Как должны работать форсунки на бензиновом двигателе
Перейти к содержимому

Как должны работать форсунки на бензиновом двигателе

  • автор:

Что такое форсунки в двигателе и как понять, что они работают неправильно

Топливная форсунка (или инжектор) — это элемент системы впрыска автомобиля с бензиновым или дизельным двигателем внутреннего сгорания. Эта деталь распыляет горючее, чтобы оно равномерно смешивалось с воздухом и эффективно сгорало. Бывают различные виды инжекторов, но принцип работы у всех примерно одинаковый. Находятся форсунки на головке цилиндроблока. Их количество зависит от общего числа цилиндров, так как для каждого требуется по одной. Чаще всего в легковых автомобилях их четыре.

Как работает инжектор

Форсунки, которые производят для дизельных моторов, отличаются от деталей для бензиновых силовых агрегатов. Причина в разных механизмах сжигания горючего в каждом из них, поскольку уровень давления у бензиновых двигателей намного ниже, чем у дизельных.

Впрыскивающие детали топливной системы бывают:

  • механическими;
  • электромагнитными;
  • электрогидравлическими;
  • пьезоэлектрическими.

Простые варианты инжектора похожи на насос, который под действием высокого давления распыляет горючее. На современных автомобилях устанавливаются детали с электронным блоком управления впрыска. Он определяет правильное время для запуска и объем топлива для распыления. Он указывает запорному клапану, когда открываться, после чего прыскает горючее в камеру сгорания.

  • давление начала впрыска;
  • динамический диапазон работы и минимальная цикловая подача топлива;
  • время открытия и закрытия;
  • угол конуса распыления и дальнобойность факела горючего;
  • величина распыляемых частиц и распределения горючего в факеле.

Признаки неисправности топливной системы

Есть несколько симптомов, по которым можно узнать о неработающей должным образом системе впрыска:

  • мотор плохо заводится, глохнет на холостом ходу;
  • плавающие или нестабильные холостые обороты тоже являются признаком неисправности;
  • из выхлопной системы идет черный дым;
  • у автомобиля плохая динамичность;
  • еще один симптом — увеличившийся расход бензина.

Причины неисправности

Причиной неправильной работы чаще всего является образование налета на внутренней поверхности форсунки. Она начинает плохо распылять бензин или дизтопливо. Бывают случаи, когда горючее просто течет струей, почти не смешиваясь с воздухом. Сгорая, неоднородная воздушно-топливная смесь не дает должного количества энергии, поскольку основная часть просто вылетает в выхлопную трубу. Это влияет на работу мотора, который становится менее динамичным. Из-за чего водителю приходится сильнее нажимать педаль газа, что приводит к перерасходу топлива, а динамика транспорта продолжает падать.

Почему еще топливная система может работать некорректно?

  • Владелец льет некачественный бензин или дизтопливо.
  • Внутри детали появились признаки коррозии.
  • Деталь давно не меняли, произошел ее естественный износ.
  • Топливный фильтр вышел из строя и пропускает топливо неочищенным.
  • Допущены ошибки при монтаже детали.
  • Перегрев.
  • Обрыв кабеля к блоку управления.
  • Короткое замыкание в катушке.
  • Попадание влаги. Это свойственно дизельным двигателям, если автовладелец не удаляет конденсат из отстойника топливного фильтра.

Как узнать, что форсунки льют

Если говорят, что «льет форсунка» — значит деталь пропускает горючее. Признаки такой неисправности:

  • запах бензина в салоне;
  • трудности при запуске мотора;
  • разбавленное моторное масло.

Эти симптомы могут быть вызваны нарушением целостности одного из элементов (например, износилось уплотнительное кольцо), загрязнением фильтров или когда из строя вышел топливный насос.

Когда нужно делать профилактику и менять форсунки

Чтобы мотор работал должным образом, нужно периодически проверять и чистить распылитель. Автоэксперты советуют делать профилактику через каждые 20–30 тысяч км пробега. Но нужно понимать, что на данный регламент влияет количество моточасов и качество топлива. Если машина эксплуатируется в городе, часто стоит в пробках, то «лечение» нужно проводить чаще — примерно через 15 000 км пробега.

Процедуру можно делать разными способами (со снятием форсунок и без):

  • добавить в бензобак специальные чистящие средства;
  • с помощью ультразвуковой чистки, при которой нужно снимать детали;
  • промыть в автосервисе на специализированном стенде.

Нужно понимать, что у запчастей разных производителей сроки службы различаются. В среднем деталь может корректно работать при пробеге до 100–150 тысяч км, хотя в реальности это зависит от того, насколько интенсивно эксплуатируется авто. Чтобы деталь прослужила дольше, нужно придерживаться двух правил: лить бензин и дизтопливо на проверенных автозаправочных станциях, а также вовремя обслуживать топливную систему.

Совет от экспертов Трейд-ин Кунцево: при покупке автомобиля с пробегом более 50 000 км рекомендуем проверять работу форсунок в автосервисе.

Доступ к сервису временно запрещён

С вашего IP-адреса одновременно поступает очень много запросов.
Такое поведение показалось подозрительным, поэтому мы временно закрыли доступ к сайту.
Возможно, на вашем устройстве есть программы, которые отправляют запросы без вашего ведома.

Что мне делать?

Напишите в службу поддержки через форму обратной связи.
Подробно опишите ситуацию — поможем разобраться, что случилось, и подскажем, как действовать дальше.

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.

Таким образом, хорошая форсунка становится достаточно технологичным узлом, к которому предъявляются высокие, а иногда противоречивые требования.

  1. 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.
  2. С электрической точки зрения потребность в мощности вызовет рост индуктивности катушки, что ограничит быстродействие.
  3. Компактность конструкции и низкая индуктивность вызовет увеличение тока потребления катушки, это добавит проблем с электронными ключами, расположенными в блоке ЭСУД.
  4. 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.

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.

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.

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.

Не течь, а распылять: почему перестаёт работать форсунка бензинового двигателя

Форсунка бензинового мотора – деталь весьма сложная и, как ни странно, противоречивая. Вроде бы она должна быть очень точной, но при этом её стараются сделать как можно проще. Она должна быть максимально лёгкой и быстрой, но при этом не изнашиваться в жёстких условиях эксплуатации при высокой температуре. И надо признать, что современные электромагнитные форсунки со своими задачами справляются обычно хорошо. Но со временем они всё-таки тоже ломаются и даже могут загубить ещё вполне рабочий мотор. Сейчас расскажем, каким образом.

От башни к электроклапану​

Я не очень люблю уходить от темы в исторические экскурсы, но история форсунки довольно любопытна. Может быть, некоторые помнят, что изначально Рудольф Дизель хотел жечь не солярку, а угольную пыль. Получилось плохо – у этой пыли не слишком большая теплоотдача. Однако идея распылять в виде горючего порошок посещала не только Дизеля: Александр Иванович Шпаковский сделал первую форсунку для порошка ещё в 1864 году. Но успеха было не больше, чем у Дизеля. Нужно было изобрести кое-что новое – форсунку для жидкого топлива.

И тут опять отличился наш соотечественник – Владимир Григорьевич Шухов. Да-да, тот самый Шухов, по проекту которого была построена известная телебашня на Шаболовке. Но это было намного позже, а в 1880 году на тот момент ещё студент Шухов изобрёл форсунку для жидкого топлива. Это изобретение очень понравилось брату Альфреда Нобеля – Людвигу. Понравилось настолько, что он купил патент и стал ставить форсунки Шухова на морские суда. Ну а за дальнейшее развитие форсунок надо сказать спасибо Роберту Бошу. Он придумал сразу несколько типа форсунок для жидкого топлива, и главное – «подружил» их с насосом высокого давления.

Шухов Владимир Григорьевич (1853-1939)

Конечно, в дизельных моторах форсунки появились раньше, чем в бензиновых, где стояли карбюраторы. Однако уже в 1970-х, с появлением так называемых инжекторных систем, форсунки пришлось ставить и на бензиновые моторы. Сейчас уже, наверное, не все вспомнят ранние варианты инжектора с моновпрыском – одной форсункой на впускном коллекторе вместо карбюратора. Нынче форсунки ставят на каждый цилиндр отдельно, причём есть как простой распределённый впрыск во впускной коллектор, так и непосредственный – в цилиндры. Есть ещё и моторы с комбинированным впрыском, где форсунки – в каждом цилиндре и одна – во впускном коллекторе. Проблемы форсунок непосредственного впрыска немного специфичны, так что сегодня будем говорить о самых распространнённых проблемах форсунок моторов с распределённым впрыском.

За время своего развития форсунки разделились по принципу своей работы на несколько типов: механические, пьезоэлектрические, электрогидравлические и электромагнитные. Первые три обычно применяются на дизельных моторах (при этом пьезоэлектрические могут встретиться и на бензиновом), ну а в бензиновых двигателях с распределённым впрыском работают сравнительно простые и надёжные электромагнитные форсунки. Впрочем, простые ли?

Быстро, точно, экономно

Итак, как работает электромагнитная форсунка? Теоретически не очень сложно. Форсунки стоят на топливной рампе, куда бензонасос под приличным давлением подаёт бензин. Задача форсунки – по команде ЭБУ своевременно открыться, впрыснуть топливо и закрыться.

Для этого на обмотку соленоида подаётся электрический импульс. Под его воздействием появляется магнитное поле, которое затягивает якорь. Якорь (шток) соединён с запорной иглой. Как только якорь заходит внутрь катушки, игла открывает сопла распылителя, и форсунка впрыскивает топливо. Щелчки, которые издают форсунки (даже не щелчки, а цокот, который хорошо слышно на холостых оборотах коленвала), – это следствие цикличной работы соленоида и бегающего туда-сюда якоря внутри форсунки.

Вроде бы всё просто, но вся форсунка – это один большой компромисс. С одной стороны, игла должна быть очень прочной и надёжно перекрывать сопла распылителя в тот момент, когда на обмотке нет напряжения. С другой стороны, утяжелять иглу нельзя: чем она массивнее, тем больше у неё инерция, а значит – ниже скорость работы. Тем временем производительность форсунки определяется суммарным временем открытия клапана, потому что в ходе одного цикла впрыска современная форсунка успевает несколько раз открыться и закрыться. Так что сделать идеальную форсунку не так просто, как кажется.

От точности работы форсунки зависит очень многое, это очевидно. Не совсем очевидно то, что даже в это устройство запустили свои руки экологи: они заставляют современные моторы работать на бедной смеси, а для этого требуется максимально точная работа форсунки. К сожалению (или к счастью), производительность форсунки в конкретный период времени зависит исключительно от времени, на которое открыты сопла распылителя. Диаметр сопла или давление в топливной рампе форсунка изменять не умеет, поэтому единственный её инструмент – это время срабатывания. При этом форсунка должна уметь пережить миллионы циклов работы без замены, что тоже достаточно сложно. Поэтому повторю ещё раз: несмотря на внешнюю простоту, форсунка – весьма технологичное устройство. И иногда оно перестаёт работать штатно.

Льёт – не льёт

У форсунки может быть три типичные неисправности: она может не пропускать топливо тогда, когда это надо; может пропускать, когда не надо; может пропускать, когда надо, но делать это неправильно. Теперь о всех трёх ситуациях подробнее.

Как это – не пропускать топливо тогда, когда это надо? Во-первых, может просто пропасть сигнал на открытие: в проводке форсунки может быть и обрыв, и замыкание. Во-вторых, в бензине всегда есть примеси, которые формируют отложения на форсунке. Отложения могут забить распылитель, и тогда форсунка тоже не сможет пропускать бензин. Впрочем, загрязнения чаще приводят к тому, что форсунка пропустить топливо может, но делает это неправильно.

Вторая ситуация – это потеря герметичности. В этом случае запорная игла не способна перекрыть сопла распылителя, вследствие чего форсунка начинает протекать. Эта неисправность встречается гораздо чаще первой. Да и объясняется она проще: тут целый набор причин, начиная от тех же отложений до износа самой иглы. Хорошо, что и обнаружить негерметичность форсунки не слишком сложно. Кроме этого можно встретить негерметичность корпуса форсунки. В этом случае внутренние уплотнения подсыхают, и бензин идет в обмотку, а оттуда вытекает наружу

Ну и третий потенциальный сюрприз – это неправильное распыление бензина. Теоретически оно должно быть мелкодисперсным, но в ряде случаев факел распыления нарушается до такого состояния, что бензин начинает течь, причём с какой-нибудь одной стороны. А может не течь, а наоборот – поступать в меньшем количестве. И ещё может просто нарушиться форма факела распыления, что тоже плохо: не получится создать однородную топливо-воздушную смесь, и её горение будет неправильным.

Как же понять, что с форсункой что-то не так?

Смотреть и слушать

Разумеется, полноценно проверить форсунки можно только на стенде. Для этого их надо снять и отдать специалистам на нормальную диагностику. Но, может, есть способ что-то сделать проще? Способ, конечно, есть, но он не так хорош. Хотя надо признать, выручить может.

Начнём с самого простого: с проверки форсунок на слух. На некоторых моторах (например, на всех корейских) цокот форсунок слышен очень хорошо. Единственная сложность – понять, это цокот всех форсунок или какая-то одна из них решила цокать? С шумными форсунками рядной «четвёрки» хорошо: можно просто послушать каждую и понять, что работают все. Но часто для этой проверки потребуется стетоскоп, который можно заменить любой деревяшкой или железкой, которая проводит звук лучше воздуха. Надо только внимательно послушать и убедиться, что не только все форсунки щёлкают, но и делают это одинаково. Никаких посторонних звуков в виде свиста или шипения быть не должно.

Если какая-то форсунка не работает, можно проверить, подаётся ли на неё напряжение. Для этого последовательно с катушкой нужно подключить светодиод. Если он будет мигать в такт мотору, значит, питание есть. Правда, это не означает стопроцентной исправности – точно сигнал можно отследить только осциллографом.

Протекающую форсунку можно косвенно отследить по неуверенному пуску и быстро зарастающей нагаром свече зажигания. Если в каком-то из цилиндров свеча быстро обрастает чёрной копотью, появляются пропуски зажигания, которые проходят после чистки или замены свечи и появляются в этом цилиндре вновь, скорее всего, форсунка утратила герметичность. Еще один способ выявить проблемы с форсункой – анализ топливной смеси: богатая смесь может говорить о переливающей форсунке. Но, во-первых, причина богатой смеси может быть и иной, а во-вторых, без опыта работы со сканером разобраться в нюансах топливной коррекции сложно, так что сходу «опознать» форсунку не получится.

К сожалению, ничего более интересного без снятия форсунок сделать невозможно. Если есть очень большая тяга к практически бесполезным действиям, можно измерить сопротивление обмотки соленоида, но вряд ли кто-то из автолюбителей знает, каким оно должно быть в номинале. Тут можно будет найти только обрыв или КЗ обмотки, но такое с форсункой происходит очень редко. Поэтому лучше снять всю рампу и посмотреть, как форсунки выглядят со стороны. При этом рампу не надо отключать от топливной магистрали – нам надо увидеть негерметичность или нарушение формы распыления.

Проще всего будет увидеть текущую форсунку. Обычно достаточно включить зажигание и дождаться, когда бензонасос накачает в рампу давление. Если после этого какая-то форсунка стала протекать, её придётся заменить. Затем можно поместить рампу в какую-то ёмкость и покрутить коленвал стартером. В момент пуска мотора форсунки уже работают, так что как они распыляют топливо, будет хорошо видно. Главное, не надо его распылять с сигаретой во рту. Если на одной из форсунок форма факела сильно отличается от формы распыления других форсунок, её тоже лучше заменить или хотя бы промыть. Хотя насчёт промывки форсунок не всё так однозначно, и иногда промывка может стать последним событием в жизни форсунки. Отмечу, что иногда форсунка может подтекать в конкретных условиях: например, только в холода или наоборот, после прогрева – в таком случае диагностика будет более сложной.

На всякий случай повторю ещё раз: полностью проверить форсунки (в том числе и их производительность) можно только на стенде. Ну а если форсунки приходится снимать, обратите внимание на состояние уплотнительных колечек: повторно их лучше не ставить из-за возможного возникновения подсоса воздуха.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *