С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Принцип работы дизельной форсунки

Принцип работы дизельной форсунки


Устройство и конструкция форсунок

a - форсунка закрыта; b - форсунка открыта (впрыск).

1 - возврат топлива,

2 - электрические выводы,

3 - электромагнитный клапан,

4 - вход топлива из аккумулятора,

5 - шариковый клапан,

6 - жиклер камеры гидроуправления,

7 - «питающий» жиклер,

8 - камера гидроуправления,

9 - управляющий плунжер,

10 - канал к распылителю,

11 - игла форсунки.

Топливо в форсунку подается через входной штуцер высокого давления (4) и далее в канал (10) и камеру гидроуправления (8) через жиклер (7). Камера гидроуправления соединяется с линией возврата топлива (1) через жиклер камеры гидроуправления 6, который открывается электромагнитным клапаном. При закрытом жиклере (6) силы гидравлического давления, приложенные к управляющему плунжеру (9), превосходят силы давления, приложенные к заплечику иглы (11) форсунки.

В результате игла садится на седло и закрывает проход топлива под высоким давлением в камеру сгорания. При подаче пускового сигнала на электромагнитный клапан жиклер (6) открывается, давление в камере гидроуправления падает, и в результате сила гидравлического давления на управляющий плунжер также уменьшается. Поскольку сила гидравлического давления на управляющий плунжер оказывается меньше силы, действующей на заплечик иглы форсунки, последняя открывается, и топливо через сопловые отверстия впрыскивается в камеру сгорания. Такое косвенное управление иглой форсунки, использующее систему мультипликатора, позволяет обеспечить очень быстрый подъем иглы, что невозможно сделать путем прямого воздействия электромагнитного клапана.

Так называемая «управляющая доза» топлива, необходимая для подъема иглы форсунки, является дополнительной по отношению к действительному количеству впрыскиваемого топлива, поэтому это топливо направляется обратно, в линию возврата топлива через жиклер камеры гидроуправления. Кроме «управляющей дозы» в линию возврата топлива и далее в топливный бак также выходят утечки через направляющие иглы форсунки. К коллектору линии возврата топлива также подсоединяются предохранительный клапан (ограничитель давления) аккумулятора и редукционный клапан ТНВД.

Работа форсунки

Работа форсунки может быть разделена на четыре рабочих стадии при работающем двигателе и создании высокого давления ТНВД:

• форсунка закрыта с приложенным высоким давлением;

• форсунка открывается (начало впрыска);

• форсунка полностью открыта;

• форсунка закрывается (конец впрыска).

Эти рабочие стадии являются результатом действия сил, приложенных к деталям форсунки. При остановленном двигателе и отсутствии давления в аккумуляторе форсунка закрыта под действием пружины.

Форсунка закрыта: при закрытой форсунке питание на электромагнитный клапан не подается (рис. a). При закрытом жиклере камеры гидроуправления пружина якоря прижимает шарик к седлу, высокое давление, подаваемое в камеру и к распылителю форсунки из аккумулятора, увеличивается. Таким образом, высокое давление, действующее на торец управляющего плунжера, вместе с усилием пружины держат форсунку закрытой, преодолевая силы давления в камере распылителя.

Форсунка открывается: перед началом процесса впрыска, еще при закрытой форсунке, на электромагнитный клапан подается большой ток, что обеспечивает быстрый подъем шарикового клапана (рис. b). Шариковый клапан открывает жиклер камеры гидроуправления и, поскольку теперь электромагнитная сила превосходит силу пружины якоря, клапан остается открытым, и практически одновременно сила тока, подаваемого на обмотку электромагнитного клапана, уменьшается до тока, требуемого для удерживания якоря. Это возможно потому, что воздушный зазор для электромагнитного потока теперь уменьшается.

При открытом жиклере топливо может вытекать из камеры гидроуправления в верхнюю полость и далее по линии возврата топлива в бак. Давление в камере гидроуправления уменьшается, нарушается баланс давлений, и давление в камере распылителя, равное давлению в аккумуляторе, оказывается выше давления в камере гидроуправления. В результате сила давления, действующая на торец управляющего плунжера уменьшается, игла форсунки поднимается, и начинается процесс впрыска топлива. Скорость подъема иглы форсунки определяется разностью расходов через жиклер и сопловые отверстия. Управляющий плунжер достигает верхнего упора, где остается, поддерживаемый «буферным» слоем топлива, образующимся в результате указанной выше разницы расходов через жиклер и сопловые отверстия. Игла форсунки теперь полностью открыта, и топливо впрыскивается в камеру сгорания под давлением, практически равным давлению в аккумуляторе. Распределение сил в форсунке подобно распределению в фазе открытия.

Форсунка закрывается (конец впрыска): как только прекращается подача питания на электромагнитный клапан, пружина якоря перемещает его вниз, и шариковый клапан закрывается. Якорь состоит из двух частей, поэтому, хотя тарелка якоря перемещается вниз заплечиком, она может оказывать противодействие возвратной пружиной, что уменьшает напряжения на якорь и шарик. Закрытие жиклера приводит к повышению давления в камере гидроуправления при поступлении в нее топлива через «питающий» жиклер (7). Это давление, равное давлению в аккумуляторе, действует на торец управляющего плунжера, и сила давления вместе с силой пружины преодолевают силу давления, действующую на заплечик иглы форсунки, которая закрывается. Скорость посадки иглы форсунки на седло, то есть скорость закрытия форсунки, определяется расходом через «питающий» жиклер. Впрыск топлива прекращается, как только игла форсунки садится на седло.

Принцип работы (CR)

Создание давления и непосредственный процесс впрыска в аккумуляторной топливной системе Common Rail (CR) полностью разделены. Высокое давление в топливной системе создается независимо от частоты вращения коленчатого вала двигателя и количества впрыскиваемого топлива. Топливо, готовое для впрыска, находится под высоким давлением в топливном аккумуляторе. Количество впрыскиваемого топлива (цикловая подача) определяется действиями водителя, а угол опережения и давление впрыска определяются электронным блоком управления (ЭБУ) на основе программируемых матриц характеристик, хранящихся в памяти микропроцессора. ЭБУ выдает управляющий пусковой сигнал на соответствующие электромагнитные клапаны, в результате чего осуществляется впрыск форсункой в каждый цилиндр.

Аккумуляторная топливная система CR включает в себя следующие элементы электронного управления:

• ЭБУ; • датчик давления наддува;
• датчик частоты вращения коленчатого вала; • датчик давления в топливном аккумуляторе;
• датчик частоты вращения распределительного вала; • датчик температуры охлаждающей жидкости.

Используя входные сигналы указанных выше датчиков, ЭБУ регистрирует положение педали акселератора и определяет на данный момент времени рабочую характеристику двигателя и автомобиля как единого целого. На основе полученной информации ЭБУ может через разомкнутые и замкнутые контуры осуществлять управляющие действия с автомобилем и, особенно, с двигателем. Частота вращения двигателя измеряется датчиком частоты вращения коленчатого вала, а порядок чередования вспышек - датчиком частоты вращения (положения) распределительного вала. Электрический сигнал, образующийся на потенциометре педали акселератора, информирует ЭБУ о том, как сильно водитель нажал на педаль, другими словами о его требованиях к величине крутящего момента. Датчик давления наддува обеспечивает ЭБУ данными о количестве воздуха, чтобы адаптировать процесс сгорания соответствию нормам эмиссии вредных веществ. При низких температурах окружающей среды и при холодном двигателе ЭБУ использует информацию датчиков температуры охлаждающей жидкости и температуры воздуха, чтобы адаптировать полученные данные для установки угла опережения впрыска, использования дополнительного впрыска (после основного) и других параметров в зависимости от эксплуатационных условий.

Ремонтопригодность и диагностика системы

Вследствие недостаточно высокого качества топлива или усталости системы (когда система эксплуатируется слишком долго) из строя в первую очередь начинают выходить инжекторы, датчики контроля высокого давления и устройсва, которые создают это высокое давление. ТНВД же здесь довольно стабилен - ошибка многих неопытных дизелистов заключается в том, что они, не разобравшись в сути неисправности, пытаются сразу заменить ТНВД. Этого делать не стоит - вернее, всегда прежде всего надо точно понять, по какой причине возникла проблема и какие действия нужно предпринять для ее устранения. И только потом решаться на крайние меры.

К слову сказать, ТНВД Common Rail очень не любит грязи. Если грязь попадает в ТНВД - пиши пропало, он мгновенно выходит из строя и гонит стружку во всю систему. Замена всей системы (промывка в данном случае недопустима, только полная замена всех трубок, магистралей, бака, насоса, форсунок) - весьма дорогостоящая операция, поэтому советуем обратить особое внимание автовладельцев на использование только безупречно качественного дизтоплива.

Вы спросите: почему не помогает промывка? Дело в том, что промывка не дает возможности полностью избавиться от стружки, которая может снова попасть в систему.

В общем-то, по большому счету, все основные перебои системы связаны именно с плохим топливом. Для различных машин характерны свои последствия. Как показывает опыт, на французских автомобилях чаще всего выходят из строя форсунки - они, как говорится, «подвисают». И самое интересное, что в основном то и пугает людей, - то, что машина сразу глохнет. Это, кстати, еще одна специфическая особенность Common Rail: при кратковременном «подвисании» иглы распылителя нарушается баланс давления в рейке. Падение напряжения замечает датчик контроля давления в рейке, и эта команда, так называемая ошибка первого порядка, заставляет блок управления выключать двигатель. Машина может заглохнуть даже набирая обороты. При этом, что еще более интересно, через какое то время после того, как машина «отстоится», она может спокойно завестись и опять поехать. Хотя в дальнейшем в определенных режимах она с большой вероятностью снова будет глохнуть.

Людей, не знакомых с системой, это, естественно, пугает, они меняют ТНВД, однако ничего не добиваются.

для того, чтобы грамотно разобраться с такой проблемой, необходимо использовать специальное устройство, имитирующее датчик, с помощью которого удастся определить, какая форсунка вышла из строя. Ее можно будет заменить или - после проверки - отремонтировать.

Также случается, что и насосы текут. Устраняется протечка без каких либо проблем - заменой прокладки. А вот случаи усталости насоса, его износа единичны, но если в систему, повторимся, попадают механические частицы - они выводят его из строя сразу.

Диагностика дизелей с системой Common Rail

Для того чтобы точно определить в чем именно заключается неисправность надо принимать во внимание и оценивать состояние трех взаимосвязанных частей:

• состояние механических узлов двигателя (турбина, цилиндропоршневая часть дизеля, правильность установки фаз ГРМ),

• электронная система управления двигателем (исправность датчиков, проводки),

• гидравлическая часть (система топливоподачи, ТНВД, форсунки).

Если проверять подряд все названные компоненты это займет очень много времени. Для того, чтобы ускорить поиск возможных отклонений блок управления снабжен функцией мониторинга исправности датчиков и исполнительных механизмов. При обнаружении блоком отклонений в показании, каких либо датчиков в оперативной памяти прописывается ошибка (каким образом блок выявляет отклонения в показаниях от правдоподобных мы описывали в другой статье). В зависимости от значимости ошибки впрыскивание топлива продолжается или двигатель останавливается. С помощью сканера в меню параметры можно посмотреть реальные показания и реакцию датчиков на различные возмущения. Важной особенностью CR является то что каждая форсунка управляется индивидуально т.е. на каждой форсунке прописываются свои коэффициенты топливо-коррекции по которым можно судить об состоянии каждого цилиндра и соответствующей форсунки.

В качестве примера приведем данные сканирования некоторых параметров в системе CR на холостом ходе:

Частота вращения коленвала 750 об./ мин.
Температура охлаждающей жидкости 88º С
Положение педали подачи топлива 0%
Предписанное давление в аккумуляторе высокого давления 261 бар
Реальное давление 264 бар
Цикловая подача одной форсунки 13.8 МЕ
Скважность управляющего сигнала электромагнитного клапана рег. давления 16%
Коррекция равномерности работы двигателя
Для цилиндра 1 -3.35
Для цилиндра 3 0.00
Для цилиндра 4 2.58
Для цилиндра 2 0.65

Коррекция предназначена для компенсации отклонений по цилиндрам в механике двигателя и гидравлике системы впрыска топлива, возникающих при серийном производстве. Неравномерность определяется с помощью датчика оборотов. Если какой-то цилиндр отличается более чем на 30% от заданного значения, это считается не нормальным и блок управление пытается выправить положение изменением топливоподачи. Если мы обнаружили значительную топливо-коррекцию в каком то цилиндре, это может быть связано или с низкой компрессией в цилиндре (прогар клапана, например) или неисправностью форсунки.

При неисправностях, которые не выводят систему из строя, блок управления ограничивает топливоподачу. К таким дефектам относятся неисправности датчиков температуры, слишком низкое давление наддува, неполадки с замером расхода воздуха, или выход из строя датчика положения педали газа.

Из соображений безопасности система останавливает двигатель при следующих условиях:

• выходит из строя форсунка или сильно падает давление в аккумуляторе,

• превышение давление топлива в рампе выше МАХ (порядка 1500бар),

• выход из строя электромагнитного клапана регулирования давления.

Двигатель невозможно завести при неработающих датчиках оборотов и положения распредвала. Для проверки гидравлической части методы электронной самодиагностики обычно непригодны.

Неисправности, требующие диагностики при помощи гидравлических тестеров:

• невозможность запуска двигателя, или двигатель глохнет после запуска: рекомендуется провести тест баланса мощности по цилиндрам при помощи сканера (для систем Бош);

• если имеются неисправности, отличающиеся от описанных выше, например, вибрация двигателя, выброс черного/ белого дыма при запуске или на холостом ходу.

Проблема может заключаться в разности количества топлива, проходящего через каждый инжектор.

Процедура диагностики в зависимости от симптома

Двигатель не заводится

• Тест линии низкого давления ► • Тест обратки инжектора (Статический) ► • Тест линии высокого давления.

Двигатель не заводится

• Тест линии низкого давления ► • Тест обратки инжектора (Динамический) ► • Тест линии высокого давления.

Тест линии низкого давления

При тесте линии низкого давления замеряется разряжение на линии всасывания (если топливоподкачивающий насос шестеренчатого типа) или давление (если ТПН электрический). Таким образом можно выявить поломку ТПН, загрязнение фильтров или повреждение топливоподающих трубок.

Тест обратки инжектора (статический)

В этом испытании электрические разъемы форсунок разъединяются, разъем клапана регулировки высокого давления тоже разъединяется. К датчику давления топлива на рампе подключается прибор для измерения давления. Таким образом при проворачивании коленвала в рампе создается высокое давление при отключенных (неуправляемых) форсунках. Если при этом обратки форсунок подключить к мерным мензуркам можно выявить неисправность клапанов управления форсунками (при количестве топлива в обратке 0-200 мл клапан исправен). При данном тесте оценивается также давление которое создается в рампе (1000-1800 бар норма)

Тест обратки инжекторов динамический

При этом тесте на обратки инжекторов также устанавливаются мерные мензурки, как и в предыдущем тесте. После этого двигатель заводится и он работает три  минуты на холостом ходе и две минуты на оборотах 2500-3000 об./ мин. Инжектор у которого показания в три раза отклоняются от нормы подлежит замене.

Тест линии высокого давления

Проводится с целью выяснить, насколько большое давление может создавать насос высокого давления. Для проведения теста инжекторы отключаются от рампы и присоединительные штуцера рампы  глушатся заглушками. К регулятору давления топлива подключается прибор который блокирует слив топлива в обратку. Далее двигатель вращается стартером в течении 5-6 сек. И при этом производится замер высокого давления. Нормальное давление для системы Bosch 1000-1500 бар. Если давление ниже нормы то причиной может быть ТНВД, регулятор давления или датчик давления топлива для выяснения кто же конкретно проверяем дальше.

Тест регулятора давления топлива

Для его проведения повторяем схему предыдущего опыта, только к обратке регулятора соединяем мерную мензурку. Вращаем стартером двигатель в течении 5 сек и замечаем количество топлива вытекающего с обратки, оно не должно превышать 10 сс.

Проверка  механической части дизеля является одинаковой, как и у других дизелей. Обычно она заключается в проверке компрессии и пневмоплотности (для оценки состояния ЦПГ), проверке количества и давления картерных газов (что влияет на расход масла у турбированных моторов), проверке состояния турбины (проверяется износ подшипников и работа регулятора давления надувочного воздуха), и фазы установки ГРМ.

Separ 2000

Вода - источник жизни на Земле. Да, верно. Но если вода окажется в топливной системе автомобиля, то это может привести к быстрой гибели транспортного средства. К сожалению, вода неизбежно попадает в топливо, либо вследствие нарушения технологии его производства и хранения, либо в виде конденсата в результате постоянного нагрева и охлаждения топливного бака.

Схема очистки

Профессионалы понимают, как опасно попадание в топливную систему загрязненного топлива, скапливающегося на дне топливного бака, поэтому рекомендуют не опустошать топливный бак и промывать его не реже одного раза в год.

Но компания ООО «Т-К-Сервис» предлагает более удобный и экономичный выход из ситуации - использование фильтра Separ 2000 .Эта великолепно зарекомендовавшая себя многоступенчатая система решила основную проблему дизеля - она позволяет достигать стопроцентного удаления из топлива главного разрушителя дизельной аппаратуры - воды. Другим загрязнениям Separ 2000 тоже не оставляет шанса.

Separ 2000 существует в двух основных исполнениях - с устройством подогрева топлива и без него.

• Separ 2000 без подогрева топлива

Первичное отделение воды и крупных механических включений осуществляется за счет движения топлива сначала по внутреннему (ступени 1 и 2), а затем и внешнему (ступени 3 и 4) спиральному каналу пассивного циклона. Полное отделение остатка воды и мелких включений осуществляется на ступени 5 благодаря оригинальному, запатентованному фирмой Loesing, составу фильтрующей бумаги. Вода накапливается в прозрачном стакане-отстойнике, позволяющем контролировать ее уровень и вовремя открывать сливной кран (обычно - 1 раз за две-три недели). Итоговая степень механической очистки, в зависимости от применяемого фильтрующего элемента, составляет 10, 30 или 60 мкр.

• Separ 2000 с подогревом топлива

Механический принцип действия фильтра полностью идентичен описанному выше. Нагревательный элемент, расположенный внутри отстойника Separ 2000, эффективно подогревает поток топлива, растапливая парафиновые хлопья и предотвращая их новообразование. Тем самым удается избежать забивания фильтра тонкой очистки и других элементов топливной системы автомобиля. Подогрев действует только при работающем двигателе.Управление подогревом осуществляется автоматическим реле, включающим нагревательный элемент при температуре топлива ниже -5º С и выключающим его при температуре выше +10º С. Это означает, что даже если система активирована при температуре топлива выше +10º С, потребления электроэнергии не происходит. О включении нагревательного элемента сигнализирует контрольная лампочка на блоке управления фильтром в кабине водителя. В аварийный случаях, когда температура превышает +80º С, нагревательный элемент отключается с помощью теплового предохранителя, смонтированного внутри корпуса фильтра вместе с реле.

Главные особенности

Помимо высокой степени отделения содержащейся в топливе воды, к основным преимуществам использования фильтра Separ 2000 также можно отнести: компактность конструкции с возможностью различных вариантов подсоединения, возможность многократного использования фильтрующего элемента, простоту монтажа и легкость последующего обслуживания. Применение фильтра обеспечивает полную защиту подкачивающего насоса высокого давления, форсунок, клапанов и поршней от преждевременного износа, что способствует увеличению срока службы дизельной аппаратуры в 4-5 раз. В совокупности с минимальными затратами на встройку и обслуживание, фильтры Separ 2000.

Применение

Сферы применения фильтра Separ 2000 достаточно обширны. Это транспортные средства (грузовые и легковые автомобили, автобусы), строительные и сельскохозяйственные машины, автопогрузчики, речные и морские суда, компрессоры и генераторы, автозаправочные комплексы и нефтехранилища. Одним словом, фильтр может быть установлен везде, где применяются дизельные двигатели. Сегодня можно с уверенностью говорить о том, что только фильтр Separ 2000 гарантирует заводские нормы расхода топлива, обеспечивает надёжную защиту топливной системы автомобиля и является гарантом безотказной работы двигателя вне зависимости от степени загрязненности топлива залитого в бак.

Дизельные форсунки

2149 Просмотров

Ни для кого не секрет, что в автомобиле есть топливная система, в которую входит много агрегатов и устройство. В данной статье речь пойдет о насос-форсунках для дизельного двигателя. Это оборудование служит для того, чтобы подавать топливо в камеру сгорания. Насос-форсунки считаются самым проблемным оборудованием двигателя машины. Дело в том, что они часто забиваются, и их нужно постоянно прочищать, иначе мотор станет терять мощность, и топливо будет сгорать не полностью. Название насос-форсунка произошло из-за того, что это оборудование работает по принципу насоса.

Строение и разновидности

На самом деле это оборудование различается только по принципу, по которому подается топливо в цилиндры. Устройство форсунок для дизеля весьма схоже, но не стоит забывать о таких версиях, как пьезофорсунки. Эти детали очень прихотливы к качеству топлива, что значительно снижает ресурс.

Независимо от вида привода иглы, топливо в цилиндры попадает под давлением, это является обязательным условием. Помимо этого, не меняется принцип работы насоса. Во всех форсунках топливо накачивается по принципу насоса.

Как уже сказано существуют разновидности насос-форсунок для дизельного мотора.

  1. Первый вид – это электромагнитный. Здесь игла работает благодаря установленному специальному клапану.
  2. Второй вид – это пьезоэлектрический, здесь движение иглы происходит посредством закона гидравлики.

Второй вид появился немного позже, чем первый, но сейчас используется чаще. Происходит это потому, что впрыск этого типа происходит в разы быстрее, из-за чего двигатель выдает больше мощности.

Этот вид больше механический, потому что здесь нет нужды в электронике. Следует отметить, что форсунки для дизельного мотора не отличаются от подобного устройства для бензинового мотора. Какие виды форсунки поставить на автомобиль, выбирает производитель, исходя из многих параметров автомобиля.

Основной задачей этого оборудования для дизельного двигателя является своевременный впрыск под нужным давлением и регулировка дозы топливной смеси, которая попадет в цилиндры. Насос создает высокое давление, благодаря этому форсунка распыляет дизельное топливо по всей плоскости цилиндра. Сколько топлива нужно двигателю, определяется системой, которая отслеживает показатели двигателя.

Это оборудование состоит из нескольких агрегатов, которые выполняют свою строго определенную задачу. В состав дизельных форсунок входят: плунжер, клапаны управления, игла распылителя, обратный клапан и запорный поршень. Плунжер создает такое давление в корпусе этого оборудования, какое необходимо для качественного распыла. Распыл нужен, чтобы мотор лучше сжигал топливо.

Движется плунжер за счет вращения коленчатого вала, а возвращается на место за счет специальной пружины. Игла здесь нужна для того, чтобы топливо попадало именно в камеру сгорания, это очень важно, так происходит полное сгорания топливной смеси. На игле тоже установлена пружина, чтобы игла возвращалась на место в нужное время. Давление этой пружины зависит от давления внутри оборудования. Клапаны управления в этом оборудовании нужны для контролирования этапов впрыска.

Стадии впрыска

Для того, чтобы топливо попадало быстрее и равномерно, впрыск производится в три стадии.

  1. Первая стадия — это предварительный впрыск.
  2. Вторая стадия — это основный впрыск.
  3. Третья стадия — это дополнительный впрыск.

Первая стадия нужна для того, чтобы основной впрыск прошел нормально, и не осталось излишек топлива в камере сгорания. Третья стадия нужна для того, чтобы очистить выхлопы от сажи.

Как известно раньше дизельные двигатель были громкими, и от них было много выхлопных газов черного цвета. Именно поэтому была придумана такая система впрыска топлива. Многие задаются вопросом, а почему бы не перестать вообще выпускать двигатели на дизеле, они же такие вредные и громкие. Дело в том, что дизельные моторы намного мощнее бензиновых двигателей. Сегодня дизельные моторы выбрасывают в атмосферу примерно одинаковое количество отходов.

Принцип работы насоса – форсунки для дизельного топлива основан на том, что топливо подается насосом из бака в топливный трубопровод и уже оттуда за счет движения плунжера заполняет магистрали в корпусе форсунки. После заполнения плунжер закрывается, и в форсунке повышается давление. Когда давление становится 13 МПа, открывается игла, и топливо попадает в камеру сгорания. Принцип работы настолько прост, что люди могут улучшать этот механизм постоянно. Таким образом, придумали трехуровневую систему впрыска, которая помогла очистить выхлопные газы. Для того, чтобы контролировать этапы впрыска, были придуманы специальные клапаны.

Принцип работы форсунки основан на том, что игла открывается в определенный момент. Этот момент определяет сам двигатель и подает сигналы датчикам, которые дают сигналы блоку управления, и игла открывается.

Такой способ привода иглы был в первом типе, в котором принцип работы основан на электрическом моторе. Во втором типе форсунок движение иглы осуществляется за счет давления в оборудовании. Оно регулируется мотором, это означает, что, когда мотор выдает больше мощности, он требует больше топлива, для этого он быстрее создает нужное давление в оборудовании и потребляет топливо. Эти типы больше механические, потому что здесь электроника не нужна вовсе.

Достоинства и недостатки

  • Как правило, все механизмы и устройства форсунки имеют ряд достоинств и недостатков. К достоинствам можно отнести самостоятельную регулировку впрыска топлива. Карбюратор, который был до этой системы, приходилось настраивать самостоятельно.
  • Вторым достоинством считаются минимальные выбросы в атмосферу.
  • Третьим достоинством является то, что увеличивается мощность двигателя, ведь в двигатель поступает ровно столько топлива, сколько ему нужно.
  • Четвертым плюсом системы считается то, что двигатель заводится в любое время года и при любых погодных условиях.
  • Пятый минус состоит в том, что в отличие от карбюраторного мотора, этот реже нуждается в очистке и динамичнее разгоняется.

Но у системы есть и недостатки.

  • Главным недостатком является потребность в топливе. Под этим понимается то, что расход больше чем у карбюраторного мотора, но заметен он только при условии, если в бак залито высококачественное топливо. Если в баке 92 бензин, то это практически не скажется на расходе топлива.
  • Вторым недостатком считается то, что блок управления может прийти в негодность даже после падения. Это грозит дорогим ремонтом.
  • Ну и третий недостаток заключается в стоимости за ремонт. Дело в том, что если будет неисправен блок управления, то машина просто не заведется. Чаще всего на автомобиль приходится покупать новый блок управления и прошивать его под свою машину. Процедура эта дорогостоящая, поэтому это является существенным недостатком.

Уход

Чтобы не довести до замены форсунок, за ними нужно своевременно ухаживать. Делать это можно самостоятельно или же отогнав машину на станцию технического обслуживания. Для того, чтобы самостоятельно провести должный уход, нужно знать их состояние.

Чаще всего во время ухода прочищаются жиклеры. Они забиваются из-за того, что в топливе содержится много лишнего мусора. В системе автомобиля предусмотрены фильтры, которые время от времени нужно менять, чтобы не прочищать топливные форсунки. Поэтому замена фильтров тоже считается уходом за топливной системой. Жиклеры могут забиваться в три этапа.

  1. Первый этап — это, когда они засорены несильно, и их можно прочистить воздухом.
  2. Второй этап – это, когда потребуется снять топливные форсунки и положить в специальную ванну с раствором, отправить в камеру с ультразвуком. Второй способ применяется, когда жиклеры засорены настолько, что автомобиль не заводится.

Третий способ, самый простой и используется для профилактики. Принцип очистки заключается в том, чтобы заливать специальные присадки в бак, чтобы прочищалась вся система. Делать это нужно примерно 3 раза в год.

Прогресс не стоит на месте, и производители автомобиля разработали новую систему впрыска. Этот способ полностью автоматизирован и водителю ничего не приходится настраивать вручную. Основным элементом впрыска этого топлива являются форсунки. Они отвечают за то, чтобы топливо попадало в камеру сгорания в нужный момент. Рабочие форсунки правильно выполняют эту работу, поэтому двигатель едет ровно и на полной мощности. Независимо от этого, за ними нужен уход и постоянное контролирование.

Механические форсунки непосредственного впрыска

Вначале дизельные двигатели были не особо привлекательны для автолюбителей. Это были шумные и не сильно резвые агрегаты. Они использовались в основном на тяжелой технике и коммерческих автомобилях. Несмотря на их экономность не каждый хотел ездить на «тракторе» и поэтому покупали автомобили с бензиновыми двигателями. Но потом дизель все-таки доказал свою актуальность и практичность. На сегодняшний день более 60% европейского рынка легковых пассажирских автомобилей составляют дизеля. Первым вариантом дизельных форсунок были форкамерные форсунки. Позже двигатели стали комплектоваться механическими форсунками непосредственного впрыска. Они оказались более удачным изобретением. Особенно это касается двухпружинных форсунок. Но в целом и форкамерные и механические форсунки непосредственного впрыска зарекомендовали себя как надежные рабочие лошадки.

Все гениальное – просто

Этот фактор особо актуален на территории стран СНГ. Если в Европе и остальном цивилизованном мире общество стремилось к экологичности двигателей внутреннего сгорания, то у нас основными преимуществами дизелей стали экономность и неприхотливость в обслуживании. И вот здесь двигатели с механическими форсунками приобрели всеобщую любовь и уважение.

Качество работы такой топливной системы в основном зависит от состояния топливной аппаратуры и форсунок. И если аппаратура порой заставляет понервничать владельца дизеля, то механические форсунки довольно неприхотливый механизм. Как говорится «Все гениальное – просто». При соблюдении правил эксплуатации топливной системы, к форсункам вы будете заглядывать нечасто.

Последующие типы форсунок являются куда более требовательными к качеству топлива. Соответственно они дороже в обслуживании. Но они имеют и ряд достоинств, с которыми не поспоришь: меньше расход, тихая работа и приемистость двигателя. Поэтому вопрос о том, что лучше выбрать «простой» дизель или с системой common rail – это спорный вопрос.

Основные дефекты в работе дизелей с механическими форсунками

Итак, основным плюсом «простых» дизелей является их простота и живучесть. Но какими бы живучими они ни были, наше «качественное» топливо всех сильнее и любую топливную систему победит. И как результат – форсунки приходят в негодность.

Если обобщить, то поломки механических форсунок приводят к таким дефектам в работе двигателя: автомобиль начинает дымить черным дымом, теряет тягу, растет расход. Реже наблюдаем неравномерную работу, светлый дым.

Для того чтобы понять причины и последствия поломок «простых» дизельных форсунок сначала разберемся из чего они состоят, и на чем построен принцип их работы.

Классическая механическая форсунка имеет следующую конструкцию:

Принцип работы

На схеме видно, что топливо в механической форсунке поступает непосредственно к игле распылителя. До момента впрыска оно удерживается практически без потерь (утечек) за счет плотного прилегания иглы в области запорного конуса. Солярка подается топливной аппаратурой под заданным давлением. И когда давление топлива превышает сопротивление пружины, игла поднимается. При подъеме иглы открываются сопла распылителя и производится впрыск. После впрыскивания топлива давление на иглу ослабевает, и пружина возвращает ее на штатное место. Игла, доходя до нижней точки, закрывает сопла, и прекращает впрыскивание топлива в камеру сгорания.

Как видим, процесс довольно простой. Основным недостатком являются резкие перепады давления подачи топлива в камеру сгорания. А это приводит к громкой работе дизельного двигателя. Работают такие форсунки на небольших давлениях: примерно от 175 до 340 бар.

Поломки механических форсунок

На разных автомобилях одни и те же повреждения деталей форсунок могут вызывать свои уникальные дефекты. Здесь мы постараемся обобщенно высветить поломки механических форсунок непосредственного впрыска и то, как они влияют на работу автомобиля.

Распылитель

Самой распространенной проблемой в работе механической форсунки является износ распылителя. Причиной этому может быть некачественное топливо, наличие в нем металлической стружки, длительный срок эксплуатации. При неправильном протекании горения в надпоршневой камере распылитель также получает износ.

При повреждении распылителя наблюдается черный дым, увеличивается расход топлива, в некоторых случаях теряется тяга.

Если игла распылителя в силу повреждений запорного конуса не полностью перекрывает сопла, то это сопровождается черным дымом в нагрузке. При сильном клине распылителя (в приоткрытом положении) наблюдаем светлый дым на холостом ходу. Встречается такой дефект довольно редко.

Клин распылителя в полном открытом положении сопровождается троением, обильным светлым дымом. При этом автомобиль работает с детонацией.

Что касается увеличения расхода топлива, то необходимо понимать, что даже при сильном износе распылителя расход растет примерно до 3-4 литров. Если же вы наблюдаете перерасход намного больше, то причиной этого будут не только форсунки, но и другие факторы.

Проставка

Другое название промежуточная шина. Основная ее функция – это ограничение хода иглы. В процессе работы форсунки, игла упирается «юбкой» в проставку и разбивает ее. В результате такого дефекта увеличивается ход иглы, и как следствие, форсунка дает больше топлива. Даже установив новый распылитель, мы все равно получаем увеличенный расход.

Грибок

Он является передаточным звеном между пружиной и иглой распылителя. При износе грибка, игла распылителя может подклинивать в нем. При этом обычно наблюдаем работу форсунки, как при открытом клине распылителя: машина дымит светлым дымом, троит.

Пружина

Выходит из строя из-за длительного срока эксплуатации или от работы на больших нагрузках. Чем больше рабочее давление форсунки, тем больше изнашивается пружина. Износ происходит как со стороны грибка, так и со стороны регулировочной шайбы. В самом худшем варианте — пружина распадается на несколько частей.

Корпус

Возраст механических форсунок на сегодняшний день довольно большой. В связи с этим для них характерны частые повреждения корпуса и гайки. При сильном износе корпуса (плоскость прилегания к проставке) форсунка начинает подтекать.

Гайка

Распространенным дефектом гайки является прогар со стороны термошайбы. При этом в большинстве автомобилей слышен свистящий звук, сопровождающийся запахом гари. В основном это хорошо заметно на холодном моторе. Опять же, учитывая их возраст, часто встречаются изношенные и треснувшие гайки.

Форсунки с датчиком подъема иглы

На некоторых дизельных автомобилях, устанавливают топливные аппаратуры с электронным управлением. Такие топливные системы комплектуются форсунками с датчиком подъема иглы, которые дают информацию блоку управления автомобилем о положении иглы в форсунке.

Это в свою очередь позволяет более точно управлять работой топливной аппаратуры. И соответственно более точно и качественно производить впрыск топлива в камеру сгорания.

При выходе из строя электромагнитной катушки в такой форсунке, машина сильно теряет тягу, становится «тупой» и неприемистой.

Двухпружинные форсунки

Отдельно следует остановиться на двухпружинных форсунках. Они представляют более удачный вариант механической форсунки непосредственного впрыска.Работа механической форсунки довольно жесткая: учитывая особенности ее конструкции, впрыск топлива происходит рывками, что приводит к шумной работе двигателя. А преимущество двухпружинных форсунок заключается в том, что подача топлива в них происходит в два этапа. Для этого и нужны эти две пружины.

Принцип их работы такой, что при подаче топлива под иглу, происходит продавливание слабой первой пружины. И производится небольшой предварительный впрыск топлива (около 20% от общей дозы). После чего давление в магистрали остается еще высоким, и иголка распылителя продолжает двигаться дальше, продавливая более мощную вторую пружину. И только после ее продавливания осуществляется подача основной порции топлива. Вот такое разделение дозы топлива на две фазы позволяет добиться более тихой, более мягкой работы двигателя. Это позволило разработчикам уменьшить токсичность отработанных газов и расход топлива.

Ремонт механических форсунок

Мы успешно занимаемся ремонтом механических форсунок на протяжении последних 12 лет. Разработаны собственные методы реставрации распылителей, уникальный метод ремонта двухпружинных форсунок. Более подробно о ценах и условиях ремонта можно прочитать здесь.

Принцип работы дизельных форсунок и частые неисправности

Начнем с того, что большинство форсунок для дизеля (за исключением насос-форсунок и систем Cоmmon Rail) устроены и работают по схожему принципу. Это значит, что их ремонт также предполагает похожие действия. Для лучшего понимания начнем с принципов работы.

Подача топлива на форсунки в дизелях реализована посредством его нагнетания под высоким давлением. Такое давление на каждую форсунку создает:

  • топливный насос высокого давления ТНВД;
  • насос-форсунки сами сжимают и впрыскивают топливо;
  • в системах Cоmmon Rail давление топлива поддерживается постоянно в специальном «аккумуляторе» высокого давления;

Теперь давайте рассмотрим работу наиболее распространенной системы питания с обычным ТНВД. Если просто, такой насос имеет механический привод и вращается от двигателя. Вращение шкива ТНВД позволяет плунжерным парам в устройстве насоса сильно сжимать дизельное топливо и выдавать давление около 300 кг/см². Затем происходит распределение дизтоплива на форсунки, что соответствует тактам работы двигателя.

Топливо поступает от насоса по магистралям высокого давления к форсунке, установленной на каждом цилиндре, после чего проходит через отдельный канал и оказывается внутри дизельной форсунки (в полости распылителя). Внутри распылителя конструктивным элементом является специальная конусная игла. Такая игла форсунки снизу притирается к седлу с очень большой точностью. Сверху иглу прижимает пружина. Указанная пружина давит на иглу через отдельную шайбу.

Шайба может иметь разную толщину, что определяет степень давления пружины на иглу. По этой причине шайбу называют регулировочной, так как от давления пружины будет зависеть и давление топлива, от которого сработает игла форсунки.

Срабатывание иглы происходит в результате того, что внутри форсунки накапливается нагнетаемое ТНВД топливо. Если иначе, когда горючее доходит до конуса иглы, дальнейший проход солярки становится невозможным, так как канал перекрыт иглой, плотно прижимаемой к седлу усилием пружины.

Однако ТНВД продолжает работать и нагнетать топливо, происходит рост давления, которое в определенный момент становится сильнее давления пружины. В результате игла приподнимается, горючее проходит в пространство между седлом и конусом иглы, попадает под высоким давлением в отверстия распылителя и далее происходит впрыск распыленного топливного заряда.

Время впрыска зависит от того, когда давление топлива внутри форсунки понизится до такой степени, чтобы пружина снова прижала иглу к седлу. Получается, канал для выхода топлива перекрывается, давление снова начнет расти и процесс повторяется.

Синхронная работа всего механизма предполагает точный впрыск топлива в цилиндре, в котором поршень приближается к ВМТ. Следующий впрыск в этом цилиндре в заданный момент будет возможен только при условии того, что игла закроется своевременно, то есть сразу после того, как давление топлива упадет.

Неисправности, которые могут привести к проблемам закрытия иглы после впрыска, не позволяют растущему давлению топлива снова открыть иглу строго в момент приближения поршня в ВМТ. В результате момент впрыска нарушается, дизельный двигатель начинает троить, функционировать с перебоями и т.д.

Например, если впрыск произойдет раньше, процесс сгорания топлива в цилиндре нарушается, дизель громко и жестко работает. Более того, значительно усиливается износ не только ДВС, но и проблемной форсунки.

Дело в том, что через неплотно закрытое седло происходит прорыв газов, механизм разрушается, подвергается сильному загрязнению от скопления нагара. На начальном этапе нагар удаляют путем промывки форсунок дизельного двигателя, то есть без ремонта.

При этом важно понимать, что нагарообразование является не причиной, а только результатом неполадок внутри самой форсунки. Другими словами, необходимо решать проблему точного срабатывания иглы, усилия пружины и эффективного перекрытия седла.

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости