Форсунки для дизельных двигателей – это детали топливной аппаратуры, которые наиболее подвержены износу. Считаются самыми простыми в обслуживании и проведении диагностики в условиях сервисных центров. От того, насколько эффективно работают форсунки, зависит качество сгорания топлива в цилиндрах двигателя, его запуск, динамика разгона автомобиля, экономичность и количество вредных выбросов.

Форсунки для дизельных двигателей – что это?

В зависимости от типа распылителей и топливной системы максимальное давление форсунок дизельных двигателей в распылителе в момент впрыска составляет порядка 200 МПа, а время – от 1 до 2 миллисекунд. От качества впрыска зависит уровень шума двигателя, количество выбросов в атмосферу сажи, окислов азота и углеводорода.

Современные модели различаются по форме корпуса, размеру распылителей, а также по способу управления. Отличие различных типов форсунок состоит в использовании различных систем впрыска и видов распылителей, которые бывают штифтовыми и дырчатыми. Штифтовые применяют в двигателях с форкамерной системой зажигания, дырчатые устанавливаются на дизелях с непосредственным впрыском топлива.

По способу управления детали делятся на однопружинные, двухпружинные, с датчиками контроля положения иглы и управляемые пьезоэлектрическими элементами. Кроме всего прочего, схема форсунки дизельного двигателя зависит от способа ее монтажа в головке : при помощи фланца, хомута или путем вворачивания в гнездо.

Принцип работы форсунки дизельного двигателя – кратко о сложном

Основное назначение таких деталей заключается в дозировании и распылении топлива, а также герметичной изоляции камеры сгорания. В результате исследований были разработаны насосы-форсунки, которые устанавливаются в каждый цилиндр по отдельности. Принцип работы форсунки дизельного двигателя нового типа заключается в том, что она функционирует от кулачка распределительного вала через толкатель. Подача и слив топлива осуществляется через специальные каналы в головке блока. Дозирование топлива происходит через блок управления, который подает сигналы на запорные электромагнитные клапаны.

Работает насос-форсунка в импульсном режиме, что позволяет перед основным впрыском произвести предварительную подачу топлива. В результате чего значительно смягчается работа двигателя и снижается уровень токсичных выбросов.

Топливные форсунки в большинстве случаев нуждаются в простом уходе, чаще всего, для того чтобы вернуть их в рабочее состояние, достаточно просто их очистить и промыть. Независимо от того, сколько форсунок в двигателе, случается, что при резком нажатии на педаль газа ощущаются рывки и провалы или ощутимо снижается мощность, мотор начинает неустойчиво работать на низких оборотах, значит, произошла закупорка каналов форсунки твердыми смолянистыми отложениями. Что же делать?

Промывка форсунок дизельного двигателя – способы реализации

Загрязнение этого элемента ведет к нарушению распыления топлива и приводит к неправильному образованию воздушно-топливной смеси . В идеале пульверизация должна быть максимально равномерной. Основной источник загрязнения – содержащиеся в топливе смолы. Промывка форсунок дизельного двигателя может устранить все нарушения подачи топлива в .

Процесс очистки форсунок предусматривает удаление различных загрязнений в топливных каналах . В настоящее время применяется несколько способов:

• чистка форсунок дизельных двигателей с помощью ультразвука;
• промывка форсунок топливом с добавлением специальных присадок;
• промывка с использованием специальных жидкостей на стендах;
• промывка вручную.

Для автомобилистов наиболее приемлемым является последний вариант, поскольку он позволяет проводить работы по очистке форсунок в домашних условиях. Однако в запущенных случаях приходится обращаться к услугам автоцентров, где проводится очистка при помощи ультразвука, что является более жестким способом. К данному виду очистки рекомендуется прибегать только в случае, если промывка специальными жидкостями не дала положительного результата.

В этой статье мы постараемся разобраться, что такое, для чего нужен и где находится инжектор. Инжектор – однокоренное слово со словом инъекция, а инъекция – это впрыск. Хотя инжектор мало похож на шприц, но он тоже впрыскивает топливо в цилиндры двигателя. Собственно говоря, инжектор – форсунка, которая разбрызгивает топливо мелкими каплями для поступления в цилиндры смеси воздуха и паров бензина. Вы скажете, что делает все так же. Так же, но не совсем.

Жиклер карбюратора работает практически как , разбрызгивая в его камере бензин. Но бензин засасывается в карбюратор с помощью поршня двигателя, что отбирает около 10% его мощности. Плюс ко всему, отрегулировать карбюратор до идеального состояния почти невозможно: он то переливает топливо, что двигатель «захлебывается» и коптит, а часть так и не сгорает, то не доливает, и мотор работает с провалами и не тянет.

Бензин закачивается в инжектор с помощью специального электронасоса, а смешивание паров бензина и воздуха происходит в самой камере сгорания цилиндра. Количество топлива четко порционно, и зависит оно от необходимого именно в данный момент количества для оптимальной тяги.

Где же находится инжектор:

В обычных случаях инжектор устанавливают вместо карбюратора, а точнее – вообще на его место. В качестве инжектора используют лишь одну форсунку, которая «обслуживает» все цилиндры, а впрыск топлива будет во впускной коллектор, так называемый моновпрыск. Перед карбюраторной схемой преимущество здесь только одно: двигатель не расходует мощность на всасывание топлива через жиклер карбюратора.

Система многоточечного или распределенного впрыска производится также во впускной коллектор. Благодаря распределенному впрыску лучше дозируется топливо, которое поступает к каждому цилиндру. Но все же самые лучшие результаты дает только прямой впрыск прямо в камеру сгорания цилиндра, так же, как в .

Форсунки — основной элемент дизельных двигателей и бензиновых двигателей с системой впрыска топлива (инжекторов). На сегодняшний день существует несколько принципиально разных типов форсунок, которые находят применение в двигателях различных конструкций. Обо всем этом - читайте в представленной статье.

Назначение и виды форсунок

В дизельных и инжекторных бензиновых двигателях применяются системы впрыска топлива, в которых главную роль играют форсунки - специальные устройства, распыляющие топливо в камере сгорания. В основе работы бензиновых и дизельных форсунок лежит одинаковый принцип: топливо распыляется, проходя под высоким давлением через сопло особой формы (они создают топливный факел, в котором жидкое топливо разбивается на микроскопические капли и смешивается с воздухом).

Однако форсунки инжекторных бензиновых моторах работают под относительно небольшим давлением в единицы атмосфер, в то время как форсунки дизельных двигателей работают под давлением в сотни, а иногда и в тысячи атмосфер.

На сегодняшний день применение находят четыре типа форсунок:

Механические;
- Электромагнитные (электромеханические);
- Электрогидравлические;
- Пьезоэлектрические.

Каждый тип форсунок имеет свои особенности и сферы применения.

Механические форсунки

Механическая форсунка - это «классическое» решение, которое применяется многие десятилетия и сейчас не теряет своей актуальности. Механическая форсунка - это, в сущности, клапан, открываемый при достижении определенного давления. Основу такой форсунки составляет корпус, внутри которого находится игла, которая под действием пружины закрывает сопло. Топливо от ТНВД под давлением поступает в кольцевую камеру между корпусом и иглой и приподнимает иглу - в этот момент открывается сопло, и топливо распыляется в камеру сгорания. При снижении давления игла снова закрывает сопло.

Механическая форсунка очень проста и надежна, однако она не может обеспечить характеристик, которые предъявляются к современным дизельным двигателям. Поэтому ее постепенно вытесняют другие типы форсунок.

Электромагнитная форсунка отличается от механической тем, что игла в ней поднимается под действием встроенного электромагнита по сигналу от контроллера. Электромагнит обычно располагается в верхней части форсунки, игла соединена с якорем электромагнита, поэтому при подаче напряжения она поднимается вверх и открывает сопло.

Сегодня обычные электромагнитные форсунки используются на инжекторных бензиновых двигателях, так как они плохо работают под теми высокими давлениями, которые необходимы для дизелей.

Электрогидравлическая форсунка объединяет в себе преимущества электромагнитной и механической форсунок. В форсунке этого типа топливо давит на иглу с двух сторон - сверху и снизу, где находятся топливные камеры. Обе камеры связаны между собой, поэтому давление топлива в них равно и игла закрывает сопло. Однако верхняя камера (она называется камерой управления) через электромагнитный клапан связана со сливной магистралью, а топливо из впускной магистрали поступает в эту камеру через канал с сужением - дросселем.

Принцип действия электрогидравлический форсунки сводится к следующему. Когда клапан закрыт, игла прижата к седлу и закрывает сопло. При подаче на клапан импульса он открывается, топливо из камеры управления поступает в сливную магистраль и давление в камере резко падает - в этот момент игла, на которую топливо теперь давит только снизу, открывается, происходит впрыск. Камера управления в момент открытия форсунки остается связанной с впускной магистралью, однако впускной дроссель не дает топливу быстро заполнить эту камеру.

Электрогидравлическая форсунка получила широкое распространение в дизельных двигателях, в том числе и в системах впрыска топлива Common Rail. Эти простые и надежные устройства обеспечивают длительную и качественную работу двигателя.

Пьезоэлектрические форсунки - наиболее современное и надежное решение, которое сегодня находит все более широкое применение на дизельных двигателях с системой впрыска Common Rail. В целом принцип действия этой форсунки повторяет принцип, заложенный в форсунках электрогидравлического типа, однако в ней клапан, открывающий путь топливу из верхней камеры в сливную магистраль, срабатывает под действием пьезоэлектрического кристалла.

Как известно, в ряде кристаллов наблюдается пьезоэлектрический эффект - под воздействием внешней силы они деформируются с образованием электрического заряда. Такие кристаллы подвержены и обратному эффекту - под действием электричества они деформируются, изменяя свои размеры. В пьезоэлектрических форсунках используются кристаллы, которые при подаче напряжения увеличивают свою длину и толкают собой поршень клапана, выпускающего топливо из верхней камеры в сливную магистраль.

Большое преимущество пьезоэлектрических форсунок - их быстродействие. Изменение длины кристалла и открытие клапана в них происходит в среднем в 4 раза быстрее, чем открытие клапана электромагнитного типа. Это открыло путь к реализации многократного впрыска за один такт, что улучшает характеристики двигателя. В современных дизельных моторах впрыск может производиться до девяти раз за один такт.

Мало кто знает, что в автомобиле есть форсунки. Даже если кто-то и знает, то большая часть из них не знает о том, что это такое, для чего они предназначены и по какому принципу осуществляется работа. На самом деле, топливная форсунка находится в автомобиля. Она предназначена для того, чтобы вовремя подавать топливо в камеру сгорания двигателя. Форсунка устроена так, что она создает топливную смесь путем смешивания бензина и воздуха.

Строение

Как уже было сказано, основной задачей форсунки является вовремя подать нужное количество бензиновой смеси в камеру сгорания под нужным давлением. Следует обратить внимание на то, что бензиновая смесь нужна только бензиновому двигателю, а дизельному двигателю и смесь нужна дизельная. Перед тем, как попасть в камеру сгорания двигателя, бензин и воздух смешиваются в определенном количестве. После того, как получается эта смесь, она попадает в камеру сгорания.

Для того, чтобы под давлением отправить правильное количество топливной смеси в цилиндры двигателя, предусмотрен специальный клапан, который во время открытия набирает топливо и выдавливает эту смесь в цилиндры.

Существуют разные виды форсунок, их различает лишь принцип работы и привод клапана. Сегодня есть три вида форсунок. Основной вид из них - это форсунка с электромагнитным клапаном. Этот вид наиболее распространен на бензиновых двигателях, потому что конструкция этого устройства и принцип работы настолько просты, что их всего лишь потребуется промывать время от времени.

Принцип работы основан на том, что в корпусе форсунки расположена специальная обмотка, которая создает разряжение в определенный момент по сигналу электронного блока, который знает, сколько нужно отправить бензина в камеру сгорания.

Во время этого напряжения, игла поднимается из посадочного места и направляет нужное количество топлива, используя большое давление, в камеру сгорания. Давление в топливной рампе держится на постоянном уровне. Если двигателю необходимо больше топлива, насос поднимает давление автоматически.

Второй вид - это электрогидравлические форсунки. Этот вид наиболее распространен среди дизельных двигателей. Это устройство начинает работу по сигналу электронного блока, знающего сколько бензина требуется мотору. Здесь топливо попадает в камеру сгорания за счет изменения давления на поршни.

Существует еще один вид форсунок, но он встречается только на дизельных двигателях с установленной топливной системой Common Rail. Такие форсунки имеют преимущества перед другими видами в скорости срабатывания и в качестве давления. Благодаря этому топливо может поступать в камеры сгорания под определенным давлением во время всего цикла, что положительно сказывается на мощности мотора. Принцип работы здесь основан на гидравлике, как и во втором типе.

Ремонт и замена

Как уже было сказано, форсунки часто забиваются, и из-за этого топливо перестает попадать в двигатель. Для того, чтобы мотор работал правильно и динамично, форсунки нужно постоянно проверять и прочищать, если они засорены.

Для того, чтобы жиклеры не засорялись нужно заливать в автомобиль только качественное топливо на проверенных заправочных станциях. Жиклеры, это каналы, по которым идет топливо, перед тем как попасть в камеру сгорания. Для того, чтобы уберечь автомобиль от некачественного топлива, в устройстве автомобиля есть специальные фильтры, они находятся в разных частях топливной системы. Фильтры бывают грубой, мягкой и тонкой очистки. Грубой очистке подвергается топливо во время попадания в бак, а фильтр тонкой очистки расположен непосредственно перед попаданием в систему впрыска.

Сегодня на полках автомобильных магазинов можно встретить различные моющие присадки. Они нужны для того, чтобы промывать жиклеры. Эти присадки нужно добавлять в топливный бак, и они уже сами прочистят все каналы.

Этот способ подойдет лишь тем, у кого жиклеры засорены несильно, если на вашем автомобиле они засорены настолько, что автомобиль не заводится, то тут нужно воспользоваться другими способами очистки.

Вторым способом очистки считается очистка без снятия приборов с машины. Для того, чтобы очистить каналы от мусора этим способом, нужно залить в бак промывочное топливо. Затем следует отключить топливный насос и магистрали. После этого подающий проводник топлива подключается к установке, с помощью которой будет проводиться очистка. Эта установка, в свою очередь, будет подавать промывающее топливо, используя высокое давление.

Третий вид очистки используют, когда уже другие два способа перестали помогать. Здесь требуется снять форсунки с машины и погрузить их в специальный раствор в специальной камере. В этой камере они будут очищаться под ультразвуком, который разрушит весь лишний мусор в теле форсунки.

Для того, чтобы избежать последних двух способов очистки, следует подливать моющие присадки в бак каждые 2-3 тысячи пройденного расстояния. Они очистят не только жиклеры, но и топливный трубопровод и различные механизмы, которые тоже способны забиваться. Помимо всего этого нужно ухаживать за топливным насосом, который подает топливо в трубопровод, давление в котором постоянно регулируется.

Подводим итоги

Сегодня каждый водитель знает о том, что в его автомобиле есть топливная система, но не каждый водитель ухаживает за ней должным образом. Нередко в автосервис привозят автомобили с забитой мусором топливной системой. Для того, чтобы избежать этого, нужно вовремя ухаживать за своим автомобилем.

Инжектор - это революция в автомобилестроении. Сам по себе механизм сложный и для максимальной производительности его работа должна быть хорошо отлажена. Инжекторная система подачи топлива в двигатель работает по средствам ЭБУ (электронный блок управления), который высчитывает параметры топливной смеси перед ее подачей в цилиндры и управляет подачей напряжения на для создания искры. Инжекторные агрегаты сместили с производства карбюраторные моторы.

В карбюраторных устройствах задачу подачи исполняет механический эмулятор, что не совсем удобно, потому что его система не способна сформировывать оптимальную смесь при низких температурах, оборотах и старте двигателя. Использование компьютерного блока дало возможность максимально точно осуществлять расчет параметров, и беспрепятственно на любых оборотах и температуре подавать топливо, соблюдая при этом экологические стандарты. Минус наличия ЭБУ в том, что если возникнут проблемы, например, слет прошивки, то мотор начнет работать либо с перебоями, либо вовсе откажется функционировать.

Инжекторный двигатель

Вообще, инжекторный двигатель работает по тому же принципу, что и дизельный. Отличие только в устройстве зажигания, которое придает ему мощности на 10% больше чем у карбюраторного мотора, что не так уж и много. О плюсах и минусах системы пусть спорят профессионалы, но знать устройство инжектора или хотя бы иметь представление о его строении обязан каждый водитель, планирующий ремонтировать двигатель собственноручно. Также со знаниями инжекторного узла, вас не смогут обмануть на СТО недобросовестные работники.

Инжектор по сути, форсунка, выступающая распрыскивателем горючего в двигателях. Изготовлен первый инжекторный мотор был в 1916 году российскими конструкторами Стечкиным и Микулиным. Однако воплощена система впрыска топлива в автомобилестроении, была только в 1951 году западногерманской компанией Bosch, которая наделила двухконтактный мотор незамысловатой механической конструкцией впрыска. Примерил на себя новинку микролитражный купе «700 Sport» компании Goliath из Бремена.

По прошествии трех лет задумку подхватил четырехконтактный мотор Mercedes-Benz 300 SL - легендарное купе «Крыло Чайки». Но, так как жестких экологических требований не было, то идея инжекторного впрыска была не востребована, а состав элементов сгорания двигателей не вызывал интереса. Главной задачей на тот момент было повысить мощность, поэтому состав смеси составлялся с расчетом избыточного содержания бензина. Таким образом, в продуктах сгорания, вообще, не было кислорода, а оставшееся несгоревшее горючие образовывало вредоносные газы посредством неполного сгорания.

Установлен инжекторный двигатель

Стремясь увеличить мощность, разработчики ставили на карбюраторы ускорительные насосы, заливавшие горючие в коллектор с каждым нажатием на педаль акселератора. Только в конце 60 х-годов 20 века проблема загрязнения окружающей среды промышленными отходами стала ребром. Транспортные средства заняли лидирующую строчку среди загрязнителей. Было решено для нормальной жизнедеятельности кардинально перестроить конструкцию топливного аппарата. Тут-то и вспомнили за инжекторную систему, которая гораздо эффективнее обычных карбюраторов.
Так, в конце 70-го произошло массовое вытеснение карбюраторов инжекторными аналогами, превосходящими во много раз эксплуатационными характеристиками. Испытательной моделью выступил седан Rambler Rebel («Бунтарь») 1957 модельного года. После инжектор был включен в серийное производство всеми мировыми автопроизводителями.

Обычно он имеет в своей конструкции следующие составляющие:

1. ЭБУ .
2. Форсунки .
3. Датчики .
4. Бензонасос .
5. Распределитель .
6. Регуляторы давления .

Если описывать коротко принцип работы инжектора заключается в следующем:

Электронный блок управления

Его задача беспрерывно анализировать поступающие параметры от датчиков и давать команды системами. Компьютер учитывает факторы внешней среды и особенности различных режимов работы двигателя, при которых происходит эксплуатация. В случае выявления несовпадений, центр подает команды исполнительным элементам для коррекции. ЭБУ также имеет систему диагностики. Когда случается сбой, она распознает возникшие неполадки, оповещая водителя индикатором «CHECK ENGINE». Вся информация о диагностических кодах и ошибках хранится в центральном блоке.

Различают 3 вида памяти:

Расположение, классификация и маркировка форсунок

После разбора вопроса как работает инжектор, просмотрим поверхностно всю инжекторную систему. Инжекторная система, производит впрыск горючего во впускной коллектор и цилиндр мотора посредством форсунки, которая способна за секунду открываться и закрываться много раз. Система делится на два типа. Классификация зависит от расположения крепления форсунки, устройства ее работы и количества:

Есть несколько классификаций распределительного впрыска:

• одновременный – работа всех форсунок синхронна, то есть впрыск идет сразу во все цилиндры;
• попарно-параллельный – когда одна открывается перед впуском, а другая перед выпуском;
• фазированный или двухстадийный режим – инжектор открывается только перед впуском. Дает возможность на малых оборотах, при резком нажатии на педаль акселератора увеличить момент двигателя. Впрыск проходит в два этапа.
• непосредственный (впрыск на такте впуска) GDI (Gasoline Direct Injection) – струя идет сразу в камеру сгорания. Для моторов с таким впрыском требуется и более качественное топливо, где незначительное количество серы и других химических элементов. Мотор GDI способен исправно служить в режиме сгорания сверхобедненной топливовоздушной смеси. Меньшее содержание воздуха делает состав менее воспламеняемым. Горючее внутри цилиндра прибывает как облако, пребывающее рядом со свечей зажигания. Смесь схожа с стехиометрическим составом, который легко воспламеняется.

Инжекторные форсунки имеют разный способ подачи струи:

Нейтрализатор/катализатор

Для сокращения выброса окисей углерода и азота, в инжектор был добавлен каталитический нейтрализатор. Он преобразует выделенные из газов углеводороды. Применяется на инжекторах лишь с обратной связью. Перед катализатором имеется датчик содержания кислорода в выхлопных газах, по-другому его называют как лямбда-зонд. Контроллер, получая информацию от датчика, вытягивает подачу топливной смеси до нормы. В нейтрализаторе есть керамические составляющие с микроканалами, где содержатся катализаторы:

Нельзя чтобы мотор с нейтрализатором работал на этилированном бензине. Это выведет из строя не только нейтрализаторы, но и датчики концентрации кислорода.

Так как простых каталитических нейтрализаторов недостаточно, то используется рециркуляция отработавших газов. Она существенно убирает образовавшиеся оксиды азота. Помимо этого, для этих целей устанавливается дополнительный NO-катализатор, так как система EGR не способна создать полное удаление NOx. Есть два типа катализаторов для понижения выбросов NOx:

1. Селективные . Не привередливы к качеству топлива.
2. Накопительного типа . Гораздо эффективнее, но очень чувствительны к высокосернистым горючим, что нельзя сказать о селективных. Поэтому они обширно применяются на авто для стран с малым количеством серы в топливе.

Основные датчики

Система подачи топлива

Узел включает в себя:

Рассмотрим, как работает бензонасос на инжекторе. Насос находится в топливном баке и подает бензин на рампу под давлением 3,3–3,5 Мпа, что обеспечивает качественный распыл горючего по цилиндрам. Если обороты мотора увеличиваются, заметно возрастает и аппетит, то есть для сохранения давления, в рампу нужно поставлять больше бензина. Поэтому бензонасос по оповещению контроллера начинает ускорять вращения. Вовремя, прохода бензина к топливной рампе, лишнее убирается регулятором давления и спускается назад в бензобак, поддерживая тем самым постоянное давление в рампе.

Топливный фильтр находится под капотом кузова за топливным баком, он вмонтирован между электробензонасосом и топливной рампой в подающую магистраль. Его конструкция не разбирается, она являет собой металлический корпус с бумажной фильтрующей установкой.
Есть прямой и обратный топливопровод. Первый нужен для топлива, идущего из модуля насоса в рампу. Второй возвращает излишки горючего после регулятора назад в бензобак. Рампа – полая планка, соединённая с форсунками, регулятором давления и штуцером контроля давления в системе. Установленный на ней регулятор контролирует давление внутри ее и во впускной трубе. Его конструкция содержит мембранный клапан с диафрагмой и пружину, поджатую к седлу.