно же, потенциал в это время с катушки снят и сливной дроссель перекрыт. Такая система отличается более высоким быстродействием из-за меньших инерционных масс и, соответственно, необходимо меньшее усилие на приведение всей системы в действие.

Дальнейшим этапом развития форсунок дизельных двигателей стали более совершенные устройства, при помощи которых обеспечивается подача топлива. Это пьезоэлектрическое оборудование ― оно называется «пьезофорсунка». Такие устройства устанавливаются на двигателях, которые оборудуются системой впрыска топлива Common Rail ― это аккумуляторная система подачи топлива.

К достоинствам «пьезофорсункок» относится скорость срабатывания (примерно в четыре раза быстрее, чем электромагнитный клапан). Это увеличивает частоту впрыскивания топлива на протяжении одного рабочего такта. К тому же, преимуществом пьезофорсунок является сверхточная дозировка впрыскиваемого топлива. Пьезофорсунка работает по принципу смены длины пьезокристалла в результате подачи на него напряжения. Конструкция такой форсунки состоит из пьезоэлемента и толкателя (отвечают за переключение клапана), иглы, подающей топливо. Все составляющие находятся в корпусе устройства.

В работе пьезофорсунок используют гидравлический принцип. Игла в начальном положении сидит на седле из-за высокого давления топлива. В начале подачи топлива на пьезоэлементе электрического сигнала меняется его длина (удлиняется), и на поршень толкателя передается усилие. Теперь открывается переключающий клапан, и топливо идет в сливную магистраль. Понижается давление выше иглы. Под давлением в нижней части игла поднимается и, соответственно, впрыскивается топливо.

Объем топлива, которое впрыскивается, зависит от:

• продолжительности воздействия на пьезоэлемент;

• давления топлива в топливной рампе.

Причины неисправностей

Современные топливные системы впрыска солярки у дизельных двигателей сверхточны и довольно уязвимы. Так что же может являться причиной ее поломки? Форсунки не выдерживают условий эксплуатации.

Основные признаки неисправности форсунок дизельного двигателя:

• низкая мощность двигателя;

• рывки или провалы при нарастании нагрузки на мотор;

• нестабильность работы мотора на малых оборотах;

• высокая токсичность отработавших газов.

Распространенная неисправность форсунок – их загрязнение. Форсунки стоят в зоне влияния высоких температур. В результате происходит закоксовывание топливными смолами (особенно при низкокачественном топливе), накапливание на форсунке твердых отложений, частично или полностью перекрывающих сопла распылителя, а также нарушающих непроницаемость игольчатого клапана. Кроме этого, любое загрязнение бака, фильтра и т.д. провоцирует засорение микрочастичками шлака каналов и фильтра форсунки. Чтобы форсунка вновь нормально работала, требуется ее промывка или замена изношенных деталей.

Что придется поменять, а что можно починить

Топливная форсунка конструктивно состоит из многих деталей. Большая часть из них изготовлена сверхточно, поэтому ремонт провести своими силами невозможно – необходима замена. Но и при проведении ремонта самостоятельно нужно иметь специальные приспособления, оборудование и определенные навыки. Начиная ремонт, внимательно осмотрите корпус. Целостность корпуса и отсутствие на нем механических повреждений даст вам возможность избежать его замены и после промывки повторно использовать в процессе ремонта.

Основным узлом форсунки является распылитель с иглой. Иногда дизельная форсунка льет. Происходит это потому, что эта деталь работает при высоких температурах, резко меняющемся давлении. Деталь изготовлена с высокой точностью. Самостоятельный ремонт нецелесообразен. Лучше провести замену распылителей дизельных форсунок.

Деталь, которая передает усилие пружины на иглу распылителя в некоторых видах форсунок, – это стержень. При проведении ремонта его нужно внимательно осмотреть: он должен быть ровный, не иметь потертостей. При отсутствии внешних дефектов он сможет безотказно передавать необходимое усилие на иглу и надежно запирать распылитель во избежание протекания.

В зависимости от вида форсунки, пружина запирания иглы может быть различных размеров и выполнять функции, которые принципиально различаются. Так, на самых простых форсунках они создают рабочее давление в распылителе. На более новых типах они перемещают приводной механизм для закрытия распылителя и создания рабочего давления топливом, они более компактны и не требуют специальных регулировок (как первые).

Подводной штуцер и штуцер отвода излишков топлива (обратка) должны быть без механических повреждений (во избежание подтекания топлива). Если повреждения есть, штуцеры необходимо заменить. Фильтры (щелевой или сетчатый) можно промыть, и только в случае их механических повреждений провести замену.

Диагностируем форсунку

Форсунки отвечают за точную дозу и своевременную подачу топлива. Управляет подачей топлива через форсунки компьютер (в зависимости от поколения топливной системы), который регулирует подачу объема топлива для форсунки. Любая система хорошо работает, пока исправна. Проблемы появляются тогда, когда система теряет заданные заводом характеристики. Частая причина отказа форсунок – низкокачественное топливо.

При несоблюдении терминов проведения ТО, регулярности замены топливного фильтра, при заливании в бак низкокачественного топлива можно ожидать «сюрпризов». Форсунки достаточно сильно чувствительны к качеству поступающего дизельного топлива. При эксплуатации они начинают засоряться, пока полностью не утратят своих первоначальных характеристик.

Удаление нагара, отложений от низкокачественного топлива невозможно без проведения механической очистки. Большая часть неисправностей форсунок возникает при больших пробегах и чаще всего, когда очень жестко эксплуатируется автомобиль.

Бывает, многие автомобили преодолевают по несколько межремонтных интервалов с оригинальными форсунками при условии, когда своевременно проводится обслуживание и заправка качественным топливом. Водитель должен слышать, что двигатель работает нестабильно, и форсунки начинают барахлить. Чтобы вовремя увидеть неисправность форсунок дизеля, нужно знать симптомы начинающихся проблем.

Один из первых признаков неисправности форсунки — езда становится некомфортной. Неисправные форсунки могут сильно переливать топливо (электроника неправильно определяет дозировку). Если форсунки на дизеле льют, то сильно увеличивается выброс копоти автомобиля. Это хорошо заметно при резком нажатии на педаль газа. Может заметно увеличиться уровень моторного масла, ведь в него начинает попадать топливо. Холостой ход мотора становится неравномерным. По утрам автомобиль хуже заводится и коптит при прогреве.

Технология ремонта

Для ремонта современных форсунок необходима специализация на ремонте форсунок common rail, форсунок CDI (common rail), форсунок дизеля, ТНВД common rail. После проведения работ по диагностике специалист ремонтирует и программирует дизельные системы автомобиля.

Ремонт предполагает восстановление работоспособности форсунки на различных режимах работы дизельного мотора и приведение параметров форсунки в соответствие с заданными параметрами заводом-изготовителем после ремонта в гарантийный и постгарантийный период. После проведения ремонта форсунок на стенде Hartridge CRi-PC программируют электронный код (паспорт) форсунки Common Rail – C2i, C3i программой IRIS в автоматическом режиме.

Как проверить форсунку дизеля, не снимая с двигателя

Ремонт форсунок дизельных двигателей уместен, если обнаружены неисправности форсунок:

1. В холодную погоду тормозится работа пусковых элементов двигателя.

2. Возникают провалы и некие рывки авто при смене переходных режимов и в момент ускорения.

3. Мощность мотора снижена.

4. Увеличивается расход топлива.

5. На холостом ходу мотор работает неравномерно.

Проверяем уровень сопротивления обмотки на форсунках:

1. Выключите зажигание и снимите с аккумуляторной батареи клемму «минус».

2. Тонкой отверткой (можно шилом) отщелкните на колодке пружинный зажим.

3. Отсоедините разъем от форсунки.

4. С обеих сторон форсунки прикрепите омметр и определите сопротивление обмотки.

5. В исправной форсунке сопротивление между боковым и центральным штырем разъема должно быть 11–15 Ом. Если у прибора иные показатели (больше или меньше) – форсунку придется менять.

Проверка работоспособности всех форсунок:

1. Снимаем топливную рампу вкупе с форсунками.

2. Подсоединяем колодку проводов к жгуту на рампе. Минусовая клемма должна быть на аккумуляторе.

3. Соедините топливные трубы и гаечным ключом хорошо затяните держащие их штуцеры.

4. Под каждую форсунку подставьте любую мерную емкость.

5. Стартером проверните двигатель. Из каждой форсунки должна вытекать топливная жидкость.

6. Выключите зажигание. Проверьте объем топлива в мерных емкостях (он должен быть одинаковым). Если количество топлива в емкостях разное – замените или прочистите засорившуюся форсунку.

7. Убедитесь, что на форсунках нет сколов и дефектов. На распылителе не должно быть подтеков топлива. Если подтеки видны, то деталь разгерметизирована – меняйте ее.

Проверка поступления питания к форсункам:

1. Если при включенном зажигании хоть одна форсунка отказывается работать, то надлежит произвести проверку поступления питания на форсунки.

2. Выключите двигатель и отключите колодку с проводами.

3. Присоедините к батарее аккумулятора два конца проводов, а другой их край прикрепите к контактам на форсунке.

4. Включите зажигание и проследите, не просачивается ли топливо из форсунки. Если протекает, то в электрической цепи есть неисправность. Ищите ее.

Снятие форсунки

Последствием попадания влаги становится закисание форсунки с головкой блока. Также это может произойти на двигателях, где прогорают медные шайбы, и происходит своеобразное приваривание распылителей к головке блока цилиндров. В дальнейшем тело форсунки прикипит к ГБЦ.

Самостоятельно снять дизельные форсунки, не повредив резьбу и саму форсунку, если приваривание/прикипание уже произошло, невозможно. Лучше обратиться в специализированные организации. Самостоятельное извлечение форсунки может привести к приобретению новой головки блока. Это дополнительные траты, которых можно избежать. При самостоятельной попытке достать прикипевшую форсунку дизеля можно:

• повредить или сорвать резьбу на форсунке;

• сделать трещину в корпусе форсунки;

• корпус распылителя останется в головке блока цилиндров и т.д.

Как же снять дизельную форсунку? Только специальным инструментом, который позволит достать даже прикипевшую форсунку.

Разборка и ремонт

Чтобы избежать ремонта автомобиля, требуется регулярная проверка форсунок. Современное оборудование и квалификация мастеров позволяют осуществлять полную проверку, наладку и ремонт любой форсунки. После тестирования вы получите предварительный расчет примерных материальных затрат по ремонту форсунок. Цена ремонта – это стоимость запчастей и стоимость работ.

Чаще всего из строя выходит распылитель. Для машин с объемом двигателя больше 3-х литров рекомендуется замена распылителя при пробеге более 100000 км. Мастера обращают внимание на пьезоэлемент. Есть оборудование, которое определяет ресурс пьезоэлемента, а заводской тест-план определяет гидроплотность и механическую часть инжектора. К сожалению, пока гарантированную технологию ремонта на данные инжекторы изготовитель не предоставляет.

Установка дизельной форсунки

Установка форсунки на двигатель производится в зеркальной последовательности ее снятию. При сборке обратите внимание на качество производимых работ и герметичность соединений во избежание подсоса воздуха или подтекания топлива, а также во избежание пожара на автомобиле.

Знаете ли Вы? Для дизельного двигателя очень важно цетановое число топлива. Оно характеризует воспламеняемость дизельного топлива в промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения. Чем выше цетановое число, тем спокойнее горит топливная смесь. Хорошую работу дизельных двигателей обеспечивает дизельное топливо с цетановым числом от 45 до 55.  

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?

auto.today

Смотрите также