Что такое форсунка?

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. 

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

Принцип функционирования форсунок

Топливо от рамы к каждой отдельно взятой форсунке подается под необходимым определенным давлением. От блока управления на электромагнит форсунок поступают электрические импульсы. Именно они задействуют игольчатый клапан, предназначение которого – открывать и закрывать форсуночный канал. От длительности поступления электрического импульса зависит длительность открытия игольчатого клапана и количество подаваемого топлива. Эту длительность регулирует блок, управляющий двигателем. Кроме того, разные типы форсунок могут создавать несколько форм факела топлива, а также менять его направление. А это очень сильно влияет на смесеобразование в двигателе.

Зачем нужен эмулятор форсунок

Работа инжекторного автомобиля невозможна без электроники. Эбу современного «железного коня» управляет работой бензиновых инжекторов, правильно дозируя впрыск топлива, а также следит за всевозможными неполадками системы.

Производя установку ГБО 2 поколения на инжекторный ДВС, мы фактически возвращаемся на шаг назад, и получаем карбюраторную систему. Для стабильной работы ГБО 2 поколения на инжекторном ДВС нам необходимо отключить бензиновые форсунки.

При этом электронный мозг авто обязательно диагностирует, что инжекторы отключены и выдаст сообщение об ошибке «check engine». Чтобы это сообщение не появлялось, а ЭБУ «думал» что вся система работает в штатном режиме и нужен эмулятор форсунок ГБО.

Следует отметить, что с помощью этого устройства можно выставить необходимую временную задержку при переходе двигателя с газа на бензин и обратно. Обычно время задержки выставляется индивидуально для каждого ДВС и водителя, и находится в промежутке от 0 до 5 секунд.

Делается это для плавной смены топлива, чтобы водитель не замечал момент перехода, а также для предотвращения того, что мотор захлохнет. Таким образом, эмулятор форсунок ГБО 2 поколения выполняет три основные функции:

1. При переходе двигателя на газ отключает бензиновые инжекторы;
2. После отключения бензиновых инжекторов эмулирует их работу, подавая ЭБУ автомобиля сигнал штатной работы форсунок.
3. ЭБУ видя, что никаких неисправностей нет, не выдает на приборную панель ошибку «check engine».

Маркировка эмулятора форсунок

Чтобы правильно выбрать устройство иммитации инжекторов для своего автомобиля нужно знать количество цилиндров в Вашем ДВС, а также разбираться в маркировке этих изделий.

Основная схема маркировки выглядит следующим образом: Производитель, тип ГБО, тип эмулятора, количество цилиндров. Например маркировка «STAG2 E4» означает, что это изделие производителя STAG, подходит для ГБО 2 поколения, имеет электронное управление и предназначено для 4 цилиндровых ДВС.

Аналогично «Stag2E-6» — производитель STAG, подходит для ГБО 2 поколения, имеет электронное управление и предназначено для 6 цилиндровых ДВС. Также в обязательном порядке нужно понимать какой разъем должен быть на устройстве.

Чтобы точно не ошибиться в выборе, лучше всего проконсультироваться со специалистом магазина, в котором вы будете приобретать эмулятор форсунок для ГБО. При консультации обязательно укажите марку и страну производителя автомобиля, это поможет специалисту подобрать нужное Вам устройство.

Подключение эмулятора форсунок

В первую очередь стоит отметить, что подключение эмулятора форсунок ГБО 2 поколения лучше всего поручить опытному мастеру установщику, дабы при самостоятельном подключении не вывести из строя электронику автомобиля.

При самостоятельном подключении устройства обязательно убедитесь в следующих моментах:

• Большинство бензиновых инжекторов имеют сопротивление 100 Ом. Убедитесь в том, что устройство, которое Вы хотите установить, поддерживает именно это сопротивление. Обычно сопротивление указывают в технических характеристиках изделия.
• Убедитесь, что разъем на эмуляторе такой же, как и на Вашем автомобиле.
• Убедитесь, что устройство поддерживает нужное Вам кол-во цилиндров ДВС.
• Внимательно изучите схему подключения, она должна ити в комплекте вместе с устройством.

Общая схема подключения эмулятора форсунок выглядит следующим образом:

• Эмулятор инжекторов обычно содержит два провода — синий провод это плюс, черный провод это минус.
• Само устройство подключается на разрыв к штатным инжекторам, между ними и ЭБУ автомобиля.
• При подачи +12 В эмулятор отключает бензиновые форсунки и начинает свою работу в штатном режиме, учитывая выставленное время задержки.
• +12 В обычно берется с кнопки переключения режимов работы газ/бензин либо электроклапана.

Заключение

Установка иммитатора форсунок на автомобиль не является обязательной процедурой при установке ГБО 2 поколения на инжектор. Но мы рекомендуем потратить лишние 20 долларов(а именно такая стоимость устройства с установкой) и уберечь себя от возможных проблем с работой системы в будущем.

Ведь из-за постоянно горящей надписи «check engine» можно пропустить действительно серьездную поломку, устранение которой в последствии может обойтись гораздо дороже.

В заключении хочется еще раз предостеречь автолюбителей от самостоятельной установки данного устройства на свой автомобиль. Если Вы никогда не занимались подобным, лучше обратитесь к знакомому, или доверьте эту работу профессионалу, который в ней разбирается. А если у Вас остались любые вопросы или пожелания смело задавайте их в х к статье.

Есть ли отличия между топливными форсунками для дизельных и бензиновых двигателей

Форсунки для дизельных моторов обладают меньшим сечением, а принцип их работы гораздо сложнее. Для определения поломки нужны особые знания. Такие двигатели требуют повышенной герметичности топливной системы.

Для подобных силовых установок используют электромагнитные и пьезоэлектрические модели.

В моторах, работающих на бензине, присутствуют одно- и многоточечные инжекторы. Первые регулируют подачу топлива и устанавливаются перед заслонкой, а вторые включают нескольких форсунок, закрепленных перед трубопроводами. Устройство подает бензин в камеру сгорания, но обладает неразборной конструкцией, поэтому не подлежит ремонту. Стоимость комплектующих для бензиновых двигателей намного ниже, чем для дизельных.

Разновидности топливных форсунок и их устройство

В зависимости от способа управления подачей топлива форсунки делят на несколько видов:

Механические модели

Этот вид распространен на дизельных двигателях. Он функционирует в результате воздействия топливного давления на запорный механизм. В процессе повышения показателей игла направляется вверх, провоцируя впрыск. После падения давления она занимает предыдущую позицию.

Механические модели распространены в дизельных двигателях.

Механические форсунки менее эффективны в сравнении с другими типами, поэтому редко используются в современных транспортных средствах. При этом детали обладают простой и надежной конструкцией, которая обеспечивает большой срок службы.

Электромагнитные форсунки

Подобный тип инжекторов встречается на бензиновых автомобилях, включая модели с непосредственной подачей горючего. С учетом выполняемых функций форсунки бывают пусковыми и рабочими. Вторая разновидность осуществляет точечный или индивидуальный впрыск.

Конструкция детали включает следующие составляющие:

1. Корпус.
2. Отсек для подсоединения к электрической цепи.
3. Иглу.
4. Уплотнители.
5. Сопло.
6. Обмотку возбуждения клапана.
7. Фильтр-сетку и другие элементы.

Электромагнитные форсунки встречаются на бензиновых автомобилях.

В нужный момент моторный блок отправляет напряжение на обмотку, способствуя появлению электромагнитного поля, которое влияет на якорь с иглой. В это время усилие сжатия пружины уменьшается, якорь втягивается, а игла поднимается, открывая сопло инжектора. Дальше срабатывает клапан управления форсункой и осуществляется подача горючего под пиковым давлением. После прекращения подачи энергии на обмотку пружина возвращает иглу в начальное положение.

Электрогидравлические устройства

Модели электрогидравлического типа встречаются на дизельных агрегатах. Их можно установить на типовой ТНВД и комплекс Common Rail , особенность которого — подача топлива в камеру сгорания под высоким давлением .

В устройстве предусмотрены такие детали:

1. Сопло, через которое происходит непосредственная подача топлива.
2. Пружина, применяемая при передачи усилия на открывающий клапан.
3. Камера управления, где находится поршень, находящийся под давлением топлива.
4. Сливной дроссель.
5. Якорь электромагнитного элемента.
6. Обмотка возбуждения, которое создает электромагнитное поле.
7. Штуцер впрыска горючего.

Электрогидравлические устройства устанавливают на дизельные агрегаты.

Во время срабатывания цикла клапан находится в закрытом состоянии. Горючее в системе воздействует на поршень камеры управления, а игла форсунки плотно прижимается к седлу. Блок управления мотора отправляет напряжение на обмотку, а сливной дроссель повторно открывается. В результате горючее передается в магистраль.

Впускной механизм препятствует мгновенному выравниванию давления в камере и на впуске. Поэтому в течение некоторого времени усилие, которое воздействует на поршень, снижается, а давление на иглу сохраняется. Из-за разницы показателей игла поднимается и регулирует впрыск топлива.

Пьезоэлектрические детали

Устройство встречается только на автодизелях и считается самым продвинутым типом инжекторов. Данная разновидность способствует мгновенному срабатыванию системы впрыска, подбору точной дозировки и многократной подаче горючего. Такие форсунки распространены в дизельных агрегатах с технологией Common Rail.

Для сборки пьезоэлектрических механизмов используют:

1. Иглу.
2. Дроссельный блок.
3. Пружины и поршни клапана.
4. Сливную магистраль.
5. Фильтр.
6. Нагнетательную магистраль и другие детали.

Пьезоэлектрические детали считаются самым продвинутым типом инжекторов.

Форсунка функционирует по принципу изменения длины пьезоэлемента при подаче напряжения. В базовом положении игла находится на седле. Когда электронный блок управления отправляет сигнал на пьезоэлемент, последний оказывает влияние на поршень. Переключающий клапан срабатывает, и топливо переходит на слив.

Текст

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(11) 620651. 1 опали д-ву -ное к авт,22) Заявлено 15.05.73 (21) 1915539/25 М. Кл.Е 02 И 4 с присоединением заявки23) Приоритет осудврственнын комит Совета Министров ССС по делам изобретенийн открытий 3) Опубликовано 25,08.78. летень3(53) УДК 621.43 .85 (0888) 5) Лата опубликования описания 05.07.78 2) Авторы изобретени ова, А. Я, Хесин и Л, Е. Чимерис И Институт проблем машинострое АН Украинской ССР(54) КА АККУМУЛИРУЮЩЕГО ЬНА И Иэобретениннего сгорания игателям внутдизельным сится к стности налом, в к подпружинНа че сунка, разрез,5 В корпусе 1 размещена аккумулирующаяполость 2, связанная через обратный клапан 3с нагнетательной магистралью 4, На корпусе1 закреплен распылитель 5 с иглой 6, нагруженной пружиной 7, размещенной в надыгольной,камере 8, соединенной отверстием 9 с нагнетательной магистралью 4. Надыгольная камера 8эона с аккумулирующей полостью 2 каналом, в котором установлен регулируемый подпру.жиненный клапан 11, нагруженный пружиной 12,и каналом 1 чФорсунка работает следующим образом.При нагнетающем ходе топливного насосатопливо иэ нагнетательной магистрали 4 поступает в надыгольную камеру 8, а также через20 обратный клапан 3 и регулируемый клапан 11в аккумулирующую полость 2 и распылитель 5,В момент достижения в аккумулирующей полости 2 давления, соответствующего величинезатяжки пружины 32, регулируемый клапан 1125 псрекрьаает канал 10. После этого подача топсвя О рнь Цель изо я спечение резк форсуикам, в которых впрыск осуществляет.ся под действием давления аккумулированного топлива,Известна дизельная форсунка аккумули.рующего типа, содержащая корпус с размещенной в нем аккумулирующей полостью, обратный клапан, установленный в нагнетательноймагистрали перед аккумулирующей полостью,и распылитель с иглой, нагруженной пружиной,размещенной в надыгольной камере, соединен.ной отверстием с нагнетательной магистралью1.Недостатками такой форсунки являютсявялое окончание впрыска, возможность подте.кания и подвпрысков топлива, ухудшение рас.пыливания последних порций впрыскиваемоготоплива, Вследствие этого снижаются индикато е показатели рабочего процесса двигате. кончания впрыска топлива. Это достигается тем, что налыгольная камера связана с аккумулирующей полостью ка. ором установлен регулируемыйнный клапан.теже изображена предлагаемая фолива в аккумуляторную полость 2 продолжается только через обратный клапан 3.Игла 6 прижимается к седлу распылителя5 за счет разности сил от давления топлива,действующих на нее со стороны полости 2 икамеры 8, а также за счет силы предваритель 5ной затяжки пружины 7. При отсечке в топлив.ном насосе обратный клапан 3 закрывается ипредотвращает перетекание топлива из аккумулирующей полости 2 в нагнетательную магистраль 4, а давление топлива в надыгольной каме.Оре 8 снижается, что приводит к перераспределению сил, действующих на иглу 6. Под воздейст.вием давления топлива со стороны аккумулирующей полости 2 игла 6 поднимается и начинается впрыск топлива,При снижении давления топлива в аккумулирующей полости 2 до величины, соответствующей затяжке пружины 12, регулируемыйклапан 11 открывается и соединяет эту полостьчерез каналы 10 и 13 с нагнетательной магистралью 4, что увеличивает скорость падения давления топлива перед иглой 6, Благодаря этомупроисходит резкая и четкая посадка иглы исокращается общая продолжительность процесса топливоподачи. В результате обеспечения резкого окончания впрыска топлива существенно улуппаются индикаторные показатели рабочего процесса двигателя,Формула изобретенияДизельная форсунка аккумулирующего типа, содержащая корпус с размещенной в нем аккумулирующей полостью, обратный клапан, установленный в нагнетательной магистрали перед аккумулирующей полостью, и распылитель с иглойнагруженной пружиной, размещенной в надыгольной камере, соединенной отверстием с нагнетательной магистралью, о т л и ч а ющ а я с» я тем, что, с целью обеспечения рез

кого окончания впрыска топлива, надыгольная камера связана с аккумулирующей полостьюканалом, в котором установлен регулируемый подпружиненный клапан.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Патент СССР Мф 321021, кл.Г 02 М 45/04, 1972

Смотреть

Диагностика топливной форсунки

Специфика диагностики форсунки определяется типом детали. При этом диагностику можно выполнить как в сервисе, так и в гараже.

Проверка питания

Для оценки электроснабжения потребуется сделать следующее:

1. Снять разъем питания форсунки первого цилиндра.
2. Подсоединить мультиметр с настройками оценки постоянного напряжения в пределах 0-20 В.
3. Завести автомобиль и проанализировать результаты измерений. В исправном состоянии форсунка дает короткие импульсы.
4. В случае если на фишку питания не приходит напряжение, заглушить авто и выполнить проверку проводки либо найти дефект во время визуального осмотра.
5. Подключить форсунку первого цилиндра и повторить проверку процедуру с 2-4-ыми элементами.

Для оценки электроснабжения потребуется снять разъем питания форсунки.

Изменение сопротивления

Сначала нужно уточнить модель форсунки, которая используется на вашем транспортном средстве. Дальше следует определить сопротивление катушек внутри детали.

Заглушив двигатель, необходимо снять разъемы питания, подключить мультиметр и запустить его в режиме измерения 0-200 Ом

Важно проанализировать сопротивление каждой детали. Оно должно соответствовать заявленным в технических характеристиках параметрам

Дианостика на рампе

Для диагностики нужно снять топливную рейку с зафиксированными инжекторами. Дальше следует подключить контакты к рампе и форсункам (если они отключались). Рампа размещают под капотом таким путем, чтобы удалось установить под каждой деталью емкость со шкалой.

После этого требуется подсоединить трубки подачи топлива и убедиться в надежности их фиксации.

Забитые форсунки

На следующем этапе необходимо включить зажигание и провернуть мотор стартером. Такие действия лучше проводить вместе с коллегой.

Пока второй человек вращает мотор, важно проследить за исправностью всех инжекторов. Впрыск горючего должен оставаться идентичным на всех элементах

Финишный этап сводится к отключению зажигания и оценке объема топлива в емкостях.

Проверка на стенде

В автомастерских установлены стенды для диагностики и восстановления форсунок. Методика проверки на такой поверхности предусматривает разборку рампы и инжекторов ТС. Стенд позволяет реализовать комплексную диагностику, проверить эффективность впрыска горючего и определить электрическое сопротивление. Отдельные мастера сооружают стенды в домашних условиях.