Как проверить дизельные форсунки

Принцип работы механической форсунки

Дизельные 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:

  • распылитель с возможностью перекрытия каналов;
  • распылитель с перекрываемым объемом;

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.

Замена дизельных форсунок

Замена дизельных форсунок производится при полном выходе из строя детали. Процедура, выполненная работниками СТО, достаточно дорогостоящая, но ее можно проделать самостоятельно. Для этого потребуются следующие инструменты:

  1. Динамометрический ключ с удлинителем.
  2. Специальная головка под форсунки.
  3. Рожковый ключ на 17.
  4. Пинцет.

Процедура замены осуществляется в следующем порядке:

  1. Отвинчивание гаек с трубок высокого давления.
  2. Выкручивание самих форсунок (иногда происходит сложно из-за прикипания резьбы).
  3. Демонтаж пинцетом термоизоляционных шайб или их остатков (повторно старые шайбы устанавливать нельзя).
  4. Установка новых термоизоляционных шайб и новых форсунок, которые ввинчивают с необходимым усилием при помощи динамометрического ключа.
  5. Сборка топливной системы в обратном порядке.

Видео-урок: Система питания дизеля

Назначение форсунок

К основным функциям, возложенным на форсунку относят:

  • подача топлива в цилиндр;
  • герметизация камеры сгорания;
  • распыление на мелкодисперсные частички;
  • максимально равномерное распределение солярки по камере сгорания;
  • резкое начало впрыска топлива и такое же быстрое завершение процесса;
  • точное дозирование необходимого количества горючего.

Работа дизельных форсунок сопряжена с агрессивной средой. Постоянно меняющееся давление, которое может достигать 11 МПа. Температурное воздействие также изнашивает систему впрыска. Подача топлива происходит при температуре около 700°С. При сгорании солярки форсунка поддается влиянию 2000°С.

Для стабильной работы двигателя, форсунка должна обеспечивать оптимальную дисперсность. Чем выше степень дробления капель солярки, тем больше их общая площадь поверхности. Это позволяет топливу сгореть в более короткий промежуток времени, что положительно сказывается на экологичности, динамике и экономичности. При этом капли не должны быть слишком мелкими, так как в таком случае они не достигнут краев камеры сгорания. На данный момент топливные форсунки впрыскивают солярку со скоростью, достаточной чтобы обеспечить полное заполнение всего объема при размере частиц от 30 до 50 мкм.

Исторический экскурс

На этапе появления двигателей внутреннего сгорания Рудольф Дизель рассчитывал в качестве топлива применять угольную пыль, вдуваемую через форсунку сжатым воздухом. При сгорании угля с единицы массы получалось мало тепла, что заставило ученного перейти на более высококалорийное топливо. Бензин не получилось применить из-за его взрывоопасности. Предпочтение было отдано керосину.

В 1894 году Рудольфу Дизелю удалось сделать удачный запуск двигателя, топливо в который подавалось при помощи форсунки. Для осуществления впрыска использовался пневматический компрессор. Создаваемое им давление превышало силу, возникающую внутри цилиндра. Из-за этого такой вид двигателя получил название компрессорного дизеля.

Гидравлический впрыск топлива появился чуть позже. Он применяется по сей день, постоянно совершенствуясь. Изобретателем такого способа подачи топлива является французский инженер Сабатэ. Он же предложил делать многократный впрыск. Подавая солярку в несколько этапов, удается получить больше полезной энергии с единицы топлива.

В 1899 году Аршаулов сконструировал дизель с топливным насосом высокого давления, работающий в паре с бескомпрессорной форсункой. Такое техническое решение оказалось успешным, поэтому дизели с ТНВД используются по сей день.

Наиболее современные дизельные системы питания имеют компьютерное управление форсункой и подстраиваются под режим работы двигателя. В зависимости от типа камеры сгорания возможны вариации топливоподачи. Для обеспечения стабильной работы дизеля различного типа смесеобразования появились многодырчатые и штифтовые форсунки.

Преимущества и недостатки топливных форсунок

Несомненно, топливные форсунки обладают преимуществами перед традиционным карбюратором. В частности, к ним относят:

  • экономия топлива, которая стала возможна благодаря точному дозированию;
  • низкий уровень выброса выхлопных газов в атмосферу, высокая экологичность (лямбда находится в пределах 0,98…1,2);
  • увеличение мощности мотора;
  • простота запуска двигателя в любую погоду;
  • отсутствие необходимости в проведении ручной настройки системы впрыска;
  • широкие возможности управления двигателем в разных режимах (то есть, улучшение его динамических и мощностных характеристик);
  • выхлопные газы от инжекторных двигателей по составу соответствуют современным требованиям, касающимся этого параметра и вредности для окружающей среды.

Однако у форсунок есть и свои недостатки. Среди них:

  • высокая вероятность их засорения при использовании топлива низкого качества;
  • высокая стоимость по сравнению со старыми карбюраторными системами;
  • низкая ремонтопригодность форсунки и ее отдельных узлов;
  • необходимость проведения диагностики и ремонта с помощью специального дорогостоящего оборудования;
  • большая зависимость от постоянного наличия электропитания в сети автомобиля (в современных системах, контролируемых электронными приборами).

Однако несмотря на имеющиеся недостатки, на сегодняшний день форсунки используются в большинстве автомобильных бензиновых и дизельных двигателей как более технологичные и экологичные системы впрыска горючего. Что касается дизельных моторов, то там произошла замена старых механических форсунок на более новые с электронным управлением.

Расположение форсунок

В зависимости от типа форсунок и метода впрыска расположение форсунок может быть различным. В частности:

  • Если в автомобиле используется центральный впрыск топлива, то для этого используется одна или две форсунки, расположенные внутри впускного трубопровода, в непосредственной близости от дроссельной заслонки. Такая система применялась на старых автомобилях в пору, когда производители начали отказываться от карбюраторных двигателей в пользу инжекторных.
  • При распределенном впрыске топлива для каждого цилиндра устанавливается собственная форсунка. В данном случае ее можно увидеть у основания впускного трубопровода.
  • Если же в двигателе используется непосредственный впрыск топлива, то форсунки располагают в верхней области стенок цилиндра. В этом случае они выполняют непосредственный впрыск топлива в камеру сгорания.

Независимо от того, где установлена форсунка, в процессе своей работы она загрязняется. Поэтому необходимо проводить периодическую проверку их состояния и производительности. В соответствующих статьях на сайте вы можете узнать подробно: как проверить состояние дизельных форсунок коммон рейл, осуществить проверку насос-форсунок или проверить инжекторные форсунки.

Напряжение на форсунках

Остановимся подробнее на вопросе, какое напряжение подается на форсунки двигателя. В первую очередь необходимо понимать, что они управляются с помощью электрических импульсов. Причем “+” от аккумулятора подается сразу на форсунку через предохранитель, а вот “-” контролирует ЭБУ. То есть, в разный момент времени напряжение на форсунке постоянно. Однако если произвести замер с помощью осциллографа (мультиметр в данном случае может ничего не показать, поскольку импульсы очень кратковременны), то этот прибор покажет усредненное значение. Оно будет зависеть от того, с какой частотой поступают импульсы на форсунку.

Напряжение на форсунках

Графики импульсов напряжения на форсунках

Приведенные на рисунке графики помогут нам ответить на вопрос — какое напряжение подается на форсунку. Чем длительнее импульсы напряжения, подаваемого на форсунку, тем усредненное рабочее напряжение будет выше (длительность импульсов у большинства машин находится в пределах 1…15 мс). А длительные импульсы подаются на высоких рабочих оборотах двигателя. Соответственно, чем выше эти самые обороты — тем выше будет усредненное рабочее напряжение на форсунках. То есть, на форсунки подаются рабочие 12 В (на самом деле немного меньше из-за незначительного падения напряжения на управляющем транзисторе), однако в импульсе.

Некоторые автовладельцы пытаются открыть форсунку простой подачей тока от АКБ с целью почистить ее. Необходимо понимать, что напряжение напрямую от аккумулятора подавать на форсунку нельзя, поскольку существует риск того, что она выйдет из строя (сгорит ее обмотка). Импульс на устройство подается через транзисторный ключ. Действует он кратковременно, так как обмотка в форсунке быстро нагревается и может попросту сгореть. В процессе работы двигателя время открытия контролирует ЭБУ, а ее естественное охлаждение, пусть и незначительное, осуществляет поступающее топливо.

Как указывалось выше, автопроизводители используют форсунки с разным рабочим напряжением. Поэтому идеальным решением будет посмотреть эту информацию в мануале автомобиля или на сайте изготовителя. Если же вы не можете найти эти сведения, то к подбору напряжения для открытия форсунки нужно подойти осторожно.

На практике чтобы открыть форсунку, опытные автомобилисты советуют использовать специальный стенд. Однако можно обойтись и более простыми приспособлениями. Например, купить китайский блок питания с выходным напряжением, регулируемым в пределах 3…12 В (обычно с шагом в 1,5 В). Схема подключения обязательно должна иметь кнопку без устойчивого положения (например, от квартирного звонка). Для открытия форсунки стоит подавать сначала самое маленькое напряжение, увеличивая его в случае, если форсунка не открылась.

Если у вас низкоомные форсунки, то открывать их можно буквально на долю секунды. Форсунки с большим сопротивлением можно держать открытыми подольше — 2…3 секунды.

Также можно воспользоваться аккумуляторной батареей от шуруповерта. Разобрав ее, вы увидите так называемые “банки” — маленькие аккумуляторы. Каждая из них выдает напряжение 1,2 В. Соединяя их последовательно, можно добиться нужного напряжения для открытия форсунки.

Причины ремонта форсунок дизельных двигателей

Основная проблема заключается в том, что любой мотор автомобиля осуществляет свою каждодневную работу в условиях далеких от идеальных. Поэтому можно определить ряд основных факторов, приводящих к отказу в работе форсунок систем топливоподачи дизельных двигателей, а именно:

  • возможное низкое качество дизтоплива на автозаправках, то есть отступление от заявленных отраслевых стандартов, которое будет способствовать неправильному образованию воздушно-топливной смеси в камере сгорания двигателя, что приедет к очень ранней или поздней фазе её воспламенения и как следствие это приведет к прогоранию деталей форсунки;
  • наличие присадок или красителей в дизельном топливе, которое будет способствовать загрязнению внутренних каналов форсунок при постоянной работе в режиме больших давлений и высоких температур;
  • присутствие в автомобильном топливе тяжелых фракций углеводородов, которые будут постоянно откладываться и постепенно накапливаться на корпусе форсунок при каждом запуске и останове двигателя, так как тяжёлые углеводороды неспособны полностью сгорать, или испаряться. При этом они образуют плохо смываемые смолистые отложения или частицы твердой сажи, таким образом, образовавшийся нарост в канале всего в 5 микрометров снижает пропускную возможность форсунку как минимум на 15%;
  • присутствие мелких фракций различных посторонних веществ, таких как металлические частицы, оторвавшиеся при работе от трущихся деталей топливных насосов, а также ржавчины, отделившейся от стенок топливных баков. Это во время прохождения под высоким давлением с большой скоростью через клапаны и сопла будут приводить к износу деталей и эрозии поверхности узлов топливных форсунок.

Ремонт дизельных форсунок

Неисправности форсунок дизельного двигателя

К основным неисправностям, возникающим при работе форсунок дизельного двигателя можно отнести:

  • деформация со временем уплотнительных колец;
  • наличие остатков продуктов сгорания на деталях распылителя;
  • существенный износ распылителя;
  • оплавление кончика распылителя;
  • наличие механических царапин на поверхности сопла;
  • значительное сужение диаметра сопла инжектора;
  • различные механические повреждения деталей форсунки;
  • односторонний механический износ иголки распылителя;
  • износ поверхности поршня по периферии клапана;
  • уменьшение хода поршня клапана или стержня распылителя;
  • наличие ржавчины в фильтре тонкой очистки;
  • наличие гранул ржавчины на игле и стержне распылителя;
  • эрозия уплотнителя высокого давления;
  • синее пятно на штифте распылителя из-за перегрева;
  • перегорание электрической катушки магнита.

Наличие одной или нескольких неисправностей в работе инжектора вовсе не обязательно потребует его дорогостоящей полной замены, так как даже устранение самой серьезной поломки будет стоить не более трети от цены новой форсунки.

Ремонт дизельных форсунок

Признаки неисправностей

Общими причинами проявления неисправностей будут три фактора:

  • повышенный расход через инжектор (перелив);
  • снижение качества распыления топлива;
  • уменьшение производительности отдельных распылителей.

Внешне это будет проявляться примерно похоже, хотя более внимательное изучение каждого конкретного случая сможет указать на приблизительный характер проблемы.

  1. Изменяется отдача двигателя, причём его мощность может как упасть, так и возрасти.
  2. Двигатель будет нестабильно запускаться и неуверенно работать на режиме холостого хода.
  3. В движении могут появиться хорошо различимые рывки и подхваты при неизменном положении педали акселератора.
  4. Изменится звук работы двигателя, появится жёсткость, вибрации и даже стуки в цилиндрах.
  5. Двигатель начнёт дымить, выхлоп окрасится в чёрный цвет, что свидетельствует о выделении сажи — несгоревших остатков углеводородного топлива.
  6. Начнёт подниматься уровень масла в картере из-за попадания туда излишков солярки.
  7. Современный ДВС заметит неисправность средствами внутренней диагностики и зажжёт контрольную лампу на панели приборов.

В любом случае уточнение причин потребует проведение индивидуальной диагностики инжекторов.

Диагностика форсунок в домашних условиях

С определённой степенью точности вычислить неисправный прибор можно и в условиях гаража. Для начала надо определить конкретное местоположение подозрительной форсунки.

Обороты работающего на холостом ходу дизеля выставляются и фиксируются такими, чтобы его неравномерность работы проявлялась максимально отчётливо. Затем одним из подходящих способов с форсунки снимается давление топлива, для чего ослабляется крепление подводящего штуцера. Исправный инжектор вызовет при этом куда более заметную реакцию двигателя, чем имеющий отклонения в работе.

У электромагнитной форсунки можно измерить сопротивление обмотки соленоида с помощью мультиметра. Значение его может составлять от единиц Ом до двух десятков, более точно можно узнать из документации на конкретный прибор. В любом случае, обрыв будет означать полную неисправность катушки.

На простейших гидромеханических форсунках можно замерить давление начала открытия клапана при помощи тройника, манометра и контрольной заведомо исправной детали. Возможны изменения в калибровках пружины, что вызовет отклонение угла впрыска.

Проверка на перелив (слив в обратку)

В системе Common Rail управление впрыском производится при помощи специального обратного клапана, открытие которого создаёт необходимый перепад давлений на штоке основного клапана, в результате чего он также открывается и производит подачу в цилиндр.

Износ и загрязнение приводит к тому, что в обратную магистраль поступает слишком много топлива, и давление в рампе падает. Мотор запускается с большим трудом.

Это интересно: Автономные кондиционеры для автомобиля: плюсы и минусы

Для проверки со всех форсунок снимаются шланги обратки, а вместо них устанавливаются обычные прозрачные колбы медицинских шприцев с трубочками от систем капельниц. При работе мотора на холостых оборотах исправные форсунки выделяют в обратку совсем немного топлива, обычно это единицы миллилитров в минуту.

Неисправная выдаст в разы больше, конкретное значение зависит от типа прибора и двигателя, но если хотя бы превышение над исправными будет трехкратным или более, форсунка подлежит ремонту или замене.

Диагностический стенд

Хороший профессиональный стенд проверки инжекторов содержит набор плановых тестов, которые помимо экспресс-диагностики способны определить более тонкие неисправности.

Простейшая стендовая проверка производится на удержание форсункой рабочего давления, а также на возможные её загрязнения и износы. Визуально оценивается форма факела при распылении калиброванной жидкости. Определяются базовые способности прибора, при невыполнении которых инжектор однозначно бракуется.

Более сложные тесты определяют соответствие проверяемой детали на работу во всех режимах от холостого хода до максимальной мощности, проверяют быстродействие клапанов в режимах предварительного впрыска, а также состояние обратных клапанов.

Только так можно оценить общее состояние и возможность уложиться в действующие нормы по экологичности выхлопа, а также предсказать остаточный ресурс. Результатом работы профессионального стенда станет кодирование условного состояния форсунки.

Специальные приборы

Отдельные функции инжекторов можно проверять и специализированными установками.

Например, гидромеханические форсунки можно протестировать прибором, создающим давление топлива, при котором клапан должен открываться, и убедиться, что оно находится в заданных рамках. Устройство содержит ручной насос и манометр.

К сведению: Что такое Одометр в автомобиле, отличия устройства от Спидометра

Есть и более сложные конструкции, как входящие в состав дизель-тестеров, так и автономные. Они обычно снабжены ручным или электрическим ТНВД, гидроаккумулятором, измерительной аппаратурой, прозрачными колбами для визуального контроля. Вполне доступны для самостоятельного изготовления.

Как продлить срок службы устройств подачи топлива

Топливная аппаратура дизельных двигателей, кроме самых древних, рассчитана на высококачественное топливо.

  1. Заправляться следует только самой лучшей соляркой, специально предназначенной для современных систем питания легковых автомобилей.
  2. Категорически недопустимо попадание воды, которая вызовет немедленную коррозию деталей и потребует дорогостоящего ремонта.
  3. Необходимо следить за состояние фильтров и отстойников, вовремя их менять и обслуживать согласно инструкции, а в идеале надо регулярно проводить контроль и профилактическую промывку со снятием в условиях специализированного дизельного сервиса.

Помимо всего, это ещё и позволит избежать проблем со снятием-установкой прикипевших соединений, которые способны вылиться в значительные расходы.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...