1 
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).
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.
Roma Grabina
2019-02-04
