Форсунка дизельная

Устройство форсунки

По сути, современная форсунка представляет собой клапан на базе электромагнита с программным управлением. Она включает в себя следующие конструктивные элементы:

• резиновая прокладка;
• фильтр;
• коннектор;
• индукционная катушка с подвижным сердечником, управляемый ЭБУ;
• возвратная пружина сердечника;
• входной коллектор;
• распылительная игла;
• сопло.

Находятся форсунки на головке цилиндроблока. Сколько их там, зависит от общего количества цилиндров, так как для каждого требуется по одной. В подавляющем большинстве легковых автомобилей их 4.

Что касается схемы расположения, то в большинстве «легковушек» форсунки выстроены в один ряд и закреплены на полой металлической трубке, по которой в них и поступает топливо.

Узнать, есть ли форсунки в конкретном двигателе и где они расположены проще всего прочитав технический паспорт транспортного средства.

До того, как форсунки начали использовать на инжекторных двигателях совместно с блоком управления, они имели несколько другое устройство. Вместо индукционной катушки с подвижным сердечником в них стоял клапан высокого давления, который срабатывал после нагнетания горючего топливным насосом при достижении определенного давления. Подобные устройства до сих пор используются на некоторых моделях дизельных двигателей.

Виды форсунок

Форсунки различаются в зависимости от способа осуществления впрыска топлива. Давайте рассмотрим основные виды форсунок

• Электромагнитные форсунки;
• Электрогидравлические форсунки;
• Пьезоэлектрические форсунки.

Устройство электромагнитной форсунки

1 — сетчатый фильтр; 2 — электрический разъем; 3 – пружина; 4 — обмотка возбуждения; 5 — якорь электромагнита; 6 — корпус форсунки; 7 — игла форсунки; 8 – уплотнение; 9 — сопло форсунки.

Электромагнитная форсунка нашла свое применение на бензиновых двигателях, в том числе оборудованных системой непосредственного впрыска. Электромагнитной форсунка имеет простую конструкцию, которая включает электромагнитный клапан с иглой и соплом.

Как работает электромагнитная форсунка

Работа электромагнитной форсунки осуществляется в соответствии с заложенным алгоритмом в электронный блок управления. Электронный блок в определенный момент подает напряжение на обмотку возбуждения клапана. Вследствие этого создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло форсунки, после чего производится впрыск топлива. Когда напряжение исчезает, пружина возвращает иглу форсунки обратно на седло.

Устройство электрогидравлической форсунки

1 — сопло форсунки; 2 – пружина; 3 — камера управления; 4 — сливной дроссель; 5 — якорь электромагнита; 6 — сливной канал; 7 — электрический разъем; 8 — обмотка возбуждения; 9 — штуцер подвода топлива; 10 — впускной дроссель; 11 – поршень; 12 — игла форсунки.

Электрогидравлическая форсунка применяется на дизельных двигателях. Электрогидравлическая форсунка включает электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.

Как работает электрогидравлическая форсунка

Работа электрогидравлической форсунки основана на использовании давления топлива при впрыске. В обычном положении электромагнитный клапан закрыт и игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Давление топлива на иглу меньше давления на поршень, благодаря этому впрыск топлива не происходит.

Когда электронный блок управления дает команду на электромагнитный клапан, открывается сливной дроссель. Топливо вытекает из камеры управления через сливной дроссель в сливную магистраль. Впускной дроссель препятствует выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали, вследствие чего давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу форсунки не изменяется. Игла форсунки поднимается и происходит впрыск топлива.

Устройство пьезоэлектрической форсунки

1 — игла форсунки; 2 – уплотнение; 3 — пружина иглы; 4 — блок дросселей; 5 — переключающий клапан; 6 — пружина клапана; 7 — поршень клапана; 8 — поршень толкателя; 9 – пьезоэлектрический элемент; 10 — сливной канал; 11 — сетчатый фильтр; 12 — электрический разъем; 13 — нагнетательный канал.

Пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка) является самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива в современных автомобилях. Форсунка применяется на дизельных двигателях с системой впрыска Common Rail. Основные преимущества пьезоэлектрической форсунки в точности дозировки и быстроте срабатывания. Благодаря этому пьезофорсунка обеспечивает многократный впрыск на протяжении одного рабочего цикла.

Как работает пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка)

Работа пьезофорсунки основана на изменении длины пьезокристалла при подачи напряжения. Пьезоэлектрическая форсунка состоит из: корпуса, пьезоэлемента, толкателя, переключающего клапана и иглы.

Пьезофорсунка работает по гидравлическому принципу. В обычном положении игла прижата к седлу силой высокого давления топлива. Электронный блок подает электрический сигнал на пьезоэлемент и его длина увеличивается, воздействуя на поршень толкателя, открывает переключающий клапан и топливо поступает в сливную магистраль. Давление над иглой падает, и за счет давления в нижней части игла поднимается, что приводит к впрыску топлива. Количество впрыскиваемого топлива зависит от длительности воздействия на пьезоэлемент и давления топлива в топливной рампе.

Форсунки моющего механизма

Форсунки моющего механизма стекол – это оконечная часть моющего механизма стекла, из которой вода брызжет на окна автомобиля. Форсунки веерного типа омывания считаются самыми популярными в настоящее время. К их преимуществам относят:

• — минимальные потертости стекла с течением времени (чем не могут похвастаться форсунки других типов);
• лобовое стекло омывается практически моментально – дворникам не приходится тереть по сухому.
• износ резинок дворников машины минимален;
• в зимнее время года меньший расход жидкости для омывания стекла, необходимой для его нормального очищения.

Существенных недостатков у веерных форсунок практически не имеется. Единственное, за что можно зацепиться в холодное время года — незамерзайка немного густеет. Но летом веерные форсунки – оптимальное решение для автомобилей разных моделей и разного типа. Замена форсунки омывателя – дело нехитрое. С этой процедурой без проблем справится даже начинающий автовладелец. Все что потребуется – это аккуратно сдернуть шланг, извлечь старую форсунку, легонечко сжимая пальцами лепестки. Затем взять новую форсунку омывателя, поставить ее поперек капота, после чего развернуть на 90 градусов. В конце надеть соответствующие трубочки и проверить качество омывания стекла данного автомобиля.

Регулировка после самостоятельного ремонта

Нужно отметить, что в некоторых случаях деталь не будет сразу же корректно функционировать — необходима калибровка. Делается это при помощи смены регулировочных шайб, желательно заранее запастись шайбами разной толщины. Например, если давление срабатывания ниже — ставим более толстую шайбу и наоборот. Можно взять за правило, что для увеличения давления на 10 кгсм, берётся шайба на 0,1 мм меньшей толщины. Диаметр должен быть таким же, как и у ранее установленных.

Также стоит отметить, что на этапе разбора форсунки нужно внимательно осмотреть нажимную пружину и, если она выработала свой ресурс, заменить её. В противном случае можно ожидать протекания топлива. Также в обязательном порядке меняются все уплотнительные кольца. Без проведения этих работ калибровка не будет иметь смысла. После регулировки изделие можно ставить обратно на двигатель.

Назначение и виды форсунок

Форсунка является деталью, которая впрыскивает топливо в камеру сгорания. Конструктивно представляет собой электромагнитный клапан, который управляется электронным блоком управления двигателем. В топливной карте ЭБУ установлены значения, в зависимости от степени нагрузки двигателя, определяется время открытия, время, при котором игла форсунки остается открытой, и количество впрыскиваемого топлива. 

Механические форсунки

Механические форсунки применялись исключительно на дизельных двигателях, именно с них началась эра классического дизельного ДВС. Конструкция такой форсунки проста, как и принцип действия: по достижению определенного давления — игла открывается.

От топливного бака к ТНВД поступает “солярка”. В топливном насосе нагнетается давление и распределяется дизельное топливо по магистрали, после чего порция “дизеля” под давлением через форсунку поступает в камеру сгорания, после снижения давления на иглу распылителя снижается и она закрывается. 

Конструктивное решение форсунки банально простое: корпус, внутри которого вмонтирована игла с распылителем, две пружины.

Электромагнитные форсунки

Такие форсунки более 30 лет используются в инжекторных двигателях. В зависимости от модификации впрыск топлива осуществляется точечно или распределяется по цилиндру. Конструкция довольно проста:

• корпус с разъемом для подключения к электроцепи;
• обмотка возбуждения клапана;
• якорь электромагнита;
• запирающая пружина;
• игла, с распылителем и соплом;
• уплотнительное кольцо;
• фильтр-сетка.

Принцип работы: ЭБУ двигателем посылает напряжение на обмотку возбуждения, образуя электромагнитное поле, воздействующее на иглу. В этот момент усилие пружины ослабляется, якорь втягивается, игла поднимается освобождая сопло. Управляющий клапан открывается и топливо поступает в двигатель под определенным давлением. ЭБУ задает момент открытия, время при котором клапан остается открытым, и момент запирания иглы. Данный процесс повторяется всю работу ДВС, за минуту происходит минимум 200 циклов.

Электрогидравлические форсунки

Применение таких форсунок производится в дизельных моторах с классической системой (ТНВД) и Common Rail. Состоит электрогидравлическая форсунка из следующих комплектующих:

• сопло с запорной иглой;
• пружина с поршнем;
• камера управления со впускным дросселем;
• сливной дроссель;
• обмотка возбуждения с разъемом;
• штуцер подвода топлива;
• сливной канал (обратка).

Схема работы: цикл форсунки начинается с закрытого клапана. В камере управления находится поршень, на который действует давление топлива, при этом запорная игла плотно “сидит” на седле. ЭБУ подает напряжение на обмотку возбуждения и топливо подается в форсунку. 

Пьезоэлектрические форсунки

Применяется исключительно на дизельных агрегатах. На сегодня конструкция самая прогрессивная, так как пьезо форсунка обеспечивает максимально точное дозирование, угол распыла, быстрое срабатывание, а также многократный распыл в один цикл. Состоит форсунка из тех же деталей, что и электрогидравлическая, только дополнительно имеет следующие элементы:

• пьезоэлемент;
• два поршня (переключающего клапана с пружиной и толкателя);
• клапан;
• дроссельная пластина.

Принцип действия осуществлен на изменении длины пьезоэлемента при подаче на него напряжения. При подаче импульса пьезоэлемент, изменяя длину, воздействует на поршень толкателя, включается переключающий клапан и топливо подается на слив. Количество впрыскиваемого дизельного топлива определяется длительностью подачи напряжения от ЭБУ. 

Как проверить подачу питания на форсунки

Указанную проверку производят в том случае, если сами форсунки исправны, но какой-либо из инжекторов не работает при включении зажигания.

• для диагностики от инжектора отключается колодка, после чего к АКБ нужно подключить два провода;
• другие концы проводов крепятся к контактам форсунки;
• затем нужно включить зажигание и зафиксировать наличие или отсутствие вытекания топлива;
• если горючее течет, тогда данный признак указывает на проблемы в электрической цепи;

Еще одним из диагностических приемов является проверка инжектора при помощи мультиметра. Данный способ позволяет измерить сопротивление на форсунках не снимая их с двигателя.

1. Перед началом работ необходимо выяснить, какой импеданс (сопротивление) имеют форсунки, установленные на конкретном автомобиле. Дело в том, что встречаются инжекторные форсунки как с высоким, так и с низким сопротивлением.
2. Следующим шагом станет выключение зажигание, а также сбрасывание минусовой клеммы с АКБ.
3. Далее потребуется отключить электрический разъем на форсунке. Для этого необходимо использовать отвертку с тонким концом, при помощи которой нужно отщелкнуть специальный зажим, расположенный на колодке.
4. После отсоединения разъема переводим мультиметр в нужный режим работы для замера сопротивления (омметр), подключаем контакты мультиметра к соответствующим контактам форсунки для измерения импеданса.
5. Сопротивление между крайним и центральным контактом форсунки с высоким импедансом должно быть в рамках от 11-12 до 15-17 Ом. Если на автомобиле применяются форсунки с низким сопротивлением, тогда показатель должен быть от 2 до 5 Ом.

Если замечены явные отклонения от допустимых норм, тогда форсунку нужно демонтировать с двигателя для подробной диагностики. Также возможна замена форсунки на заведомо исправную, после чего оценивается работа двигателя.

Как снять форсунки на ГАЗелях с ЗМЗ 405 и Камминз

После того как определили, что неисправен один или несколько распылителей, лучше всего их заменить новыми или отремонтировать. Исходя из низкого качества бензина и солярки, распылители редко служат дольше 100 тыс. км пробега на дизелях. На бензиновых — до 80 тыс. км. Процедура замены не отличается сложностью. Это может сделать даже начинающий автомобилист.

Демонтаж форсунок из инжекторных моторов ЗМЗ 405

Прежде всего следует подготовить необходимые для работы инструменты:

• тонкую шлицевую отвёртку;
• рожковые ключи на «10» и «13»;
• небольшую пустую ёмкость для слива бензина;
• шило.

Действия выполняются в определённом порядке:

1. Автомобиль устанавливается на ровном месте.
2. В топливной магистрали сбрасывается давление. Для этого следует обесточить бензонасос, чтобы он не функционировал. Заводится движок и работает до тех пор, пока не сгорит всё оставшееся топливо. Мотор должен заглохнуть.
3. От аккумулятора отсоединяется «минусовой» провод.
4. От дроссельного патрубка отсоединятся подводящий воздуховод и трос, управляющий приводом воздушной заслонки.
5. Ослабляется хомут и отсоединяется отводящий нижний шланг с регулятора холостого хода.

   Отвёрткой ослабляется хомут шланга

6. Снимается рукав, вентилирующий картер.

   Ослабляется крепёж и снимается шланг картерной вентиляции

7. Отсоединяется трубка вакуумного усилителя тормозной системы.

   Ослабляется хомут и отключается шланг вакуумного усилителя

8. Ослабляется хомут и снимается шланг регулятора давления горючего.

   Откручивается крепёж, снимается шланг регулятора давления топлива

9. Ключом на «13» отворачиваются все гайки со шпилек впускного коллектора. Снимаются провода «минуса», после них — впускной коллектор.

   Снимаются все гайки и наконечники проводов «массы»

10. От штуцера рампы отсоединяется бензошланг подачи бензина.

    От рампы отключается топливный шланг

11. С патрубка системы холостого хода снимается шланг вентиляции картера.

    Снимается шланг, вентилирующий картер

12. От регулятора давления горючего отсоединяется сливной бензошланг.

    С устройства, регулирующего давление, снимается шланг

13. Откручиваются винты крепления, снимается топливная рампа.

    Откручиваются крепёжные винты и снимается рампа

14. Пружинная защёлка колодки поддевается шилом, разъём кабеля управления вынимается из гнезда инжектора.

    Разъём управляющего кабеля вынимается из гнезда распылителя

15. Форсунка извлекается из коллектора.

    Инжектор вынимается из гнезда коллектора

Установка нового распылителя и сборка производится в обратном порядке.

Как извлечь форсунки из дизельных двигателей Cummins

Провести на движке «Камминз» демонтаж форсунок очень просто. Владелец авто сможет снять инжекторы, даже если этого не делал раньше. Достаточно иметь:

• гаечные ключи на «17» и «13»;
• тонкую шлицевую отвёртку.

Затем выполнить несколько несложных действий:

1. Шлицевой отвёрткой демонтируются фиксаторы, которые держат шланг обратного слива дизтоплива.
2. Снимаются электрические разъёмы инжекторов, для этого нужно нажать на их фиксаторы.
3. Ключом на «13» удерживаются фиксирующие гайки штуцеров, одновременно ключом на «17» откручиваются гайки топливных трубок.

   Места расположения фиксаторов и гаек, которые нужно открутить и снять

4. Ослабляются фиксирующие гайки топливных трубок на рампе, трубки отводятся в сторону.
5. Болты фиксаторов форсунок откручиваются ключом на «13» и аккуратно вынимаются из гнёзд, чтобы не повредить их резиновые манжеты.

   Чтобы отвести в сторону топливные трубки, нужно ослабить гайки, крепящие их к рампе

6. Инжекторы аккуратно вынимаются из своих гнёзд, чтобы не испортить резиновые уплотнители, расположенные в нижней части форсунок. Для этого нужно слегка стронуть их с места и поворачивать руками, с небольшими усилиями раскачивая в разных направлениях.

   Инжекторы аккуратно извлекаются из своих гнёзд

Установка распылителей производится в обратном порядке. Если повреждены уплотнители (манжеты) фиксирующих болтов и форсунок, их следует заменить новыми.

Это интересно: Новый монокубок для переднего привода

Некоторые советы

Особенное внимание нужно уделить качеству уплотнительных колец — от них зависит не только герметичность узла, но и возможный перегрев. Они играют роль барьера, который препятствует воздействию избытка тепла ГБЦ на форсунку

Кольца нужно менять после каждого демонтажа. Дело в том, что после затягивания элемента, происходит обжимание колец, они деформируются и прочее. Обратите внимание и на другие моменты:

1. При вопросе, можно ли отремонтировать форсунку дизеля Common Rail собственными силами, вопрос будет — да, можно. Но только с использованием спецоборудования, которое стоит больших денег. Проще обратиться в мастерскую.
2. Заранее проверьте — нужно ли заново прописывать в память блока новую форсунку. Иногда с этим могут быть проблемы.
3. Уплотнительные кольца от разных производителей и под разные модели могут быть неотличимы на глаз. При этом даже малейшее отклонение станет причиной нарушения герметизации. Используйте только кольца от вашей марки автомобиля.
4. Приобретайте запчасти не на рынке, а в специализированных магазинах. В противном случае велик риск нарваться на некачественную деталь.
5. Специальные присадки для топлива значительно продлят срок службы не только форсунок, но и других узлов автомобиля. Однако это скорее профилактическая мера, а не панацея.

Основные неисправности

Неисправность форсунок – это основная причина остановок и поломок двигателя автомобиля. При включённом двигателе такие неисправности очень просто заметить.

Признаки неисправности форсунок:

На неполных нагрузках появился дымный выхлоп (увеличилась токсичность).

Мощность двигателя снизилась.

Высокая температура и стуки отработанных газов.

При увеличенных нагрузках появились рывки и провалы в работе двигателя.

На небольших оборотах работа двигателя стала неустойчивой.

Неисправность форсунок может привести к потере её качеств: нарушиться герметичность, появятся подтёки, изменится угол распыления топлива, прекратится любая подача топлива в камеру возгорания, топливо будет неравномерно распределяться в камере.

Эксплуатационные неисправности разделяются на две категории:

Неисправности, вызваны использованием некачественного топлива, что нарушает распыление и становится причиной перегрева (износ элементов форсунки, заедания иглы, оплавление металла и др.).

Неисправности, вызваны неверной сборкой аппаратуры или её неправильным монтажом (перекосы деталей, закупорка топливных каналов, отсутствие плотности соединительных деталей, защемление иглы и др.)

Рассмотрим основные варианты неисправности форсунок.

Сама распространённая неисправность форсунок – это их загрязнение. Так как они находятся при воздействии высокой температуры, то при использовании некачественного топлива, на них образовываются твёрдые отложения, перекрывающие отверстия и нарушающие герметичность. Общее загрязнение топливной системы ведёт за собой засорение фильтра и каналов форсунок. Чтобы восстановить нормальную работу форсунок, их следует промыть.

Нарушение герметичности иглы – также довольно частая причина выхода форсунок из строя. Она обусловливается износом иглы. Решить эту проблему можно заменив иглу и распылитель.

Нарушение регулировки давления – происходит из-за износа пружины и её ослабления или износа иглы и штанги. Устранить такую проблему можно изменив натяжение пружины при помощи винта регулировки.

Заедание иглы – это следствие перегрева или работы с иглой, которая неплотно закрывается. Поэтому в пространство распылителя попадают газы из цилиндра. Для решения такой проблемы либо очищают детали, либо производят замену иглы.

Заменять форсунки рекомендуется после каждых 100-150 тыс. км пробега. Но, как правило, они ещё могут поработать 30-50 тыс. км после истечения официальной гарантии.

Чтобы форсунки не засорялись и работали исправно, их необходимо периодически обслуживать. Периодичность обслуживания дизельных форсунок для различных двигателей разная и находится в пределах от 500 до 5000 часов.

Устройство и принцип работы

Конструктивно, форсунка включает в себя следующие элементы:

Плунжер – создаёт давление топлива. Его движение происходит при вращении кулачков рапредвала, а обратное движение – при помощи пружины плунжера.

Клапан управления – регулирует впрыск топлива в двигатель. Клапаны бывают электромагнитные и пьезоэлектрические. Основной элемент клапана управления – это игла клапана.

Запорный поршень – реализует поддержку давления топлива на иглу распылителя при необходимости.

Обратный клапан – также поддерживает давление топлива на иглу распылителя.

Игла распылителя – непосредственно обеспечивает впрыск топливной смеси в камеру возгорания.

Пружина форсунки – с её помощью игла распылителя «садится» на седло. Силу пружины поддерживает давление топлива.

Форсунки управляются с помощью системы управления двигателем на основе сигналов от датчиков инжекторной системы.

Топливная форсунка способствует правильному приготовлению воздушно-топливной смеси, для чего в процессе впрыска существует три фазы:

Предварительный впрыск – необходим, чтобы смесь при основном впрыске сгорала плавно. Сгорание небольшого количества топлива повышает давление и температуру в камере, что помогает ускорить воспламенение топлива при основном впрыске.

Основной впрыск – эта фаза обеспечивает качественное приготовление смеси при разных режимах работы двигателя. Высокое давление, достигающееся на этой фазе, помогает получить однородную горючую смесь. А полное сгорание уменьшает выброс вредных веществ и увеличивает мощность двигателя.

Дополнительный впрыск – нужен для очистки сажевого фильтра. На этой фазе давление резко падает, а игла возвращается на начальную позицию. Это предотвращает поступление топлива в камеру с плохим распылом и под низким давлением.

Рассмотрим этапы процесса работы топливной форсунки.

Кулачок распредвала передвигает плунжер форсунки вниз.

Топливо течёт в каналы форсунки.

Рекомендуем: Блокировка КПП от угона

Происходит закрытие клапана и отсечка топлива, начинает нагнетаться давление.

Когда давление достигает 13 МПа, то игла поднимается и при этом осуществляется предварительный впрыск горючей смеси. Может быть 1-2 предварительных впрыска, что зависит от режима работы.

Клапан открывается и предварительный впрыск заканчивается, а топливо переходит в питающую магистраль, и его давление снижается.

Клапан закрывается и давление снова начинает возрастать.

Когда давление достигнет 30 Мпа, игла распылителя поднимется, преодолевая силу пружины, и производит основной впрыск топлива. Чем больше давление, тем больше топлива сожмётся и больше поступит в камеру. Максимальное давление – 220 МПа. Оно обеспечивает самую высокую мощность двигателя.

Клапан открывается, и основной впрыск завершается, при этом снижается давление, и закрывается игла распыления.

При дальнейшем передвижении плунжера вниз, происходит дополнительный впрыск топлива. Обычно осуществляется два дополнительных впрыска.

Основные характеристики форсунок:

Динамический диапазон работы – характеризует минимальное время впрыска топлива.Время открытия / закрытия форсунки – характеризует время, которое необходимо для открытия / закрытия форсунки.

Угол распыла – характеризует, под каким углом осуществляется распыление топливной смеси.

Дальнобойность факела топлива – характеризует процесс распыления.Мелкость распыления и распределения топлива в факеле – характеризует качество приготовления горючей смеси и работы самой форсунки.