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;
• 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.

Проблемы и неисправности форсунок двигателя        

Чтобы мотор стабильно работал и со временем не брал больше бензина при ухудшившейся динамике, необходимо периодически чистить распылитель. Многие специалисты рекомендуют выполнять такую профилактическую процедуру через 20-30 тысяч километров пробега. Хотя на данный регламент сильно влияет количество моточасов и качество используемого топлива.

В машине, которая часто эксплуатируется в городских условиях, передвигается по тянучкам, и заправляется где ни попадя, чистку форсунок необходимо проводить чаще – приблизительно через 15 тысяч километров пробега.

Независимо от типа форсунки самым больным ее местом является образование налета на внутренней части детали. Такое часто происходит, если используется некачественное топливо. Из-за этого налета распылитель форсунки перестает распределять топливо равномерно по всему цилиндру. Иногда бывает, что топливо просто бьет струей. Из-за этого оно плохо смешивается с воздухом.

В результате большое количество топлива не сгорает, а выбрасывается в выхлопную систему. Так как воздушно-топливная смесь при сгорании выделяет недостаточно энергии, мотор теряет в динамичности. По этой причине водителю приходится сильнее нажимать педаль газа, что приводит к перерасходу топлива, а динамика транспорта продолжает падать.

Вот несколько признаков, которые могут свидетельствовать о проблемах с форсунками:

1. Затрудненный старт мотора;
2. Увеличился расход топлива;
3. Потеря динамичности;
4. Из выхлопной системы идет черный дым и пахнет несгоревшим топливом;
5. Плавающие или нестабильные холостые обороты (в некоторых случаях на ХХ мотор совсем глохнет).

Причины засорения форсунок

Ключевыми причинами засорения топливных форсунок являются:

• Плохое качество топлива (высокое содержание серы);
• Разрушение внутренних стенок детали из-за коррозии;
• Естественный износ детали;
• Несвоевременная замена топливного фильтра (из-за забитого фильтрующего элемента в системе может возникать вакуум, который разрывает элемент, и топливо начинает поступать грязным);
• Нарушения в монтаже форсунки;
• Перегрев;
• В форсунку попала влага (такое может происходить в дизельных моторах, если автовладелец не удаляет конденсат из отстойника топливного фильтра).

Отдельного внимания заслуживает вопрос некачественного топлива. Вопреки бытующему мнению, что в бензине могут попадаться мелкие песчинки, забивающие распылитель форсунки, такое происходит крайне редко. Причина в том, что вся грязь, даже мельчайшие фракции тщательно фильтруются в топливной системе, пока горючее подается на форсунку.

В основном форсунка забивается осадком от тяжелой фракции бензина. Чаще всего он образуется внутри форсунки после того, как водитель глушит двигатель. Пока мотор работает, блок цилиндров охлаждается системой охлаждения, а сама форсунка за счет поступления прохладного топлива.

Когда мотор перестает работать, в большинстве моделях авто охлаждающая жидкость перестает циркулировать (помпа имеет жесткую связь с коленвалом через ремень ГРМ). По этой причине некоторое время в цилиндрах сохраняется высокая температура, но при этом она не достигает порога воспламенения бензина.

Когда мотор работает, все фракции бензина полностью сгорают. А вот когда он перестает работать, мелкие фракции растворяются из-за высокой температуры. Но тяжелые фракции бензина или солярки не могут раствориться из-за недостаточной температуры, поэтому они остаются на стенках форсунки.

Хоть этот налет и не толстый, его достаточно, чтобы изменилось сечение клапана в форсунке. Он со временем может неправильно закрываться, а при отслоении некоторые частицы могут попасть в распылитель, и изменить факел распыления.

Тяжелые фракции бензина часто образуются при использовании некоторых присадок, например, повышающих его октановое число. Также подобное может происходить, если нарушаются правила транспортировки или хранения топлива в больших резервуарах.

Конечно, засорение топливных форсунок происходит медленно, из-за чего водителю сложно заметить незначительное повышение прожорливости мотора или снижение динамики авто. Гораздо чаще проблема с форсунками резко проявляется при нестабильных оборотах мотора или затрудненных запусках агрегата. Но эти признаки также характерны и другим неисправностям в машине.

Но прежде чем начать чистку форсунок, автовладелец должен убедиться, что плохая работа мотора не связана с другими системами, например, с неисправностями в зажигании или топливной системе. На форсунки обращать внимание следует только после того, как были проверены остальные системы, поломки которых имеют симптомы, схожие с признаками засоренного инжектора.

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. 

Чистка форсунок ультразвуком

Этот метод самый сложный и он используется в самых запущенных случаях. В процессе выполнения данной процедуры все форсунки снимаются с двигателя, устанавливаются на специальный стенд. На нем проверяется факел распыления до очистки и сравнивается результат после очистки.

Такой стенд имитирует работу инжекторной системы автомобиля, но вместо бензина или солярки через форсунку пропускается специальное чистящее средство. В этот момент промывочная жидкость в результате колебаний клапана в форсунке образует мелкие пузырьки (кавитация). Они разрушают налет, образовавшийся в канале детали. На этом же стенде проверяется работоспособность форсунок и определяется, есть ли смысл использовать их дальше, или необходимо заменить топливные форсунки.

Хотя чистка форсунок ультразвуком один из самых эффективных методов, он является самым дорогостоящим. Еще один недостаток чистки ультразвуком заключается в том, что грамотно эту процедуру выполнит специалист. В противном случае автовладелец просто выбросит деньги на ветер.

Преимущества и недостатки форсунок

Все современные моторы оснащаются инжекторной топливной системой, потому что по сравнению с карбюратором у нее есть несколько существенных преимуществ:

1. Благодаря более качественному распылению воздушно-топливная смесь сгорает полностью. Для этого требуется меньший объем топлива, а энергии высвобождается больше, чем при образовании ВТС карбюратором.
2. При меньшем расходе топлива (если сравнивать идентичные моторы с карбюратором и инжектором) мощность силового агрегата ощутимо выше.
3. При исправной работе форсунок мотор с легкостью запускается в любых погодных условиях.
4. Нет необходимости часто обслуживать топливные форсунки.

Но любая современная технология имеет несколько серьезных недостатков:

1. Наличие большого количества деталей в механизме увеличивает потенциальные зоны поломок.
2. Топливные форсунки чувствительны к плохому качеству топлива.
3. При выходе из строя или необходимости в прочистке замена или промывка инжектора во многих случаях стоит дорого.

Видео на тему

Вот небольшое видео о том, как можно промыть топливные форсунки в домашних условиях:

Дешевая Супер Промывка Форсунок Своими Руками и Эффективно

Вопросы и ответы:

Что такое форсунки в двигателе? Это конструктивный элемент топливной системы автомобиля, который обеспечивает дозированную подачу топлива во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр.

Какие бывают виды форсунок? Форсунки в зависимости от типа двигателя и электронной системы могут быть механическими, электромагнитными, пьезоэлектрическими, гидравлическими.

Где находятся форсунки в машине? Это зависит от типа топливной системы. В распределенной топливной системе они устанавливаются во впускном коллекторе. В прямом впрыске они ставятся в ГБЦ.