Какое давление в бензиновых форсунках
Содержание статьи
Проверка бензиновых форсунок от А до Я
Топливная форсунка играет важную роль в приготовлении рабочей смеси бензина с воздухом, как по количественному её составу, так и по ещё более главному свойству в настоящий момент — качественному распылению. Именно это больше всего влияет на недоступные ранее способности двигателя по экономичности и чистоте выхлопа.
Принцип работы инжекторной форсунки
Как правило, в бензиновых моторах применяются электромагнитные форсунки, работа которых основана на управлении подачей топлива электрическими импульсами, формирующимися электронной системой управления двигателем (ЭСУД).
Импульс в виде скачка напряжения поступает на обмотку соленоида, что вызывает намагничивание расположенного внутри него штока и перемещение его внутрь цилиндрической обмотки.
Со штоком механически связан клапан распылителя. Топливо, находящееся в рампе под строго регулируемым давлением, начинает поступать через клапан на выходные отверстия, мелкодисперсно распыляется и смешивается с входящим в цилиндр воздухом.
Количество бензина за один цикл работы определяется суммарным временем циклового открытия клапана.
Суммарным — потому что клапан может открываться и закрываться несколько раз за цикл. Это необходимо для обеспечения более тонкой работы двигателя на очень бедной смеси.
Например, для инициации горения можно подать небольшое количество обогащённой смеси, а потом применять уже более бедный состав для поддержания горения и обеспечения нужной экономичности.
Читайте также: Автономные кондиционеры для автомобиля: плюсы и минусы
Таким образом, хорошая форсунка становится достаточно технологичным узлом, к которому предъявляются высокие, а иногда противоречивые требования.
- Высокое быстродействие нуждается в малой массе и инерционности деталей, но при этом необходимо обеспечить надёжное закрывание клапана, что потребует достаточно мощной возвратной пружины. Но в свою очередь, для её сжатия надо применить значительное усилие, то есть увеличить размеры и мощность соленоида.
- С электрической точки зрения потребность в мощности вызовет рост индуктивности катушки, что ограничит быстродействие.
- Компактность конструкции и низкая индуктивность вызовет увеличение тока потребления катушки, это добавит проблем с электронными ключами, расположенными в блоке ЭСУД.
- Высокая частота работы и динамические нагрузки на клапан усложняют его конструкцию, вступая в противоречие с его компактностью и долговечностью. При этом гидродинамические процессы в распылителе должны обеспечивать нужную дисперсность и стабильность во всём диапазоне температур.
Форсунки обладают точным значением пропускной способности при заданном перепаде давлений между рампой и впускным коллектором. Поскольку дозирование осуществляется только временем нахождения в открытом состоянии, то количество впрыснутого бензина не должно зависеть ни от чего другого.
Хотя нужной точности всё равно добиться не удаётся, и применяется петля обратной связи по сигналам датчика кислорода в выхлопной трубе. Но у него достаточно узкий рабочий диапазон, при выходе из которого работа системы нарушается, и ЭСУД высветит ошибку (Check) на приборной панели.
Признаки неисправности форсунок бензинового двигателя
Существует две общих неисправности инжектора — нарушение количественного состава смеси и искажение формы факела распыления. Последнее также снижает качество смесеобразования.
Поскольку особую важность представляет качественное соблюдение состава смеси при пуске холодного двигателя, то и наиболее явно проблемы с форсунками проявляется именно в этом режиме.
Инжектор может «переливать», когда клапан не в состоянии удержать давление бензина и переобогащённая смесь откажется воспламеняться, а свечи будут забросаны бензином в жидкой фазе. Такой двигатель без продувки дополнительным воздухом уже не завести.
Конструкторы даже предусматривают специальный режим обдува свечей, для чего надо полностью утопить педаль акселератора и прокрутить двигатель стартёром, топливо при этом полностью перекрывается. Но даже это не поможет, когда закрытая форсунка не держит давление.
Статья по теме: Почему стартер крутит, а двигатель не заводится
Недостатки распыления могут привести к обеднению рабочей смеси. Мощность мотора упадёт, снизится динамика разгона, возможны пропуски зажигания в отдельных цилиндрах, что вызовет зажигание лампы на панели приборов.
Любые отклонения в составе смеси, в том числе и по причине её недостаточной гомогенизации, приведут к значительному увеличению расхода топлива. Необязательно это будет означать слишком богатую смесь, бедная повлияет точно так же, поскольку снизится общая эффективность двигателя.
Может возникнуть детонация, выйдет из теплового режима и разрушится каталитический нейтрализатор, появятся хлопки во впускной коллектор или глушитель. Двигатель потребует немедленной диагностики.
Способы проверки форсунки
Чем сложнее применяемая при диагностике аппаратура, тем точнее можно определить причины произошедшего и назначить необходимые меры по устранению проблемы.
Проверка питания
Наиболее простым способом контроля поступающих на разъём инжектора импульсов будет подключение к его питающему контакту светодиодного индикатора.
При вращении вала стартером светодиод должен мигать, что свидетельствует о приблизительной исправности ключей ЭСУД и самом факте её попыток открыть клапаны, хотя поступающие импульсы могут и не иметь достаточной мощности.
Точную информацию могут дать только осциллограф и имитатор нагрузки.
Как измерить сопротивление
Активный характер нагрузки можно проверить с помощью омметра, входящего в состав универсального мультиметра (тестера). Сопротивление обмотки соленоида указывается в паспортных данных форсунки, как и его разброс.
Показание омметра должны подтвердить соответствие данных. Сопротивление измеряется при отсоединённом разъёме между питающим контактом и корпусом.
Но помимо сопротивления обмотка должна обеспечивать нужную добротность и отсутствие короткозамкнутых витков, что простейшими способами не определить, но обрыв или полное замыкание вычислить можно.
Проверка на рампе
Если снять с коллектора рампу с форсунками в сборе, то можно оценить состояние распылителей более точно. Погрузив каждый инжектор в прозрачную пробирку и включив стартёр наблюдать распыление топлива можно визуально.
Факелы должны иметь правильную коническую форму, содержать только неразличимые глазом отдельные капельки бензина, а главное быть одинаковыми по всем подсоединённым форсункам. При отсутствии управляющих импульсов выделения бензина из клапанов быть не должно.
Проверка форсунок на стенде
Самую точную и полную информацию о состоянии распылителей может дать специализированная установка. Форсунки снимаются с двигателя и устанавливаются на стенд.
Прибор имеет несколько режимов работы, один из которых является тестовым. Установка проводит циклирование в различных режимах, собирая выделенное топливо и измеряя его количество. Помимо этого, работа инжекторов видна сквозь прозрачные стенки цилиндров, можно оценить параметры факелов.
Результатом станет появление цифр производительности раздельно по каждому прибору, которые должны соответствовать паспортным данным.
Как самостоятельно почистить устройство подачи топлива
Тот же стенд имеет функцию очистки форсунок. Но при желании это можно сделать и в гаражных условиях. Используется стандартная чистящая жидкость и несложное приспособление, собранное из подручных средств.
Самодельная установка представляет собой автомобильный электрический бензонасос, помещённый в сосуд с очистителем инжекторов. Шланг от насоса подсоединяется к входному штуцеру форсунки, а на её питающий разъём через микропереключатель кнопочного типа подаётся питание от аккумулятора.
Это интересно: Как правильно буксировать автомобиль с АКПП и МКПП
Многократно прогнав через распылитель содержащую мощные растворители отложений жидкость можно добиться существенного восстановления распылительных свойств прибора, что станет ясно по изменению формы факела.
Неподдающуюся очистке форсунку придётся заменить, не всегда её дефект связан с загрязнением, возможна коррозия или механический износ.
Чистка форсунки не снимая с двигателя
Очистить инжекторы вполне возможно и без полной разборки узлов впрыска. При этом очищающая жидкость (сольвент) позволяет двигателю работать в процессе промывки.
Растворитель отложений подаётся из отдельной установки, промышленной или самодельной, в напорную магистраль рампы. Излишки смеси поступают обратно в расходный бачок через трубопровод обратки.
Данный способ имеет как достоинства, так и недостатки. Преимуществом будет экономия на сборочно-разборочных процедурах, а также неизбежных при этом затратах на расходные материалы и детали. Заодно очистятся и прочие элементы, например клапаны газораспределительного механизма, рампа и регулятор давления. Снимется также нагар с поршней и камеры сгорания.
К сведению: Как продать битую машину быстро и выгодно
Недостатком станет недостаточная эффективность раствора, вынужденного сочетать моющие свойства с топливными функциями, а также некоторая рискованность процедуры, когда отмытый шлак путешествует по элементам топливной системы и попадает в масло. Нелегко придётся и катализатору.
Дополнительным неудобством станет также и отсутствие визуального контроля за эффектом очистки. О результатах можно будет судить только по косвенным признакам. Таким образом данный способ можно рекомендовать только как профилактическую процедуру с обязательной заменой масла в двигателе.
Источник
Устройство, принцип работы форсунки высокого давления
17.07.2006
Непосредственный впрыск топлива.
Форсунка непосредственного впрыска топлива.
Принцип работы форсунки высокого давления —
форсунки непосредственного впрыска топлива..
Управление форсункой системы GDI.
Форсунка высокого давления представляет собой прецензионное устройство высокой точности, конструктивно расположенное между топливной рейкой и камерой сгорания.
Форсунка предназначена для высокоточного дозирования топлива (и точность дозирования должна быть постоянной и определенной при различных режимах работы двигателя).
Особая конструкция форсунки позволяет создать в зоне образования факела (1-2 мм от сопла форсунки) пленочную структуру топлива, позволяющую улучшить гомогенность факела за счет уменьшения размеров капель (чем меньше размер капель топлива, тем больше поверхность контакта между топливом и воздухом, лучше испарение и охлаждение).
Принцип работы Во время прохождения электрического тока через обмотку соленоида, создается магнитное поле.
Игла форсунки, преодолевая противодействие нажимной пружины и силу давления топлива, приподнимается над седлом и открывает сопло форсунки. За счет разницы давлений между топливной рейкой и камерой сгорания, топливо впрыскивается в камеру сгорания.
После окончания импульса для открытия форсунки, игла форсунки (игла распылителя форсунки или игла клапана вместе с якорем магнита,- в зависимости от конструкции), под воздействием нажимной пружины «садится» на седло клапана, тем самым прерывая поступление топлива. Форсунки высокого давления похожи на «обычные» форсунки (см. Примечание), так как имеют одинаковые основные элементы:
— корпус форсунки
— электрический разъем
— соленоид
— нажимная пружина
— игла клапана
— седло клапана Но на этом «одинаковость» заканчивается, потому что существует основное отличие форсунок высокого давления от «обычных» :
1. Большое давление ( около 100 кгсм2 — «плюс-минус» против 2 кгсм2)
2. Маленькое время впрыска ( 0.5 ms — «плюс-минус» против 2-3 ms) Именно эти и некоторые другие отличия положены в основу построения конструкции форсунок высокого давления различных производителей, которые мы постараемся рассмотреть ниже.
Форсунка высокого давления (система FSI)
Состоит из: — корпус форсунки
— электрический разъем
— соленоид
— нажимная пружина
— игла клапана
— седло клапана
фото 1 — форсунка высокого давления двигателя системы FSI Некоторая необычность данной форсунки в том, что сопло форсунки расположено под определенным углом.
В зоне образования факела (1…2мм от сопла форсунки), факел имеет пленочную структуру, а действие центробежных сил на молекулы приводит к более быстрому разрушению пленки.
Особенность этих форсунок —
1. Измененный «угол струи»
2. Измененный » угол раскрытия факела»
фото 2
На выходе из сопла происходит формирование факела с углом раскрытия около 70 градусов.
Так как струя топлива «вылетает» из сопла форсунки под большим давлением и под определенным углом, то эти факторы улучшают гомогенизацию факела топлива, и топливо попадает в уже закрученную струю воздуха, где интенсивно испаряется в узко ограниченной пространственной зоне и подносится потоком воздуха непосредственно к свече зажигания в строго требуемый момент:
фото 3 1 — впускные клапана
2 — струя воздуха (на фото — момент начала закручивания воздушной струи)
3 — впрыскиваемое топливо (зеленым цветом) (На фото 3 показан один из вариантов работы двигателя, более подробнее о видах впрыска топлива, можно прочитать в предыдущих статьях в этом разделе и в разделе GDI).
Форсунка высокого давления ( система GDI)
Состоит из: — корпус форсунки
— электрический разъем
— соленоид
— нажимная пружина
— игла клапана
— седло клапана Главное отличие форсунки этой системы — так называемая «вихревая сборка», расположенная перед соплом форсунки и показанная на рисунке слева — внизу ( см. Примечание 3):
фото 4 — форсунка высокого давления системы GDI «Вихревая сборка» состоит из:
— иглы клапана ( Valve needle)
— Guide plate
— Swirl plate
— Seat plate ( по версии BOSCH-GDI) Московская мастерская по системам GDI («The Moscow center of diagnostics and repair of systems GDI» — Kublitsky Dmitry Jurjevich), ранее всех, наверное, познакомилась с устройством форсунки высокого давления системы GDI.
Согласитесь, что «просто ремонтник» не стал бы вникать в устройство форсунки, оно ему… «нафик надо».
А когда вся команда нацелена на достижение результата — как тут быть у кого-то позади?
Вот они и постарались разобрать форсунку.
Распилили, «разлохматив» пять ножовочных полотен ( очень прочным оказался корпус), и вот что увидели: фото 5 Возможно, что конструкция данной форсунки не предусматривает «вихревой сборки», но так называемый «завихритель» обнаружен был.
Для чего он предназначен?
Ответим словами из начала статьи: Особая конструкция форсунки позволяет создать в зоне образования факела (1-2 мм от сопла форсунки) пленочную структуру топлива, позволяющую улучшить гомогенность факела за счет уменьшения размеров капель (чем меньше размер капель топлива, тем больше поверхность контакта между топливом и воздухом, лучше испарение и охлаждение). Форсунки на двигателях GDI взаимозаменяемы, можно брать форсунку от двигателя выпуска (например) 1997 года и ставить ее на двигатель выпуска 2000 года.Только надо учитывать модельный ряд. Чем выше год выпуска — тем форсунки стали «слабее» (см. Примечание 2).
Форсунка высокого давления (система NeoDi, Nissan)
Расположенные внизу фото присланы Хабаровским Диагностом Владимиром ( Bladimir 1 на нашем Форуме). Разобрать форсунки была причина (далее слова Автора): «…вот несколько фотографий распиленной форсунки с Nissan Primera, двигатель QG18DD.
Форсунка имеет две обмотки.
Запорная игла на торце имеет форму шара.
Ход иглы очень мал — меньше миллиметра. Эта форсунка (на фото) «лила» топливо больше соседних.
На фото видны следы износа на шаре и грязь (фото 5). Свеча «чернилась» практически сразу. Кислородник показывал богатую смесь. Расход топлива был увеличен . Двигатель работал неровно. После «приговора» по инжектору, клиент заказал новый комплект. После замены инжекторов (форсунок) все параметры пришли в норму».
фото 6 | фото 7 | фото 8 | фото 9 |
Форсунка высокого давления ( система D-4, Toyota)
Форсунка имеет щелевое сопло (см. фото внизу) в виде прорези шириной 160 микрон.
фото 10 фото 11
Именно такая форма сопла позволяет получить так называемый «веерный распыл топлива». Веерный распыл применяется для того, чтобы обеспечить стабильное послойное сгорание в различных условиях работы двигателя.
Особенности веерного распыла
Мощный факел позволяет создавать топливовоздушную смесь только за счет энергии впрыска, независимо от воздушных потоков.
Широкий факел улучшает атомизацию топлива и увеличивает зону перемешивания, что обеспечивает однородность смеси.
Тонкое и плоское сопло создает широкий и плоский факел топлива (фото внизу):
фото 12 фото 13
Какого-либо конкретного «рецепта» определения неисправности форсунок на двигателе непосредственного впрыска топлива — не существует.
Неисправности столь многообразны, что описать каждый случай не представляется возможным.
Поэтому расскажем только о нескольких вариантах диагностики неисправности форсунок ( не приводим варианты определения неисправности форсунок в том случае, когда есть коды неисправностей —
тут все ясно).
Диагностика по симптомам:
При условии, что проверено:
— система зажигания
— компрессия
— отсутствие кодов неисправностей и другие основные параметры двигателя,- и при наличии таких симптомов, как:
«Автомобиль плохо или вообще не заводится» « Во время прогрева нельзя тронуться с места»
,- можно предположить одним из вариантов неисправности — неисправность форсунки.
Если есть такой вариант, как: «Пропуски воспламенения при работе в режиме Compression on Lean или STICH»,-
То можно предположить неисправность форсунки и определить неисправную по цвету свечи зажигания ( на неработающем цилиндре свеча будет светлее).
Если: «Форсунка не держит 100 вольт» Сделать «мощностной» тест: — нажать на тормоз — включить АКПП на «D» — повысить обороты двигателя (около 2000 RPM) Если появились перебои в работе двигателя, то при помощи сканера определить неработающую форсунку.
Напомним, что перед этим надо обязательно убедиться в том, что система зажигания, компрессия и остальные технические характеристики двигателя в полном порядке.
Диагностика при помощи газоанализатора:
Измеряемый параметр | Сверх-бедная смесь | Гомогенная смесь | ||
| «Лямбда» | Правильно | Неправильно | Правильно | Неправильно |
| 1.18 — 1.21 | 2.3 — 2.5 | 0.998 | 1.1 — 1.2 | |
Эти варианты определения неисправности форсунок были озвучены в Московской мастерской по диагностике и ремонту систем GDI Дмитрием Юрьевичем
(mek на нашем Форуме — https://forum.autodata.ru/ ).
Диагност из Хабаровска Владимир Бекренев ( Bladimir1 на нашем Форуме — https://forum.autodata.ru/ )написал свои наблюдения по вопросу диагностики форсунок: «…Теперь немного о возможности контроля работоспособности инжекторов.
Из того же Рольфа (информационное письмо) можно узнать о степени забитости инжекторов по параметру LEARN AF -для определенных двигателей полная замена от 4 до 12 процентов. Эта строчка прописана не во всех сканерах. При забитых или грязных форсунках наблюдаются толчки при резком разгоне ( на свечах более чистый, чем обычно, нагар, менее «засаженный»)…». Чуть ниже приведено это Информационное письмо, по данным из которого можно определять работоспособность форсунок:
Примечание 1: Выражения: «Форсунки высокого давления» и «Обычные форсунки», следует понимать таким образом (здесь, ранее и далее) —
— «форсунки высокого давления» — форсунки, которые используются в системах непосредственного впрыска топлива бензиновых двигателей систем GDI, D-4, FSI, NeoDi, PSA — Франция, где давление топлива составляет 50…100 кгсм2.
— «Обычные форсунки» — форсунки, которые используются в системах распределенного впрыска топлива (например), где давление топлива «перед» форсунками составляет не более 3-6 кгсм2. Примечание 2: «Форсунки стали «слабее» — эту фразу можно расшифровать таким образом: » Чем выше год выпуска автомобиля, тем более изощреннее становятся производители автомобилей, рассчитывая очень точно срок «ходимости» той или иной детали или какого-то узла автомобиля». Кроме того, то ли по причине изменения технологии производства, то ли еще по какой-то причине, но те же самые форсунки имеют «ходимость» меньшую, чем форсунки выпущенные несколько лет назад.
Можно сказать словами Практика по системам GDI Дмитрия Юрьевича: » В новых форсунках меньше стабильности. Доля замененных форсунок «свежего» года выпуска ( 2000 год и выше) значительно больше, чем «старых». Однако такой неисправности, как «обрыв обмотки» — не попадалось.» Примечание 3: «Вихревой распылитель» и «Вихревая сборка». Первое выражение присутствует в справочнике «РОЛЬФ», второе подсказал специалист фирмы BOSCH по системам непосредственного впрыска топлива. За такое несоответствие выражений можно было бы и «зацепиться»…
«Не суть важно, как это назвать»,- сказал немец,- важно, что оно есть, мы знаем об этом и, исходя их этого, можем придумывать свои варианты очистки форсунок» (более подробнее об этом в следующей статье).
Владимир Петрович Кучер
Информацию по обслуживанию и ремонту автомобилей вы найдете в книге (книгах):
Источник