Форсунки двигателя транспортного средства

Методы диагностики бензиновых форсунок

Самой надежной проверкой станет обследование в специализированных сервисных центрах и в авто мастерских.

1. Измерение сопротивления. Этот метод не предусматривает демонтаж детали, все можно сделать без снятия детали. В первую очередь, нужно определить, какие форсунки установлены в топливной системе – высокой омности (импеданса) или низкой.

     — отсоединить высоковольтную проводку;

     — повернуть ключ зажигания и снять «-»  АКБ;

     — разъединить разъем, отщелкнув зажим крепления;

     — мультиметром измерить сопротивления форсунок.

У форсунок высокой омности, его значение колеблется от 11Ом до 17Ом. Форсунки низкого импеданса – 2,5 – 4,5 Ом. Отклонение свидетельствует о поломке детали.

1. Тестирования питания форсунок. Сначала протестировать контакты разъема. В нем четыре контакта отвечают за подачу тока в форсунки. Их нужно проверить попарно. Сопротивление должно быть 11 – 15 Ом. Чтобы уточнить, какая именно форсунка не работает, отсоединить каждую из них и куском проволоки напрямую замкнуть с ЭБУ. Повернуть ключ зажигания. Если она исправная, начнется впрыскивание бензина.
2. Сопротивление в моноинжекторе. Уже реже, но еще встречаются модели, с установленной всего одной форсункой.

Тестируются попарно контакты разъема, сопротивление должно иметь значение их интервала 1,2 – 1,6Ом.

Очень часто, в моноинжекторе устанавливается пусковая форсунка, отвечающая за подачу топлива в двигатель, до его разогрева. Его работа длится несколько секунд, затем он отключается. Ее тоже нужно проверить. Снят и поместить в мерную емкость (нужно определить объем впрыска смеси). Затем соединить напрямую с аккумулятором (один контакт с батареей, другой – с «массой»). Реле насоса тоже соединить к «+» аккумулятора. Включить зажигание и дать отработать полный цикл. После отключения, измерить объем в мерной ёмкости и сравнить со справочными данными. Вытереть насухо деталь, подождать несколько минут, чтобы проверить наличие течи. Если ее нет, установить на место.

1. «Прослушка» форсунок. Опытные водители, перед демонтажем, устраивают «прослушку». Можно пользоваться стетоскопом. Нормальное функционирование отражается в равномерных щелчках. Если есть нарушение интервалов и посторонние шумы, форсунку надо почистить или сменить.
2. Диагностика на рампы. Нужно демонтировать рампу целиком, снять жгуты проводов и «-» аккумулятора. Восстановить отдельно схему, включить зажигание. Предварительно, под рампу положить мерные ёмкости. За 10 -15 секунд прокрутки стартера, наберется некоторый объем бензина в стаканчиках. При том, во всех стаканах должен собраться одинаковый объем топлива. В противном случае, требуется тщательная диагностика на проверочном стенде.

1. Баланс форсунок. Баланс проверяется в специальной программе на ПК, который подключают к ЭБУ.

Бензонасос отключают и выравнивают давление в системе (двигатель немного должен поработать, до отключения). К топливной системе подключают манометр, обратно соединить насос. При включении зажигания, зафиксировать показания манометра (норма 2,8 – 3 атмосфер). В программе отключить реле насоса, показатель давления немного проседает (2,8 ат). В программе включить, поочередно, каждую форсунку и проверять показания манометра. Сброс давления у всех форсунок должен быть одинаковый.

Отклонения от нормы будет говорить о неисправности этой форсунки. По окончании тестирования, подключается насос, заводится двигатель. Только после этого, снимается манометр.

1. Тестирование на стенде. Здесь проверяются механические параметры форсунок – давление и количество горючего, прошедшее через нее, форму и угол направления факела. На стенде получается более точная диагностика, определяется степень неисправности. Нужно прочитать о том, как сделать стенд своими руками и собрать его.

На станции техобслуживания, тестирование проводят и по показателям токсичности выхлопа, по лямбда-зонду. Но это под силу только специалисту, при наличии спецоборудования и расшифровке данных с нее.

Как найти причину поломки?

Это делается при помощи специального тестера, вначале проверяют подаваемое напряжение на форсунки (нормальное давление от 0 до 2-3В), если напряжение есть, значит с форсункой всё в порядке. Далее осуществляется проверка обмотки клапанов форсунок. При нормальной работе форсунок они имеют сопротивление 12-16 Ом, в системах с турбонаддувом – 4-5 Ом, а в системах с моноинжектором – 4-5 Ом. Подвижность электроклапана форсунки определяется моментальным подключением клемм форсунки к источнику электропитания, например, к аккумулятору двигателя. Нормально работающий инжектор будет слегка щёлкать, это будет говорить о нормальной работе клапана, при этом, если клапан работает, а цилиндр нет, значит, форсунка очень сильно загрязнена.
На станциях техобслуживания уровень загрязнения форсунок проверяют при помощи мультитестеров по продолжительности импульсов, которые ЭБУ подаёт для открытия клапана. Если форсунка загрязнена, то время импульса увеличивается.
Также, если в работе двигателя обнаружены нарушения, то можно проверить токсичность отработавших газов. Их токсичность повышается при переобогащении смеси, ухудшении смесеобразования, при невозможности воспламенения горючей смеси.
Если в машине установлен трёхкомпонентный катализатор, то здесь показателем ухудшения работы форсунок может служить увеличение содержания окислов азота. При этом, если иномарка новая, то не отработанное топливо в виде газов может быстрее вывести катализатор из строя.

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. 

Режимы работы двигателя GDI

Всего предусмотрено три режима работы двигателя:

• Режим сгорания сверхбедной смеси (впрыск топлива на такте сжатия).
• Мощностной режим (впрыск на такте впуска).
• Двухстадийный режим (впрыск на тактах впуска и сжатия) (применяется на евромодификациях).

Режим сгорания сверхбедной смеси (впрыск топлива на такте сжатия). Этот режим используется при малых нагрузках: при спокойной городской езде и при движении за городом с постоянной скоростью (до 120 км/ч). Топливо впрыскивается компактным факелом в конце такта сжатия в направлении поршня, отражается от него, смешивается с воздухом и испаряется, направляясь в зону свечи зажигания. Хотя в основном объеме камеры сгорания смесь чрезвычайно обеднена, заряд в районе свечи достаточно обогащен, чтобы воспламениться от искры и поджечь остальную смесь. В результате двигатель устойчиво работает даже при общем соотношении воздуха и топлива в цилиндре 40:1.

Работа двигателя на сильно обедненной смеси поставила новую проблему — нейтрализацию отработавших газов. Дело в том, что при этом режиме основную их долю составляют оксиды азота, и поэтому обычный каталитический нейтрализатор становится малоэффективным. Для решения этой задачи была применена рециркуляция отработавших газов (EGR-Exhaust Gas Recirculation), которая резко снижает количество образующихся оксидов азота и установлен дополнительный NO-катализатор.

Система EGR «разбавляя» топливо-воздушную смесь отработавшими газами, снижает температуру горения в камере сгорания, тем самым «приглушая» активное образование вредных оксидов, в том числе NOx. Однако обеспечить полную и стабильную нейтрализацию NOx только за счет EGR невозможно, так как при увеличении нагрузки на двигатель количество перепускаемых ОГ должно быть уменьшено. Поэтому на двигатель с непосредственным впрыском был внедрен NO-катализатор. Существует две разновидности катализаторов для уменьшения выбросов NOx — селективные (Selective Reduction Type) и накопительного типа (NOx Trap Type). Катализаторы накопительного типа более эффективны, но чрезвычайно чувствительны к высокосернистым топливом, чему менее подвержены селективные. В соответствии с этим, накопительные катализаторы устанавливаются на модели для стран с низким содержанием серы в бензине, и селективные — для остальных.

Мощностной режим (впрыск на такте впуска). Так называемый «режим однородного смесеобразования» используется при интенсивной городской езде, высокоскоростном загородном движении и обгонах. Топливо впрыскивается на такте впуска коническим факелом, перемешиваясь с воздухом и образуя однородную смесь, как в обычном двигателе с распределенным впрыском. Состав смеси — близок к стехиометрическому (14,7:1)

Двухстадийный режим (впрыск на тактах впуска и сжатия). Этот режим позволяет повысить момент двигателя в том случае, когда водитель, двигаясь на малых оборотах, резко нажимает педаль акселератора. Когда двигатель работает на малых оборотах, а в него вдруг подается обогащенная смесь, вероятность детонации возрастает. Поэтому впрыск осуществляется в два этапа. Небольшое количество топлива впрыскивается в цилиндр на такте впуска и охлаждает воздух в цилиндре. При этом цилиндр заполняется сверхбедной смесью (примерно 60:1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта сжатия, подается компактная струя топлива, которая доводит соотношение воздуха и топлива в цилиндре до «богатого» 12:1.

Почему этот режим введен только для автомобилей для европейского рынка? Да потому что для Японии присущи невысокие скорости движения и постоянные пробки, а Европа- это протяженные автобаны и высокие скорости (а следовательно, высокие нагрузки на двигатель).

Компания Mitsubishi стала пионером в применении непосредственного впрыска топлива. На сегодняшний день аналогичную технологию используют Mercedes (CGI), BMW (HPI), Volkswagen (FSI, TFSI, TSI) и Toyota (JIS). Главный принцип работы этих систем питания аналогичен– подача бензина не во впускной тракт, а непосредственно в камеру сгорания и формирование послойного либо однородного смесеобразования в различных режимах работы мотора. Но подобные топливные системы имеют и различия, причем иногда довольно существенные. Основные из них – рабочее давление в топливной системе, расположение форсунок и их конструкция.

Преимущества и недостатки форсунок

Преимущества топливных форсунок:

• Экономия при расходе топлива благодаря точной системе дозирования;
• Минимальный уровень токсичности двигателей, оснащенных топливными форсунками;
• Возможность увеличения мощности силового механизма до 10%;
• Простота и легкость при запуске в любую погоду;
• Возможность улучшения динамических показателей любого автомобиля;
• Отсутствие необходимости в частой замене и чистке

Недостатки форсунок:

• • Возможные сбои в работе или серьезные поломки в результате использования топлива низкого качества, которое губительно сказывается на чувствительном механизме форсунок.
  • Высокая стоимость ремонта и замены форсунки в целом и отдельных ее элементов.

Электрогидравлические форсунки

Электрогидравлическая форсунка объединяет в себе преимущества электромагнитной и механической форсунок. В форсунке этого типа топливо давит на иглу с двух сторон — сверху и снизу, где находятся топливные камеры. Обе камеры связаны между собой, поэтому давление топлива в них равно и игла закрывает сопло. Однако верхняя камера (она называется камерой управления) через электромагнитный клапан связана со сливной магистралью, а топливо из впускной магистрали поступает в эту камеру через канал с сужением — дросселем.

Принцип действия электрогидравлический форсунки сводится к следующему. Когда клапан закрыт, игла прижата к седлу и закрывает сопло. При подаче на клапан импульса он открывается, топливо из камеры управления поступает в сливную магистраль и давление в камере резко падает — в этот момент игла, на которую топливо теперь давит только снизу, открывается, происходит впрыск. Камера управления в момент открытия форсунки остается связанной с впускной магистралью, однако впускной дроссель не дает топливу быстро заполнить эту камеру.

Электрогидравлическая форсунка получила широкое распространение в дизельных двигателях, в том числе и в системах впрыска топлива Common Rail. Эти простые и надежные устройства обеспечивают длительную и качественную работу двигателя.

Промывка топливной системы в целом

Топливную систему рекомендуется промывать каждый раз через 15-20 тысяч километров , и в большинстве случаев проблем, которые описаны выше, просто не возникнет. Для дизельных двигателей, которые работают с отечественным дизельным топливом (соляркой, серы в которой содержится около 2%) пробег от промывки до промывки составляет 10 тысяч километров.

Общество задается очень актуальным вопросом — а чем мыть-то? Очищающие жидкости выпускаются очень многими производителями. После проведения многих тестов и экспериментов, российская продукция на пример «Мойдодыра» или «Туалетного утенка», к сожалению, качеством похвастаться не может. Более-менее качественные сольвенты, по данным некоторых фирм-экспериментаторов, производит Германия (LIQUI MOLY), Бельгия (WYNN*S), США (HI-GEAR). Самым лучшим согласно результат независимых тестов, проведенных компанией «Иномотор» является очищающая жидкость американской компании «CARBON CLEAN». Этот сольвент по своей способности удалять застарелые отложения и очищающим свойствам оказался на 25% лучше остальных сольвентов справляется со своей задачей.

После того, как установка завершит свою работу, процедуру очистки рекомендуется продолжить посредством езды в 10 км при форсированном режиме, при этом температура и давление служат катализатором, т.е. во время движения происходит удаление шлама, размягченного сольвентом в топливной системе, камере сгорания, с впускных клапанов и днищах поршневой группы. После того, как промывка будет произведена, настоятельно советуется поменять масляный фильтр и масло в двигателе, в связи с тем, что небольшое количество специальной очищающей жидкости все-таки попадает в масляную систему, хотя это и не может навредить двигателю, так как концентрация специальной жидкости, попавшей в масло, предельно мала, и не способна изменить химические свойства масла. Но, тем не менее, промывку в топливной системе рекомендуется проводить вместе с плановой заменой масла. В нашей стране, к сожалению, практически невозможно найти станцию, где о масле при очистке форсунок вспоминают сами, а не с подачи владельца автомобиля.

%rtb-4%

Valtek Type 30 (Италия)

Газовые форсунки Valtek TYPE 30 изготавливаются в виде планок из 3-х или 4-х форсунок. Отличительной чертой данных форсунок является сменный жиклер, который рассверливается под необходимый диаметр, позволяя использовать такие форсунки на разных по мощности и объему двигателях. С форсунками TYPE 30 совместимы большинство современных блоков управления (БУ) ГБО, это значит, что программное обеспечение (ПО) этих БУ имеет необходимые настройки для работы с этими форсунками.

Valtek Type 30 оснащены металлическим штоком с резиновым наконечником, последний собственно и выполняет функция клапана, который перекрывает утечку газа. Винты регулировки высоты поднятия штока форсунки расположены над катушками, крепление самих катушек реализовано при помощи специальных фиксаторов. Вышеупомянутые регулировочные винты автомобилисты нередко путают с крепежными винтами и закручивают их до предела. В результате происходит полное перекрытие газа, либо неравномерная подача, из-за которой мотор работает с перебоями или не работает вовсе.

Технические характеристики форсунок Valtek Type 30

• Данные газовые форсунки идеально подойдут для силовых агрегатов, у которых время впрыска на холостом ходу превышает 3 мс. На таких моторах эти форсунки смогут в полной мере реализовать свой потенциал, однако следует учитывать тот факт, что срабатывание газовых форсунок должны быть не менее 4-5 мс, несмотря на то, что производитель рекомендует устанавливать срабатывание 3 мс.
• Сопротивление катушки — 3 Ом, питание катушки — 12 V.

Срок службы и ремонтопригодность

Известны случаи, когда форсунки Valtek Type 30 служили правдой и верой на протяжении 200 тыс. км., после чего возникала необходимость произвести корректировку или ремонт газовых форсунок. Как правило, причиной ремонта этих форсунок являлся перерасход газового топлива и появление громких звуков во время поднятия штоков форсунок.

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. 

Устройство простейшего инжектора

Инжектор включает в себя такие исполнительные элементы, как:

• бензонасос (электрический),
• ЭБУ (контроллер),
• регулятор давления,
• датчики,
• форсунка (инжектор).

Соответственно, схема инжектора: электробензонасос подает топливо, регулятор давления поддерживает разницу давления в инжекторах (форсунках) и воздухом впускного коллектора. Контроллер, обрабатывает информацию от датчиков: температуры, детонации, распредвала и коленвала, и управляет системами зажигания, подачи топлива и так далее.

Всем хороша инжекторная система впрыска топлива, но и она не обошлась без своих особенностей. Приверженцы карбюраторов, называют их недостатками. Особенностями инжектора смело можно назвать: достаточно высокая стоимость узлов инжектора, низкая ремонтопригодность, высокие требования к качеству и составу топлива, необходимость специального оборудования для диагностики, и высокая стоимость ремонтных работ.

Способы очистки

В настоящее время существует два основных способа очистки:

• Один из простейших способов — добавления через бензобак в топливо очищающей присадки, растворяющей отложения в процессе работы. Рекомендуется производить подобную очистку для профилактики приблизительно раз на 5 тыс. км. Этот способ подходит лишь в случае небольшого пробега автомобиля. Если машина эксплуатируется уже долго и система предположительно очень загрязнена, из-за такой очистки ситуация может лишь усугубиться. Когда загрязнений много, растворить их полностью при помощи присадок не получится, а распылители могут забиться еще больше. Еще отложения попадут из топливного бака в топливный насос, что может стать причиной его поломки.
• Иной способ требует специального оборудования и навыков. Через специальные переходники-штуцеры к инжектору подключается прибор для промывания. В прибор вместо топлива поступает особая жидкость для промывки типа: Wynn’s, Liqui Moly, С arbom clean и т. д. , из баллона, который присоединен трубками. Благодаря штуцеру системе не нужны: топливный фильтр, бензобак, бензопровод, топливный электронасос. Под давлением в двигатель подается смесь чистящей жидкости и бензина. Давление для подачи должно устанавливаться согласно техническим параметрам определенного двигателя. Под действием промывочной жидкости загрязнения раскисают, проходят через форсунки и сгорают в цилиндрах. Процедура чистки продолжается 30− 50мин.

Нужно отметить, что и этот способ не избавит 100-процентно от загрязненных форсунок. После такой в масляной системе и инжекторе остается промывочная жидкость. Поэтому специалисты рекомендуют 10− 15 км проехать в форсированном режиме работы мотора, а затем поменять масляный фильтр и заменить масло. Этот метод требует серьезных затрат времени и стоить будет немало.

Однако оба способа более всего подходят, когда пробег автомобиля небольшой, а демонтировать форсунки достаточно сложно из-за особенностей расположения.

Расположение, классификация и маркировка форсунок

После разбора вопроса как работает инжектор, просмотрим поверхностно всю инжекторную систему. Инжекторная система, производит впрыск горючего во впускной коллектор и цилиндр мотора посредством форсунки, которая способна за секунду открываться и закрываться много раз. Система делится на два типа. Классификация зависит от расположения крепления форсунки, устройства ее работы и количества:

1. Моновпрыск, иначе как центральный впрыск топлива Throttle body injection (TBI), работает посредством одной форсунки, подающей горючие в цилиндры мотора. Подача струи не синхронизирована ко времени открытия впускного клапана мотора. Одноточечный впрыск простой и мало содержит управляющей электроникой. Вся система TBI находится внутри впускного коллектора. Технология сегодня не популярна и почти не задействуется при производстве авто, так как не удовлетворяет нынешним требованиям.

2. Распределительный впрыск топлива Multiport Fuel Injection (MFI) на сегодня востребован, потому что гораздо совершенен. Его суть в том, что каждая форсунка подает горючее индивидуально к каждому цилиндру. Крепится конструкция снаружи впускного коллектора. Сигналы синхронизированы с последовательностью зажигания двигателя. Этот тип впрыска сложнее по конструкции, однако, мощнее НА 7–10%!и экономичнее предшественников.

   Сравнение карбюратора и инжектора

Есть несколько классификаций распределительного впрыска:

• одновременный – работа всех форсунок синхронна, то есть впрыск идет сразу во все цилиндры;
• попарно-параллельный – когда одна открывается перед впуском, а другая перед выпуском;
• фазированный или двухстадийный режим – инжектор открывается только перед впуском. Дает возможность на малых оборотах, при резком нажатии на педаль акселератора увеличить момент двигателя. Впрыск проходит в два этапа.
• непосредственный (впрыск на такте впуска) GDI (Gasoline Direct Injection) – струя идет сразу в камеру сгорания. Для моторов с таким впрыском требуется и более качественное топливо, где незначительное количество серы и других химических элементов. Мотор GDI способен исправно служить в режиме сгорания сверхобедненной топливовоздушной смеси. Меньшее содержание воздуха делает состав менее воспламеняемым. Горючее внутри цилиндра прибывает как облако, пребывающее рядом со свечей зажигания. Смесь схожа с стехиометрическим составом, который легко воспламеняется.

Инжекторные форсунки имеют разный способ подачи струи:

1. Электрогидравлический. Работает посредством разницы давления дизеля на поршень и форсунку. Когда клапан обесточен, иглу форсунки жидкостью придавливает к седлу. А если клапан открывается, то открывается и дроссель, после чего осуществляется заполнение дизелем топливной магистрали. Во время этого давление на поршень снижается, а на игле ничего не происходит, что ее и поднимает в момент впрыска.

   Устройство инжектора

2. Электромагнитный. На обмотку клапана поступает электрический разряд, контролируемый ЭБУ. В итоге возникает электромагнитное поле наравне со сдавливанием пружины. Поле притягивает иглу и освобождает сопло для подачи струи. Пружина возвращается в прежнее положение после рассеивания электромагнитного поля, отправляя иглу на свое место.
3. Пьезоэлектрический. Самый продвинутый тип, применяется в дизельных агрегатах. Скорость его действий превышает предыдущие типы в четыре раза, помимо этого, количество впрыскиваемого топливо максимально выверено. Действия инжектора основаны на принципе гидравлики, работа осуществляется из-за разницы давления. Сначала игла находится на седле, потом ток растягивает пьезоэлемент, который начинает воздействовать на толкатель, чем открывает клапан для движения топлива в магистраль. Затем давление спадает, и игла подымается, вверх осуществляя впрыск.

Устройство форсунки

По сути, современная форсунка представляет собой клапан на базе электромагнита с программным управлением. Она включает в себя следующие конструктивные элементы:

• резиновая прокладка;
• фильтр;
• коннектор;
• индукционная катушка с подвижным сердечником, управляемый ЭБУ;
• возвратная пружина сердечника;
• входной коллектор;
• распылительная игла;
• сопло.

Находятся форсунки на головке цилиндроблока. Сколько их там, зависит от общего количества цилиндров, так как для каждого требуется по одной. В подавляющем большинстве легковых автомобилей их 4.

Что касается схемы расположения, то в большинстве «легковушек» форсунки выстроены в один ряд и закреплены на полой металлической трубке, по которой в них и поступает топливо.

Узнать, есть ли форсунки в конкретном двигателе и где они расположены проще всего прочитав технический паспорт транспортного средства.

До того, как форсунки начали использовать на инжекторных двигателях совместно с блоком управления, они имели несколько другое устройство. Вместо индукционной катушки с подвижным сердечником в них стоял клапан высокого давления, который срабатывал после нагнетания горючего топливным насосом при достижении определенного давления. Подобные устройства до сих пор используются на некоторых моделях дизельных двигателей.

Принцип работы форсунки

Работу автомобильной форсунки для большей наглядности можно разделить на несколько этапов:

• топливо под давлением поступает на входной коллектор устройства;
• ЭБУ в зависимости от степени нажатия на акселератор посылает на катушку электроток того или иного напряжения;
• сердечник катушки перемещается, в результате чего игольчатый клапан переходит в открытое положение;
• топливо начинает поступать в сопло, располагающееся на конце иглы, после чего оказывается в цилиндре и формирует смесь с нагнетенным туда воздухом.

Если речь идет о механической форсунке, то принцип ее работы будет несколько отличаться:

• под действием топливного насоса на 3-м такте двигателя горючее начинает поступать во входной коллектор форсунки;
• под воздействием интенсивного давления, обеспеченного насосом, клапан устройства открывается и топливо попадает в цилиндр.

Подобным образом форсунки работают на дизельных двигателях.

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.

Устройство

В настоящее время продолжает активно использовать большое количество различных по конструкции и принципу действия типов дизельных форсунок. Несмотря на определенные особенности каждого из них, можно выделить несколько общих элементов или деталей, в том или ином виде присутствующих практически всегда. К ним относятся:

· корпус, в котором размещаются остальные детали и элементы дизельной форсунки;

· распылитель в виде иглы. Предназначение детали очевидно и заключается в распределении топлива в пространстве над поршнем;

· стержень или плунжер, который движется внутри корпуса форсунки, за счет чего нагнетается необходимый уровень давления;

· пружина запирания иглы. Используется для фиксации иглы в нужном положении;

· штуцер подвода топлива. Предназначен для подачи горючего в форсунку;

· управляющий клапан. Применяется для эффективного решения двух главных задач – дозировки топлива и определения регулярности его впрыскивания в камеру сжигания;

· фильтр очистки топлива. Один из элементов общей системы очистки используемого в дизельном двигателе горючего;

· штуцер обратного отвода излишков топлива. Назначение этого элемента форсунки также предельно очевидно – он применяется для того, чтобы отвести из форсунки топливо, не попавшее в камеру сжигания.

Устройство современных дизельных форсунок предусматривает обязательное наличие электронного блока управления. Входящие в него приборы и датчики в автоматическом режиме регулируют процессы, протекающие в рассматриваемом механизме, обеспечивая эффективную работу как инжектора, так и двигателя в целом.

Горючая смесь

Хорошая смесь — залог полного и эффективного выгорания топлива. Если же будут отклонения в количестве топлива, давления и времени подачи, то в выхлопных газах увеличится содержание вредных элементов, шумность двигателя и перерасход топлива. Перед впрыском топлива производится предварительная подача небольшого количества горючего под невысоким давлением.

При этом предупреждающем сгорании в цилиндре поднимается температура и давление. Высокий уровень давления способствует мелкому распылению топлива и появлению хорошей горючей смеси. В работе форсунки дизельного двигателя может также быть дополнительный впрыск топлива для регенерации сажевого фильтра.

Для форсунок дизельных двигателей одним из весомых показателей в процессе работы двигателя есть время сдерживания самовоспламенения смеси.

Это время от впрыска до момента воспламенения. Если в этот временной отрезок идет подача большой дозы топлива, происходит резкое повышение давления и увеличивается шумность горения.

Наличие задержки между впрысками влияет на плавность повышения давления в цилиндрах. При окончании впрыска необходимо резкое падение давления и возвращение иглы распылителя обратно. Таким образом, в камеру не попадает топливо, плохо распыленное и с невысоким давлением. При этом наблюдается неполное сгорание смеси, и токсичность выхлопных газов повышается.