Топливная форсунка — незаменимый компонент впускного комплекса, гарантирующий равномерный впрыск горючего с последующим распределением в камере и формированием смеси с воздухом. Устройство применяется как в бензиновых, так и в дизельных агрегатах. На передовых моторах используют узлы с автоматической регулировкой подачи.
Топливная форсунка является незаменимым компонентом впускного комплекса.
Топливная форсунка — что это?
Впрыск топлива в камеру — сложный процесс, который состоит из нескольких этапов. В силовых установках рассчитываются не только правильные пропорции дизтоплива, газа или бензина, но и методика распыления, момент сгорания и распределение пламени.
Постоянное ужесточение требований к экологической безопасности транспортных средств заставляет инженеров модифицировать конструкцию впускной системы. И для комплексного решения различных задач используются топливные форсунки.
Они нужны для преобразования жидких составов в мелкодисперсную пыль, которая эффективнее воспламеняется и обеспечивает более высокий КПД.
Назначение устройства
Топливная форсунка — конструкция, объединяющий насос высокого давления (ТНВД) и двигатель.
Устройство выполняет такие задачи:
- Отвечает за дозировку топлива при подготовке сгораемой смеси.
- Регулирует давление подачи топлива.
- Формирует из жидкого топлива мелкодисперсную смесь (пыль из распыленного топлива и воздуха).
Кроме того, узел поддерживает герметичность оборудования и обеспечивает максимально эффективное сжигание топлива.
Расположение
Размещение форсунок определяется модификацией впускной системы:
- Центральная (перед заслонкой дросселя в трубопроводе впуска).
- Распределенная (на каждом цилиндре по отдельности в начале трубопровода).
- Непосредственная (в верху стенок цилиндра).
Расположение форсунок определяется модификацией.
Принцип работы
Бензин или дизельный состав отправляется в форсунку под соответствующим давлением. Моторный блок дает импульс на магнит инжектора, провоцируя запуск игольчатого клапана. Он отвечает за состояние канала (закрыто/открыто). Объем топлива, которое поступает в систему, зависит от продолжительности поступающего импульса.
Типы форсунок
В современных транспортных средствах чаще всего используется три типа деталей:
- электромагнитная;
- электрогидравлическая;
- пьезоэлектрическая.
Поговорим про каждый из них более детально.
Электромагнитная
Клапаном, отвечающим за подачу горючего на сопло детали, в данном случае управляет индукционная катушка с подвижным сердечником. А ей, в свою очередь, управляют программные алгоритмы, внесенные в электронный блок управления. Они работают в зависимости от степени нажатия на акселератор.
На сегодняшний день электромагнитные форсунки являются одними из самых распространенных. Именно этот вид устройств устанавливают в подавляющее большинство бензиновых инжекторных моторов, которыми оборудуют легковые автомобили.
Подробнее устройство электромагнитного варианта устройства и принципа его работы описано выше.
Электрогидравлическая
Представляет собой гибрид электромагнитного и механического типа устройств. Используется в современных дизелях, оснащенных ЭБУ.
В основе работы этого типа устройства – разнице давления горючего. Когда клапан находится в закрытом состоянии, давление больше в области поршня, расположенного в камере управления, и менее интенсивно на игле. Когда необходимо произвести впрыск, с блока управления поступает соответствующий сигнал и электромагнитный клапан приоткрывается. При этом он распределяет топливо таким образом, что на поршень оно оказывает меньшее давление, чем на иглу. Благодаря подобному перераспределению он находиться в открытом состоянии. В результате этого игла приподнимается и бензин или ДТ может свободно поступать в цилиндр. Именно в этот момент и происходит собственно впрыск.
Пьезоэлектрическая
Представляет собой усовершенствованный вариант электрогидравлической форсунки. Имеет по сравнению с ней лучшие характеристики, так как очень быстро срабатывает. Благодаря этому за один такт можно произвести несколько впрысков топлива подряд (обычно 3 – 4). Это особенно важно для дизельных двигателей (что и обусловило область применения этой разновидности детали).
Конструкция пьезоэлектрической форсунки в точности повторяет таковую у электрогидравлической. Главное отличие состоит в том, что в данном случае вместо клапана-электромагнита на устройство устанавливают пьезоэлектрический элемент, который увеличивается в размерах при поступлении на него электрического тока.
Когда клапана находится в закрытом состоянии, на поршень камеры управления топливо оказывает интенсивное давление, а на иглу – низкое. При подаче тока на пьезоэлемент с ЭБУ он увеличивается, толкает поршень и тем самым открывает клапан. Давление перераспределяется – наиболее интенсивное оказывается на иглу. Топливо свободно сквозь нее проходит, в результате чего происходит впрыск.
Таким образом, количество поступающего в цилиндр топлива при использовании этой конструкции определяется длительностью воздействия электрического тока на пьезоэлемент, а также давлением топлива.
Следует отметить, что бывают и другие разновидности форсунок (например, механическая). Однако они постепенно выходят из употребления.
Разновидности топливных форсунок и их устройство
В зависимости от способа управления подачей топлива форсунки делят на несколько видов:
Механические модели
Этот вид распространен на дизельных двигателях. Он функционирует в результате воздействия топливного давления на запорный механизм. В процессе повышения показателей игла направляется вверх, провоцируя впрыск. После падения давления она занимает предыдущую позицию.
Механические модели распространены в дизельных двигателях.
Механические форсунки менее эффективны в сравнении с другими типами, поэтому редко используются в современных транспортных средствах. При этом детали обладают простой и надежной конструкцией, которая обеспечивает большой срок службы.
Электромагнитные форсунки
Подобный тип инжекторов встречается на бензиновых автомобилях, включая модели с непосредственной подачей горючего. С учетом выполняемых функций форсунки бывают пусковыми и рабочими. Вторая разновидность осуществляет точечный или индивидуальный впрыск.
Конструкция детали включает следующие составляющие:
- Корпус.
- Отсек для подсоединения к электрической цепи.
- Иглу.
- Уплотнители.
- Сопло.
- Обмотку возбуждения клапана.
- Фильтр-сетку и другие элементы.
Электромагнитные форсунки встречаются на бензиновых автомобилях.
В нужный момент моторный блок отправляет напряжение на обмотку, способствуя появлению электромагнитного поля, которое влияет на якорь с иглой. В это время усилие сжатия пружины уменьшается, якорь втягивается, а игла поднимается, открывая сопло инжектора. Дальше срабатывает клапан управления форсункой и осуществляется подача горючего под пиковым давлением. После прекращения подачи энергии на обмотку пружина возвращает иглу в начальное положение.
Электрогидравлические устройства
Модели электрогидравлического типа встречаются на дизельных агрегатах. Их можно установить на типовой ТНВД и комплекс Common Rail , особенность которого — подача топлива в камеру сгорания под высоким давлением .
В устройстве предусмотрены такие детали:
- Сопло, через которое происходит непосредственная подача топлива.
- Пружина, применяемая при передачи усилия на открывающий клапан.
- Камера управления, где находится поршень, находящийся под давлением топлива.
- Сливной дроссель.
- Якорь электромагнитного элемента.
- Обмотка возбуждения, которое создает электромагнитное поле.
- Штуцер впрыска горючего.
Электрогидравлические устройства устанавливают на дизельные агрегаты.
Во время срабатывания цикла клапан находится в закрытом состоянии. Горючее в системе воздействует на поршень камеры управления, а игла форсунки плотно прижимается к седлу. Блок управления мотора отправляет напряжение на обмотку, а сливной дроссель повторно открывается. В результате горючее передается в магистраль.
Впускной механизм препятствует мгновенному выравниванию давления в камере и на впуске. Поэтому в течение некоторого времени усилие, которое воздействует на поршень, снижается, а давление на иглу сохраняется. Из-за разницы показателей игла поднимается и регулирует впрыск топлива.
Пьезоэлектрические детали
Устройство встречается только на автодизелях и считается самым продвинутым типом инжекторов. Данная разновидность способствует мгновенному срабатыванию системы впрыска, подбору точной дозировки и многократной подаче горючего. Такие форсунки распространены в дизельных агрегатах с технологией Common Rail.
Для сборки пьезоэлектрических механизмов используют:
- Иглу.
- Дроссельный блок.
- Пружины и поршни клапана.
- Сливную магистраль.
- Фильтр.
- Нагнетательную магистраль и другие детали.
Пьезоэлектрические детали считаются самым продвинутым типом инжекторов.
Форсунка функционирует по принципу изменения длины пьезоэлемента при подаче напряжения. В базовом положении игла находится на седле. Когда электронный блок управления отправляет сигнал на пьезоэлемент, последний оказывает влияние на поршень. Переключающий клапан срабатывает, и топливо переходит на слив.
Просуммируем
Домашняя проверка форсунок бензинового инжекторного мотора и дизельного двигателя своими руками реальна. На обеих силовых установках производится как контроль электрической части, так и осмотр гидравлической составляющей.
Диагностика электрики – это проверка сопротивления обмотки инжектора. Сюда можно отнести и тест на целостность проводов, подводящих ток. Гидроиспытания – это:
В отношении тяжелотопливников актуален еще один метод проверки – осязательный. Топливопровод каждого распылителя прощупывается на предмет наличия толчков и повышенной температуры.
Если вы владелец автомобиля с инжекторным двигателем, то должны знать, что для качественной работы системы впрыска требуются исправные форсунки. Осуществить проверку работы форсунок инжекторного двигателя и устранить неполадки в их работе можно самостоятельно, не обязательно сразу мчаться на СТО.
Понятие форсунки инжектора и принцип их работы
Для дозированной подачи топлива в камеры сгорания мотора требуются форсунки. В топливной системе они позволяют смешивать бензин с воздухом. Таким образом, образуется горючая смесь, которая потом воспламеняется.
Форсунки бывают:
• Электромагнитные – клапан следит за доступом топлива и регулирует распыление топливной смеси с помощью электронного блока управления двигателем. Стоит клапан на центральной системе распределения перед дроссельной заслонкой.
Принцип работы форсунок: электронный датчик анализирует объем подачи воздуха под давлением. Полученная датчиком информация попадает в компьютерный блок для дальнейшего анализа (к примеру, температуры двигателя, воздуха). После этого компьютер высчитывает размер объема воздуха в топливной смеси, требуемый для того, чтобы на выходе коэффициент полезного действия (КПД) от работы мотора получился максимально высокий.
Для чего и когда нужно проверять форсунки
Если вы решили купить подержанный автомобиль, или на своем автомобиле уже наездили около 100 тысяч км, то надлежит проверить производительность форсунок или заменить их.
На форсунки (их состояние) влияет качество потребляемого топлива. Если в бак регулярно заливали топливо низкого качества, то форсунки не прослужат долго. Их придется менять раньше, чем через 100 тысяч км пробега.
Симптомы неисправности форсунок можно заметить. О них вам расскажет:
• Неустойчивая работа двигателя на холостом ходу.
• Повышенный расход топлива.
• Двигатель плохо запускается.
• Выхлопные газы стали более токсичными.
• На холостом ходу проскакивает зажигание.
• Машина хуже берет разгон (хотя газ выжат «до полика»).
• Если вы заметили хотя бы один симптом из вышеуказанных, стоит проверить форсунки инжектора.
Для продления срока эксплуатации форсунок желательно:
• Заливать в бак только качественное топливо.
• Регулярно добавлять в бак различные присадки (продаются в отделах автохимии).
• Каждые 40 тысяч км чистить форсунки (потому что они засоряются).
Ищем неисправности, производим ремонт
Перед проверкой форсунок инжектора обратите внимание на топливный фильтр (он должен быть чистым), бензобак и сетку бензонасоса (в них могут быть засорения и отложения). Подобные осмотры требуются после 30 тыс. км пробега в целях профилактики. Если с этой частью топливной системы все в порядке, приступайте к проверке форсунок.
Можно заехать на СТО, где есть специальный стенд. Жидкость в форсунки подается под давлением, и вы сможете на стенде увидеть работу каждого распылителя (какую дозу распыления он выдает).
Для диагностики форсунок используют мультиметр или омметр (это устройства для замеров сопротивления форсунками). Чтобы определить состояние форсунки, требуется отсоединить ее от провода высокого напряжения. Теперь проверяем форсунку прибором. Есть форсунки низкого и высокого импеданса (о типе форсунки вам расскажет инструкция завода-изготовителя). Сопротивление должно составить 2-5/12-18 Ом.
В домашних условиях тоже можно проверить форсунку инжектора. Сделать это можно несколькими способами:
Заведите двигатель. Дотроньтесь рукой до рабочей форсунки – она должна пульсировать. Если дрожание не ощущается, значит, форсунка вышла из строя. На холостом ходу добавьте обороты и дайте мотору немного поработать. Если поочередно ослаблять колпачковые гайки, которые держат форсунки, то обороты двигателя снизятся. Если обороты не меняются, значит, форсунка требует чистки или замены.
Инструмент для диагностики
Проверка бензиновых форсунок своими руками возможна при наличии инструмента для диагностики:
• Бортовой компьютер машины (поможет определить неисправности в системе управления двигателем).
• Манометр (определяет давление топлива). Помогает установить проблемы с регулятором давления бензонасоса, засорением топливных фильтров.
• Светодиод для выяснения полярности на форсунках (можно определить и полярность на модулях зажигания и катушке).
• Омметр или мультиметр (определяет сопротивление форсунок).
Проверка питания на форсунках
Если зажигание включено, а одна из форсунок инжектора не работает, то надлежит проверить наличие питания на форсунках. Для этого от нерабочей форсунки нужно отсоединить колодку проводов. Два кончика проводов требуется приставить к аккумулятору, а другим боком провода прикоснуться к контактам форсунки. Теперь включите зажигание.
Проверка обмоток
Форсунка на инжекторе требует немедленной замены, если сопротивление на ней выше или ниже 11-15 Ом. Это определяется при помощи омметра.
Как проверить сопротивление на обмотках форсунки?
1. Снять с аккумулятора минусовую клемму.
2. От форсунки отсоединить колодку с проводами.
3. К электроразъему форсунки присоединить проводки омметра.
4. Сравнить показатели омметра с нормативными (это указано в инструкции завода-изготовителя).
Есть ли отличия между топливными форсунками для дизельных и бензиновых двигателей
Форсунки для дизельных моторов обладают меньшим сечением, а принцип их работы гораздо сложнее. Для определения поломки нужны особые знания. Такие двигатели требуют повышенной герметичности топливной системы.
Для подобных силовых установок используют электромагнитные и пьезоэлектрические модели.
В моторах, работающих на бензине, присутствуют одно- и многоточечные инжекторы. Первые регулируют подачу топлива и устанавливаются перед заслонкой, а вторые включают нескольких форсунок, закрепленных перед трубопроводами. Устройство подает бензин в камеру сгорания, но обладает неразборной конструкцией, поэтому не подлежит ремонту. Стоимость комплектующих для бензиновых двигателей намного ниже, чем для дизельных.
Функции и виды форсунок
Топливная форсунка, или инжектор, представляет собой своеобразный клапан, работа которого контролируется блоком управления (ЭБУ) двигателя. Это позволяет подавать топливо, находящееся под высоким давлением, строго ограниченными порциями и в заданный момент времени. В зависимости от типа системы впрыска форсунка может устанавливаться в различных местах. Так, при моновпрыске она располагается перед дросселем во впускном трубопроводе. В системе с распределенным впрыском форсунки устанавливаются в ГБЦ перед клапанами. При этом для каждого цилиндра предусматривается свой отдельный инжектор. В двигателях с непосредственным впрыском форсунки находятся в верхней части цилиндра, подавая топливо сразу в камеру сгорания.
По способу управления (типу привода) инжекторы разделяют на следующие типы:
- механические;
- электромагнитные;
- электрогидравлические;
- пьезоэлектрические.
Устройство механической форсунки
Механические форсунки применяются на дизелях. Принцип их работы основан в воздействии усилия давления топлива на запорную пружину. Когда давление в системе выше сопротивления пружины, игла поднимается и происходит впрыск. После того как давление падает, игла возвращается в исходное положение. Стоит отметить, что давление таких форсунок дизельных двигателей очень низкое, а потому они редко применяются в современном автомобилестроении.
Электромагнитные и гидромеханические инжекторы могут иметь:
- клапан форсунки со сферическим профилем;
- штифтовой клапан;
- дисковый клапан.
Как устроена электромагнитная форсунка двигателя
Такой тип инжекторов используется преимущественно в бензиновых системах, включая двигатели с непосредственным впрыском. По функциональному назначению электромагнитные форсунки разделяются на пусковые (например, в системе «K-Jetronic») и рабочие. Последние могут быть центральными (выполняют точечный впрыск) и индивидуальными (распределяют топливо по цилиндрам).
Признаки поломки элемента
Определить неисправность или выход из строя форсунки можно по таким признакам:
- Увеличению расхода топлива при умеренной тяге.
- Задымлению транспортного средства.
- Сильным вибрациям двигателя.
Задымление транспортного средства является признаком поломки.
К дополнительным признакам поломки относят пропуски зажигания. Также на панели приборов может появиться индикация Check Engine, указывающая на необходимость проверки силового агрегата.
Засорение топливного фильтра тоже негативно влияет на приемистость установки. К рывкам на бензиновом агрегате может привести поврежденная система зажигания.
Диагностика топливной форсунки
Специфика диагностики форсунки определяется типом детали. При этом диагностику можно выполнить как в сервисе, так и в гараже.
Проверка питания
Для оценки электроснабжения потребуется сделать следующее:
- Снять разъем питания форсунки первого цилиндра.
- Подсоединить мультиметр с настройками оценки постоянного напряжения в пределах 0-20 В.
- Завести автомобиль и проанализировать результаты измерений. В исправном состоянии форсунка дает короткие импульсы.
- В случае если на фишку питания не приходит напряжение, заглушить авто и выполнить проверку проводки либо найти дефект во время визуального осмотра.
- Подключить форсунку первого цилиндра и повторить проверку процедуру с 2-4-ыми элементами.
Для оценки электроснабжения потребуется снять разъем питания форсунки.
Изменение сопротивления
Сначала нужно уточнить модель форсунки, которая используется на вашем транспортном средстве. Дальше следует определить сопротивление катушек внутри детали.
Заглушив двигатель, необходимо снять разъемы питания, подключить мультиметр и запустить его в режиме измерения 0-200 Ом. Важно проанализировать сопротивление каждой детали. Оно должно соответствовать заявленным в технических характеристиках параметрам.
Дианостика на рампе
Для диагностики нужно снять топливную рейку с зафиксированными инжекторами. Дальше следует подключить контакты к рампе и форсункам (если они отключались). Рампа размещают под капотом таким путем, чтобы удалось установить под каждой деталью емкость со шкалой.
После этого требуется подсоединить трубки подачи топлива и убедиться в надежности их фиксации.
Забитые форсунки
На следующем этапе необходимо включить зажигание и провернуть мотор стартером. Такие действия лучше проводить вместе с коллегой.
Пока второй человек вращает мотор, важно проследить за исправностью всех инжекторов. Впрыск горючего должен оставаться идентичным на всех элементах.
Финишный этап сводится к отключению зажигания и оценке объема топлива в емкостях.
Проверка на стенде
В автомастерских установлены стенды для диагностики и восстановления форсунок. Методика проверки на такой поверхности предусматривает разборку рампы и инжекторов ТС. Стенд позволяет реализовать комплексную диагностику, проверить эффективность впрыска горючего и определить электрическое сопротивление. Отдельные мастера сооружают стенды в домашних условиях.
Очистка форсунки в домашних условиях
Для исключения проблем в функционировании форсунок стоит периодически промывать их. Это делается стандартным путем, со специальным средством либо посредством ультразвука и проч., без снятия механизма с мотора.
Стандартный способ
Самый примитивный и легкий метод чистки топливных форсунок подразумевает заливку особого состава в бензобак. Методика используется владельцами новых транспортных средств либо машин с пробегом в несколько тысяч км. Она подразумевает добавление состава вместе с горючим в бак для поддерживания двигателя и сопутствующих систем в чистоте.
Стандартный способ подразумевает заливку особого состава в бензобак.
Для автомобилей со сложными загрязнениями метод не подходит, потому что усугубляет проблему. В таком случае нужно разобрать мотор на подготовленном стенде, демонтировать распылители и провести их поочередную очистку.
С помощью таких действий можно найти дополнительные поломки и заменить поврежденные компоненты.
Чистка без демонтажа двигателя
Чтобы промыть ТФ без демонтажа силового агрегата, необходимо подключить промывочную станцию сразу к мотору. Это позволит удалить накопившуюся грязь на поверхностях и топливной рампе. Достаточно включить мотор на 30 минут, используя нейтральную передачу, и постепенно подавать рабочую смесь под давлением.
Подготовка топливных форсунок к замене
Процесс разборки инжектора начинается с подготовки приспособлений. Специфика разборки может отличаться для разных моделей авто и типов впускных комплексов.
Проверенные бренды
Чтобы распылитель прослужил максимально долго, важно выбирать оригинальную продукцию. И это касается как электрических, так и механических моделей. Из качественных аналогов можно купить устройства от компаний Siemens, Bosch, Delphi, OMVI, Hana.
Как снять форсунку
Перед демонтажом детали следует спустить давление в системе. На многих моделях авто предусмотрен специальный механизм на топливной рейке. Это особый клапан, который срабатывает после нажатия и способствует вытеканию топлива.
Затем стоит достать рампу, где удерживаются распылители. Разборка производится посредством отключения разъемов с проводами. Извлечь элементы можно поворотом или раскачиванием механизма.
Замена на новую
Разобравшись, как снять форсунку, остается установить на ее место новую деталь. Для безошибочного выполнения действия нужно иметь базовые навыки в решении таких задач. Алгоритм действий может отличаться для каждой модели транспортного средства.
Если производится плановая чистка, нужно снять уплотнительные кольца со всех распылителей и выбросить их.
Основные проблемы топливных форсунок
Понять, что с форсункой возникли проблемы, можно по следующим «симптомам»:
- рывки во время движения;
- существенное ухудшение динамики;
- вибрация или «троение» мотора при переключении передачи или снижении скорости;
- значительное увеличение расхода горючего.
Если речь идет о дизельном моторе, то к перечисленным признакам добавляется появление черного дыма из выхлопной трубы. Он появляется вследствие излишнего поступления топлива в цилиндр, которое просто не успевает полностью сгорать.
Неисправности детали могут возникнуть по самым разным причинам. Вот наиболее распространенные:
- повышенное количество серы в горючем;
- коррозия;
- физический износ;
- засорение;
- неправильный монтаж;
- перегрев;
- попадание воды.
Если неприятности вызваны появлением окислов на внутренних стенках устройства или его засорением, поможет промывка. Ее можно выполнить несколькими способами.
Первый – залитие в бензобак машины специального очищающего состава. Это наиболее простой метод. Он полезен не только для чистки, но и для предотвращения дальнейшего появления загрязнений. Но он подходит только для относительно новых автомобилей. Это обусловлено тем, что таким способом нельзя удалить загрязнения большой интенсивности.
Второй способ – использование специальной промывочной установки. Она есть на каждой станции технического обслуживания. При этом грязь удаляется и с форсунок, и с топливной рамы. Следует помнить, что такой метод не подходит для сильно изношенных моторов. Также в автосервисе можно почистить форсунки с помощью ультразвука.
Наконец, третий способ – это очистка со снятием. Она подразумевает демонтаж форсунок с головки цилиндроблока и последующую ручную очистку. Метод применяют при наличии сильных загрязнений. Кроме того, он позволяет выявить наличие неисправностей.
Если на форсунке обнаружены физические повреждения или сильный износ, единственный вариант – ее полная замена. Произвести ее можно и самостоятельно, не обращаясь в автосервис. Для этого деталь извлекают из головки цилиндроблока, отсоединяют от системы подачи топлива и проводов, ведущих к ЭБУ, а затем в обратном порядке устанавливают на ее место новую.
