Устройство и обслуживание форсунок автомобильного двигателя

ustroystvo-i-obsluzhivaniye-forsunok
Обновлено:

Форсунка топливной системы - один из важных компонентов, влияющих на параметры работы двигателя внутреннего сгорания, требует периодического обслуживания по ее очистке от отложений, возникающих на рабочих частях в процессе ее эксплуатации.

От качества образования топливно-воздушной смеси в камере сгорания зависит мощность, расход топлива и запуск двигателя. Поддержание форсунок в чистом состоянии продлевает срок их службы и увеличивает моторесурс двигателя.

Существует несколько типов топливных форсунок (инжекторов), используемых в двигателях внутреннего сгорания легковых автомобилей, и методов их промывки, о которых пойдет речь в этой статье.

Виды топливных форсунок

В зависимости от топлива, используемого в автомобильном двигателе, форсунки классифицируются на:

forsunki-dlya-benzinovogo-dvigatelya

Форсунки для бензинового двигателя.

forsunki-dlya-dizelnogo-dvigatelya

Форсунки для дизельного двигателя.

Устройство форсунки бензинового двигателя

Современные форсунки для бензинового двигателя бывают двух вариантов исполнения:

  • форсунка впрыска топлива во впускной коллектор,
  • форсунка впрыска топлива в камеру сгорания (непосредственный впрыск).

vidy-vpryska-topliva

Топливные форсунки состоят из корпуса с топливными каналами, катушки и иглы клапана с якорем электромагнита. Управление количеством подачи топлива производится электромагнитным клапаном.

toplivnye-forsunki

Топливо подается в клапан через тонкое сито. Топливная форсунка либо закрыта (нет сигнала на входе), либо открыта (есть сигнал на входе).

ustrojstvo-forsunok

При непосредственном впрыске топлива сопло каждой топливной форсунки оснащено несколькими выходными отверстиями. Такой впрыск называют многоструйным впрыском. Преимущество многоструйного впрыска перед одноструйным впрыском: факел распыла оптимальным образом адаптирован к камере сгорания по форме и углу расположения.

mnogostrujnyj-vprysk-topliva

Сопло каждой форсунки оснащено шестью отверстиями. Каждая из шести струй топлива индивидуально адаптирована к условиям камеры сгорания.

Центральное положение топливной форсунки обеспечивает более равномерное распределение топлива и оптимальное приготовление смеси в камере сгорания. При расположении форсунки под углом к вертикальной оси хода поршня сопло каждой форсунки имеет семь выпускных отверстий.

vprysk-pod-uglom-k-vertikalnoj-osi

1. Топливная форсунка. 2. Свеча зажигания. 3. Выемка в днище поршня. 4. Струя впрыскиваемого топлива. A Центральное расположение выпускных отверстий. B Эксцентрическое расположение выпускных отверстий.

Топливо впрыскивается в камеру сгорания под точно вычисленным углом, поэтому выпускные отверстия топливной форсунки расположены эксцентрически. Впрыскивание топлива под точно определенным углом препятствует тому, чтобы топливо попадало в открытые впускные клапаны.

Кроме того, каждая из семи конических струй индивидуально адаптирована к условиям камеры сгорания. За счет этого создается структура струи, чья форма обеспечивает оптимальное приготовление горючей смеси в камере сгорания.

Рисунок показывает сравнение впрыска во впускной коллектор и непосредственного впрыска бензина.

grafik-vremeni-vpryska

  1. Впрыск во впускной коллектор.
  2. Непосредственный впрыск бензина.
  3. Количество впрыскиваемого топлива.
  4. Полная нагрузка.
  5. Холостой ход.
  6. Время впрыскивания в миллисекундах.

Существенным различием является более высокое давление топлива и значительно более короткое время, имеющееся в распоряжении для впрыскивания топлива в камеру сгорания.

Впрыск топлива во впускной коллектор осуществляется за два оборота коленчатого вала. При частоте вращения коленчатого вала 6000 об/мин соответствует продолжительности впрыска около 20 мс.

Потребление топлива при непосредственном впрыске на холостых оборотах значительно ниже по отношению к полной нагрузке, чем при впрыске во впускной коллектор (коэффициент 1:12). Продолжительность впрыска в режиме холостого хода составляет примерно 0,4 мс.

Устройство форсунки дизельного двигателя

В дизельных двигателях применяется несколько типов топливных форсунок:

  1. форсунки с электромагнитными клапанами,
  2. пьезоэлектрические форсунки,
  3. насос-форсунка (рассматриваться не будет).

С помощью форсунок осуществляется управление началом впрыска и количеством впрыскиваемого топлива.

Устройство форсунки с электромагнитным клапаном

Топливо под высоким давлением через канал направляется в форкамеру распылителя и одновременно через впускной дроссель в управляющую камеру клапана. Управляющая камера клапана соединена с возвратом топлива через выпускной дроссель, который открывается электромагнитным клапаном.

ustrojstvo-dizelnoj-forsunki

Устройство пьезоэлектрической форсунки

Открытие и закрытие форсунки выполняется с помощью пьезоэлемента, расположенного внутри форсунки. Пьезоэлектрическая форсунка включается примерно в четыре раза быстрее, по сравнению с форсункой, управляемой электромагнитом. Это дает следующие преимущества:

  • многоточечный впрыск с переменными началом впрыска и интервалами,
  • подача малых доз топлива для предварительного впрыска,
  • низкий уровень шума (до 3 дБ),
  • экономия расхода топлива (до 3%),
  • уменьшения выброса отработавших газов (до 20%),
  • повышение мощности двигателя (до 7%),
  • улучшения плавности хода.

ustrojstvo-pezoehlektricheskoj-forsunki

В пьезоэлектрических форсунках происходит косвенное управление иглой распылителя, это означает, что открытие и закрытие иглы распылителя происходит через гидравлический контур. Гидравлический контур состоит из области низкого и высокого давления.

Управляющий клапан является переходом между областью высокого давления и низкого давления - доза впрыскиваемого топлива зависит от длительности открытия клапана управления.

Техническое обслуживание форсунок

Промывка автомобильных форсунок - такая же необходимая процедура ухода за автомобилем, как замена масла, тормозной жидкости, поддержание необходимого давления в шинах и т. д. Большинство автомобилистов эту процедуру просто игнорируют, ссылаясь на недостаток времени, отсутствие “лишних” денег или откладывают на потом, а значит - никогда.

Рано или поздно наступает момент, когда (особенно в холодное время года), начиная утром запускать двигатель, сделать это с первой попытки не удается, и не обращая внимание на этот симптом, продолжают эксплуатировать автомобиль дальше.

Более щепетильные владельцы авто отправляются на компьютерную диагностику и, тратя деньги и время, которые можно было вложить в своевременный уход за топливной системой, получают, чаще всего, не корректное заключение о причинах такого поведения двигателя.

Начинается замена свечей, вспоминают про топливный фильтр, который “сто лет” уже не меняли, смена места заправки и т. д. Когда “танцы с бубном” вокруг автомобиля не приносят никаких результатов и все возможные и невозможные действия проделаны, дело доходит до форсунок.

Находится “опытный” гаражный автомастер, который дает совет: залить в бензобак присадку в топливо для очистки форсунок, и хорошо, если это хоть частично решает проблему, - некоторые присадки так “хороши”, что растворяя отложения на стенках бензобака и топливных магистралях серу и фракции тяжелых соединений, не останавливаясь в топливном фильтре, засоряют топливные форсунки окончательно.

Есть два пути решения этой проблемы: радикальный - заменить форсунки или буксировать автомобиль в автомастерскую для снятия и промывки на стенде ультразвуковой очистки форсунок, что тоже не всегда помогает.

Первая причина - недостаточная квалификация мастера: незнание устройства форсунок, которые он берется промывать. Ультразвуковые ванны для очистки форсунок разрушают керамические детали, которые могут присутствовать в конструкции - такие форсунки чистить в ультразвуковой ванне категорически запрещено.

Вторая причина - старость форсунок: ультразвуковое колебание может разрушить старое, “высохшее” лаковое изоляционное покрытие проводов катушки в форсунке, и происходит замыкание в обмотке, что случается не часто, но если это возможно - значит не исключено. Чтобы избежать всех этих неприятностей, надо вовремя проводить химическую промывку форсунок.

Химическая промывка форсунок

Существует большое количество стендов разной конструкции для химической промывки топливных форсунок, но принцип выполнения данной процедуры един - подсоединение аппарата к топливной рампе и работа двигателя на сольвенте (жидкость для промывки), который является химическим растворителем и топливом одновременно.

benzinovye-forsunki

Процедура занимает около двух часов - час на промывку и около часа на подключение и отключение аппарата. Для двигателей объемом до двух литров требуется один литр промывочной жидкости. При большем объеме двигателя необходимо больше сольвента.

При подготовке к промывке магистраль подачи топлива подключается к обратной магистрали в бензобак, но последние лет десять автомобили с такой конструкцией топливной системы не производятся и приходится отключать бензонасос, что иногда бывает сделать проблематично.

Снять электрический разъем с бензонасоса невозможно из-за его расположения под кузовом или затрудненного доступа (не на всех автомобилях заднее сиденье снимается легко и быстро). На некоторых моделях автомобилей предохранитель бензонасоса защищает еще и электрическую цепь зажигания (например, Форд фьюжен и Форд фиеста).

Снять реле бензонасоса, интегрированное в модуль управления электрооборудованием кузова, не представляется возможным технически, и много других “подводных камней”, возникающих в зависимости от марки автомобиля.

В этом случае глушится магистраль подачи, и циркуляция топлива происходит через обратный клапан в бензонасосе, что является нарушением технологии промывки.

dizelnye-forsunki

При обслуживании форсунок дизельного двигателя без подкачивающего насоса в топливном баке, когда глушится магистраль подачи топлива, необходимо ее не “завоздушить” потому, что без специнструмента прокачать ее потом будет очень трудно, а иногда не возможно.

Нельзя забывать и о возвратной магистрали с топливных форсунок, в которой специальным клапаном поддерживается определенное давление для их корректной работы, глушить ее нельзя и оставлять подключенной к топливному фильтру тоже.

Надо организовать сбор промывочной жидкости в отдельную емкость (если нет возможности подключения к промывочному стенду) для дальнейшего использования в процедуре промывки форсунок. Во время химической промывки происходит еще и чистка камеры сгорания, поршней и клапанов, что является плюсом, по сравнению с ультразвуковой очисткой форсунок.

Как часто промывать форсунки, зависит от многих факторов - режима эксплуатации двигателя, качества используемого топлива, отношения владельца к своему автомобилю и др. При нормальных режимах эксплуатации и приемлемом качестве топлива производители рекомендуют промывку топливных форсунок каждые 25-30 тысяч километров пробега и делать процедуру перед заменой масла в двигателе.

Чаще всего для промывки используют очиститель форсунок для бензиновых двигателей “Лавр”, вариант которого есть и для дизельных двигателей. На его упаковке указано, что после промывки замена свечей не требуется, но лучше промывать форсунки, используя старые свечи, специально приготовленные для этого случая.

При использовании бельгийской промывочной жидкости “Винс”, после промывки форсунок, замена масла и свечей обязательна.

Начинать промывку топливных форсунок надо при полностью прогретом двигателе, так как запустить холодный двигатель на промывочной жидкости не получится, а что касается отечественных автомобилей, даже небольшое падение температуры во время подключения устройства для чистки форсунок сильно затрудняет запуск двигателя.

Давление подачи сольвента рекомендуется выставлять 3 бара, исключением являются старые отечественные автомобили с обратной магистралью возврата топлива, с рабочим давлением в топливной рампе 2,2 - 2,6 бар.

После 10-и минут работы двигателя на холостых оборотах желательно его остановить на 10 минут для “откисания” деталей, контактирующих с промывочной жидкостью, после повторного запуска периодически повышать обороты до 2000-2500 об/мин до завершения промывки.

При использовании жидкости “Винс” - этого лучше не делать, так как сгорание сольвента “Винс” хуже, чем у жидкости “Лавр”, поэтому можно “залить” свечи со всеми вытекающими после этого проблемами для повторного запуска двигателя.

Ультразвуковая промывка форсунок

Во время эксплуатации форсунок на их рабочих поверхностях происходит отложение мягких и твердых фракций. При постоянном уходе за топливными форсунками мягкие отложения смываются, а отложения твердых составов удаляются частично и постепенно накапливаются.

Установка ультразвуковой очистки форсунок полностью удаляет все виды загрязнений, возникающих во время работы инжектора. В зависимости от времени, необходимого для снятия форсунок, стоимость процедуры очистки зависит от конструкции двигателя.

chistka-i-proverka-forsunok

Перед погружением форсунок в ультразвуковую ванну, их необходимо проверить на стенде, чтобы сравнить результаты измерения производительности до и после очистки. В ультразвуковой ванне процесс очистки происходит за счет кавитации - образованию и последующему схлопыванию пузырьков газа под действием ультразвуковых волн.

Перед повторной проверкой производительности и факела распыла необходимо дать обратный ход жидкости для удаления продуктов очистки из корпуса форсунки. Для очистки и для проверки типы жидкости отличаются друг от друга. Перед установкой форсунок на двигатель подлежат замене все уплотнительные кольца.

Дизельные инжекторы с электромагнитными катушками проверяются на производительность на стенде для проверки форсунок дизельного двигателя. Производится замена распылителей после корректировки регулировочными шайбами отклонений от необходимых параметров работы.

Перед установкой форсунок уплотнительные кольца подлежат обязательной замене.

Для пьезоэлектрических форсунок процедура ремонта и регулировки не предусмотрена.

Все эти процедуры обслуживания топливных форсунок послужат увеличению их срока службы, экономии расхода топлива, повышению мощности двигателя и избавят владельца автомобиля от неприятных сюрпризов. Вовремя проводите техническое обслуживание форсунок и используйте качественное топливо. Будете в Краснодаре, приезжайте промывать форсунки.

С уважением, Олег!

Сделай репост – выиграй ноутбук!

Каждого 1 и 15 числа iBook.pro разыгрывает подарки.

  • Нажми на одну из кнопок соц. сетей
  • Получи персональный купон
  • Выиграй ноутбук LENOVO IdeaPad

Подробно: ibook.pro/konkurs

LENOVO IdeaPad Intel Core i5, 8ГБ DDR4, SSD, Windows 10

6 комментариев

  • Аватар комментатора Константин Константин
    Олег, спасибо большое за публикацию. Очень информативно, все доступно. Вот решил заняться промывкой форсунок на легковые авто, теперь черпаю информацию.
    Ответить
    1. Аватар комментатора Олег Лесовой Олег Лесовой

      Константин, будут вопросы - обращайтесь, с удовольствием отвечу.

      Ответить
  • Аватар комментатора Евгения Евгения
    Олег, мне остаётся только пожалеть, что вы не в Питере...
    Ответить
    1. Аватар комментатора Олег Лесовой Олег Лесовой

      Евгения, для меня Питербург, как сказка в которой хотелось бы побывать.Самый интересный и красивый город в России - история страны.

      Ответить
  • Аватар комментатора Татьяна Татьяна
    Нужная инструкция получилась, думаю, что многие автолюбители ее оценят.
    Ответить
    1. Аватар комментатора Олег Лесовой Олег Лесовой

      Татьяна, тем автомобилистам, которые ухаживают, а не обслуживают свой автомобиль, ни чего нового я не рассказал.

      Ответить

Добавить комментарий

Отправить комментарий Отменить

Сообщение