Каким должно быть давление форсунки дизельного двигателя

Что такое форсунка: устройство, чистка и проверка

Форсунки автомобильного двигателя — один из главных элементов системы питания инжекторного и дизельного мотора. В процессе эксплуатации форсунки засоряются, текут, выходят из строя. Более подробно читайте далее.

Что такое форсунка

Форсунка — это неотъемлемая деталь топливной системы двигателя, которая подает топливо в цилиндры в определенное время в определенном количестве. Топливные форсунки используются в дизельных, инжекторных, а также моно-инжекторных силовых агрегатах. На сегодняшний день существует несколько видов форсунок, принципиально отличающихся друг от друга.

Расположение и принцип работы

По типу топливной системы форсунка может находится в нескольких местах, а именно:

• центральный впрыск — это моноинжектор, обозначающий, что в топливной системе используется лишь одна форсунка, установленная на впускном коллекторе, непосредственно перед дроссельной заслонкой. Представляет собой промежуточное звено между карбюратором и полноценным инжектором;
• распределенный впрыск — инжектор. Форсунка установлена во впускном коллекторе, смешивается с воздухом попадая в цилиндр. Отмечается стабильной работой, благодаря тому, что топливо омывает впускной клапан, он менее подвержен обрастанию нагаром;
• непосредственный впрыск — форсунки вмонтированы непосредственно в головку блока цилиндров. Ранее система использовалась только на дизельных моторах, а к 90-м годам прошлого века автоинженеры начали тестировать непосредственный впрыск на инжекторе, с применением ТНВД (топливный насос высокого давления), благодаря чему получилось повысить мощность и экономичность, относительно распределенного впрыска. Сегодня непосредственный впрыск широко применен, особенно на турбированных моторах.

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;

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.

Способы чистки форсунок

В процессе эксплуатации топливные форсунки засоряются. Это происходит по причине некачественного топлива, а также несвоевременной замены топливного фильтра тонкой и грубой очистки. Впоследствие падает производительность форсунки, а это чревато повышением температуры в камере сгорания, а значит скором износе поршня.

Проще всего промывать форсунки распределенного впрыска, так как их проще демонтировать для качественной чистки на стенде, при этом есть возможность выровнять пропускную способность и угол распыла.

Чистка моющей жидкостью типа Wynns на стенде. Форсунки устанавливают на стенд, в бачок заливается жидкость, минимум 0.5 литров, сопло каждой форсунки погружено в колбы с делением в мл, что позволяет проконтролировать производительность форсунок. В среднем чистка занимает 30-45 минут, после чего меняются уплотнительные кольца на форсунках и они устанавливаются на свое место. Периодичность чистки зависит от качества топлива и диапазоне замены топливного фильтра, в среднем каждые 50 000 км.

Чистка жидкостью без демонтажа. К топливной рейке подключается система с жидкостью. Шланг, по которому будет подаваться чистящая жидкость, подключается к топливной рейке. Смесь подается под давлением 3-6 атмосфер, двигатель работает на ней около 30 минут. Способ также эффективен, однако отсутствует возможность корректировки угла распыла и производительности.

Чистка при помощи присадки в топливо. Метод часто подвергается критике, так как эффективность смешивания моющей присадки с топливом сомнительна. На деле это работает в том случае, если форсунки еще не забиты, как в качестве профилактики — отличное средство. Вместе с форсунками чистится бензонасос, проталкиваются мелкие частицы через топливопровод.

Чистка ультразвуком. Работает способ только при снятии форсунок. Специальный стенд оборудован ультразвуковой установкой, эффективность которой доказана. После чистки удаляются смольные отложения, которые ни одна моющая жидкость не смоет. Главное не забыть сменить фильтр-сетку, если ваши форсунки дизельные или инжекторные с непосредственным впрыском.

Помните, что после очистки форсунок желательно заменить топливный фильтр, а также фильтр грубой очистки, который установлен на бензонасосе.

Источник

Неисправные форсунки и их влияние на работу дизельного двигателя

Как известно, любая деталь автомобиля имеет свой ресурс, и дизельные форсунки так же не являются исключением. Даже при условии использования качественного дизельного топлива и своевременной замены фильтров распылитель и форсунка в целом рано или поздно выйдет из строя. В большей мере это обуславливается крайне жесткими условиями работы – высокая температура, высокое давление (в современных двигателях давление впрыска достигает 2000 и более бар) и механические нагрузки. Так, к примеру, при частоте вращения двигателя с механической системой впрыска 2000 об/мин игла распылителя поднимается и с ударом садится на свое посадочное место около 17 раз в секунду (для электронной системы впрыска Common Rail имеющей дробный впрыск это значение может вырасти в разы). Как следствие, на запорном конусе распылителя наблюдается усталость металла, сопровождающаяся износом и выкрашиванием.

В свою очередь это приводит к таким дефекта распылителя: падение рабочего давления впрыска; ухудшение качества распыла (распылитель «льет»), потеря герметичности распылителя; зависание иглы распылителя; потеря герметичности по направляющей цилиндрической части иглы распылителя.

Рассмотрим подробнее, что из себя представляет каждый из этих дефектов, и какое влияние на работу двигателя в целом они оказывают.

1. 1.Падение рабочего давления впрыска.

Давление начала впрыска форсунки настраивается на определенное значение для каждой конкретной модели дизельного двигателя. В процессе эксплуатации величина этого давления неизбежно снижается по причине износа запирающего конуса, хвостовика иглы распылителя, упора иглы, торцов крайних витков пружины форсунки, упора регулировочного винта или пакета регулировочных шайб, а так же просадки пружины.

Наиболее интенсивное уменьшение давления происходит в течение первых 1000 моточасов работы новой форсунки. В дальнейшем наблюдается более замедленное падение давления начала впрыскивания топлива. В результате экспериментальных исследований установлено, что при отклонении давления начала впрыскивания от номинального значения на 6,0-7,0 МПа расход топлива возрастает на 20-25 %.

Причин этому может быть несколько.

При снижении давления впрыска уменьшается общее гидравлическое сопротивление системы плунжер-нагнетательный клапан-линия высокого давления- форсунка-распылитель в следствии этого возрастает цикловая подача секции – немного увеличивается количество топлива, подаваемого в цилиндр двигателя.

Так же пониженное давление приводит к небольшому смещению угла опережения впрыска топлива (УОВТ) в сторону более раннего, что так же негативно сказывается на работе дизеля и при очень сильно заниженном давлении может вызвать детонационный эффект.

Данных дефект так же изменяет форму факела распыла – это приводит к ухудшению смесеобразования и сгорания топлива в цилиндре двигателя (капли топлива становятся более крупными, а мощности струй не хватает для качественного перемешивания с воздухом в камере сгорания). Это приводит к снижению мощности двигателя, увеличению расхода топлива и появлению токсичного черного или сизого выхлопа.

При появлении подобных симптомов форсунки необходимо проверить и ели надо отрегулировать на нужное давление при помощи регулировочного винта или пакета регулировочных шайб. Проверка и регулировка форсунок осуществляется при помощи специального стенда.

Во время эксплуатации допустимо падение давления не более чем на 10% от величины правильно настроенного давления впрыска для данного конкретного двигателя.

1. 2.Нарушена герметичность по запирающему конусу (распылитель «льет»).

При значительной степени износа запирающего конуса теряется герметичность распылителя, в этом случае часто говорят что распылитель «льет». При этом распыление на столько ухудшается, что вместо факелов туманообразного топлива наблюдаются ярко выраженные струи. Ни о каком нормальном смесеобразовании и сгорании топлива в цилиндре двигателя в этом случае не может идти речи. Так же отсутствует четкое окончание впрыска, топливо подтекает из распылителя, когда температура и давление в цилиндре уже значительно снижены.

В этом случае двигатель сильно теряет в мощности, расход растет катастрофически, наблюдается густой черный дым на выхлопе, возникают проблемы с запуском двигателя. Так же может начать расти уровень масла в поддоне двигателя из-за протекания в него несгоревшего топлива.

Исправить этот дефект можно только заменой распылителя на новый. Никакая промывка и прочистка в этом случае не поможет, а притирка и восстановление никогда не вернет распылителю качества заводского.

1. 3.Зависание иглы распылителя.

При загрязнении дизельного топлива водой, механическими или иными примесями игла распылителя форсунки может «зависнуть», то есть заклинить в открытом или закрытом положении.

При зависании в открытом положении топливо попадает в цилиндр двигателя в большом количестве, причем в совершенно ненадлежащем качестве и не в нужный момент. Из-за этого оно не сгорает, двигатель работает неровно, троит, из выхлопной трубы выбрасываются клубы черного и белого дыма. Может наблюдаться стук и детонация. Уровень масла в поддоне обычно растет за счет протечки несгоревшего толпива.

Если распылитель зависает в закрытом положении, топливо не может через него попасть в цилиндр. Двигатель при этом троит и наблюдается ярко выраженный стук гидроудара. Нагрузки на привод ТНВД возрастают, дальнейшая эксплуатация может привести к выходу из строя ТНВД (поломка привода, плунжера или толкателя), отрыву носика распылителя или повреждению трубки высокого давления.

В этом случае так же необходима замена распылителя на новый.

1. 4.Потеря герметичности по цилиндрической направляющей иглы распылителя.

Пара игла-корпус распылителя хоть и является прецизионным изделием, в ней все таки имеется зазор, необходимый для обеспечения нормальной подвижности иглы. В процессе работы форсунки через этот зазор происходит утечка небольшого количества топлива, отводимого через «обратку» в дренажную систему.

В процессе эксплуатации в результате износа этот зазор увеличивается, количество отводимого в дренаж топлива так же растет, и однажды достигнет настолько большой величины, что особенно на холостых оборотах двигателя значительная часть цикловой подачи ТНВД будет попадать не в цилиндр двигателя, а в «обратку» форсунки.

Это выражается в пропусках воспламенения в цилиндре и «троении» двигателя.

Выявить этот дефект так же можно только на специальном стенде для проверки форсунок, а устранить заменой распылителя в сборе.

Новости сервиса

Команда сервиса Дизоника с радостью сообщает вам о запуске интернет-магазина запчастей.

В самое ближайшее время на сайте сервисного центра Дизоника будет запущен раздел интернет магазина топливного оборудования.

В сервисный центр дизельной аппаратуры Дизоника прибыл новый стенд 12 PSBW производства WEIFU.

Источник