Ремонт форсунок бензинового двигателя своими руками

Принцип работы дизельных форсунок

Основной их задачей является максимально мелкое (дисперсное) распыление топлива. Дизель работает на солярке, в отличие от бензина это смесь тяжёлых фракций переработки нефти. Она крайне неохотно смешивается с воздухом для образования пригодной для полного и быстрого сгорания консистенции.

Наиболее простым устройством обладают форсунки гидромеханического типа. Солярка поступает к ним раздельно от индивидуальных секций топливного насоса высокого давления (ТНВД). При достижении в нужный момент некоторого порогового давления форсунка открывается, и топливо, дозированное нагнетателем насоса, впрыскивается в камеру сгорания, одновременно распыляясь на мельчайшие капельки.

После чего давление падает и клапан инжектора закрывается возвратной пружиной. Возможно двухступенчатое срабатывание, когда предварительно подаётся небольшая пилотная порция солярки, после чего срабатывает вторая пружина, и на распылитель поступает основной топливный заряд. Так повышается оптимальность работы двигателя.

Начало подачи (перекрытие канала) и начало впрыска

Термин «начало подачи» относится к действительному началу подачи насоса высокого давления. Вместе с началом подачи (FB) действительное начало впрыска (SB) также имеет большое значение для оптимальной отдачи двигателя. Так как начало подачи (перекрытие канала) может быть определено более просто, чем действительное начало впрыска для двигателя при его остановке, то установка (настройка) топливного насоса высокого давления (ТНВД) производится при начале подачи топлива. Это возможно, т.к. между началом подачи и началом впрыска (4) существует определенное соотношение. Начало впрыска определяется с помощью угла поворота коленчатого вала (5) в области верхней мертвой точки (ВМТ) поршня, при котором о ткрывается форсунка и топливо впрыскивается в камеру сгорания. Начало впрыска топлива в камеру сгорания имеет значительное влияние на начало сгорания топливо-воздушной смеси. Максимальная конечная температура сжатия возникает в ВМТ. Если сгорание начинается раньше ВМТ, то давление сгорания резко возрастает и тормозит движение поршня вверх, уменьшая, таким образом, эффективную мощность двигателя. Резкий рост давления сгорания также приводит к «жесткой» работе двигателя. Сгорание, тем не менее, должно закончиться до того, как откроется выпускной клапан. Имеет место также и понижение расхода топлива, если сгорание начинается в области ВМТ.

Если начало сгорания опережается (2), то температура в камере сгорания возрастает, что приводит также и к увеличению выбросов NOx (1). Если начало впрыска слишком запаздывает (3), то это может привести к неполному сгоранию и к выбросу не полностью сгоревших углеводородов.

Мгновенное положение поршня влияет на движение воздуха в камере сгорания, его плотность и температуру. Соответственно, скорость движения и качество смешивания топливо-воздушной смеси зависят от начала впрыска. Таким образом, начало впрыска также влияет на выбросы сажи и продуктов неполного сгорания. Такая взаимная зависимость удельного расхода топлива и выбросов углеводородов с одной стороны и выбросов черного дыма и N0 с другой стороны требует минимально возможных допусков для начала впрыска, чтобы добиться оптимальных величин (а — оптимальное начало впрыска).

Различные периоды задержки воспламенения при различных температурах требуют температурной коррекции начала впрыска. При подаче топлива, время распространения топлива зависит от длины магистрали. При высоких оборотах это имеет результатом задержку впрыска (т.е. время от начала подачи до начала впрыска). Вдобавок к этому, чем выше обороты двигателя, тем выше задержка воспламенения (т.е. время от начала впрыска до начала воспламенения). Оба этих фактора должны быть скомпенсированы, и это является причиной того, почему в систему впрыска топлива должно быть встроено устройство корректировки момента впрыска, зависящего от числа оборотов двигателя опережения и момента начала впрыска. Из соображений шумности и уменьшения выбросов, различные характеристики начала впрыска для режима полной нагрузки (2) требуются чаще, чем для режима частичной нагрузки (3). Характеристика начала впрыска показывает схематически зависимость начала впрыска (4) от температуры, нагрузки и оборотов двигателя (5). (1 — запуск холодного двигателя).

Признаки неисправности дизельных форсунок

Неисправности форсунок в дизельном двигателе имеют следующие характерные признаки:

1. При неравномерном распылении (форсунка «льет»):

• Потеря мощности мотора и наличие сизого дыма из выхлопной трубы;
• Сильный стук, напоминающий стук шатуна;
• Неравномерная работа силового агрегата, вызванная нарушением работы отдельных цилиндров.

2. При падении рабочего давления впрыска (по причине усталости пружин или износа дистанционных регулировочных шайб):

• Наличие сизого или черного дыма из выхлопной;
• Жесткая работа двигателя.

3. Отсутствие герметичности корпуса форсунки, что проявляется в течи топлива из соединений корпуса.

Варианты промывки форсунок двигателя транспортного средства

1. Необходимо налить состав для промывания форсунок в автомобильный бак. Этот метод нельзя считать высокоэффективным, он скорее превентивный и используется для предотвращения появления вредных отложений. Но нет гарантии, что вредные отложения не появятся совсем. Помимо этого, необходимо понимать, что при особенно сильном загрязнении форсунок, заливание промывочного состава в бак может закончиться плачевно. Солвент обширно воздействует на все виды налета топливного комплекса и растворившаяся грязь со значительными частицами попадает в камеры сгорания, а чем это может закончиться для поршневой предсказать невозможно.
2. Потребуется полный демонтаж форсунок и промывка их на специализированном ультразвуковом стенде. Этот вариант гораздо эффективнее первого, но здесь происходит только промывка самих форсунок, остальные части топливной системы очищены не будут. Такой метод не подходит для транспортных средств, работающих на дизельном топливе. Как правило, дизельные двигатели нуждаются в тщательном обследовании топливного комплекса полностью, и будет оптимальнее заменить вышедшие из строя форсунки, а оставшиеся запчасти подвергнуть качественной обработке. Плюс такого варианта в том, что очищенная и растворенные налет и грязь не попадают в камеру сгорания и не смогут оказать влияния на безупречное функционирование автомобильного двигателя. Своевременное испытание форсунок и ультразвуковая диагностика могут выявить потребность в очистке форсунок и необходимость замены уже вышедших из строя деталей.
3. Подключение дизельного двигателя к специализированному агрегату. Здесь мотор подсоединяется к профессиональной аппаратуре, способной произвести промывку форсунок дизеля обходя топливный комплекс, без предварительного демонтажа деталей. Таким образом, качественно удаляются все отложения и грязевой нагар с поверхности самих форсунок и клапанов. Данный вариант не может дать гарантии, что процедура промывки форсунок будет выполнена безукоризненно, но работать они станут четко и без перебоев. Этот вариант не дает возможности, выявить какая конкретно форсунка вышла из строя, нормально ли работает факел распыления и необходимо ли вообще проводить процедуру промывки, или вернее полностью заменить детали.
4. Самостоятельная промывка форсунок дизельного двигателя. Если форсунка двигателя автомобиля имеет разборную конструкцию, промыть ее можно стандартным растворителем. Конечно, результат не будет почти идеальным как после проведения ультразвукового промывания. Выбирая данный метод промывки нужно проводить разбор дизельной форсунки только в очищенном и вымытом помещении, а стол для разборки должен быть практически стерильным. Так, если в процессе сборки детали не увидеть даже на самую крохотную частичку, то это способно привести к необратимым последствиям и такая кропотливая работа будет проделана напрасно и форсунку, все равно придется поменять. По окончании процедуры самостоятельного промывания форсунок потребуется незамедлительное смазывание рабочих поверхностей дизельным топливом либо маслом, что предотвратит образование ржавления на деталях форсунки.

Проверка форсунок дизельного двигателя своими руками

Для определения неисправной необходимо на заведенном двигателе довести обороты коленвала до такой частоты, когда сбои в работе дизеля заметны наиболее отчетливо. Далее каждую из форсунок последовательно отключают путем ослабления накидной гайки в месте крепления магистралей высокого давления к соответствующим штуцерам насоса. Если отключается «рабочая» деталь, тогда работа двигателя меняется. В момент отключения топливной форсунки, которая заведомо неисправна, никаких явных изменений в работе двигателя не произойдет.

Забитый инжектор можно выявить путем прощупывания топливопровода на предмет толчков, которые возникают в результате пульсации нагнетаемого ТНВД горючего при полной невозможности или только частичной его прокачке через сопло

Следует обратить внимание на штуцер вызывающей подозрение секции. Температура элемента будет выше сравнительно с остальными

Помните, в процессе проверки и регулировки дизельных форсунок необходимо соблюдать повышенную осторожность! Струя топлива подается под большим давлением. При попадании такой струи на открытые участки кожи возможны глубокие и серьезные раны

Одежда также не является эффективной защитой от струи топлива под высоким давлением!

Экономичность дизеля и эффективность его работы сильно зависит от типа установленных распылителей, которые периодически меняют в процессе чистки, регулировки или ремонта топливной системы дизельного двигателя. Перед монтажом дизельной форсунки на мотор нужно убедиться в подходящей маркировке распылителя. Распылители на всех инжекторах должны быть одинаковыми, пропускная способность не должна отличаться.

Проверка форсунок на давление в момент впрыска, а также анализ эффективности распыла осуществляется при помощи специального прибора под названием максиметр. Максиметр является контрольным образцом в виде специальной форсунки. Такой элемент имеет тарировочную пружину и шкалу, которая нанесена на корпус и колпак. При помощи указанной шкалы становится возможным установить давление начала впрыска солярки.

Вторым способом является наличие контрольной образцовой рабочей форсунки, с которой сравниваются остальные. Данные проверки производят на заведенном дизельном двигателе. Чтобы проверить качество распыла и давление впрыска потребуется демонтаж форсунки и топливопровода с дизельного ДВС. Далее на свободный штуцер топливного насоса высокого давления монтируется специальный тройник, к которому подключают тестируемую деталь параллельно с заведомо исправной контрольной.

Контрольный инжектор предварительно регулируют на оптимальный показатель давления начала топливного впрыска, проверяют на качество распыла. Также необходимо осуществить ослабление затяжки накидных гаек на оставшихся штуцерах ТНВД. Это позволит прервать топливоподачу к другим дизельным форсункам. Последним шагом становится активация декомпрессионного механизма, выставляется максимальная подача горючего. После этого можно начинать вращение коленвала двигателя.

Обе форсунки (контрольная и тестируемая) должны демонстрировать одновременное начало впрыска топлива. Если тестируемый инжектор отклоняется от нормы сравнительно с контрольным образцом, тогда потребуется регулировка дизельной форсунки. Необходимо отрегулировать давление пружины тестируемой детали.

Для регулировки потребуется отвинтить колпак форсунки и ослабить контргайку. Далее при помощи регулировочного винта нужно установить такую степень затяжки пружины, чтобы оба инжектора в итоге осуществляли впрыск одновременно. Для определения эффективности и качества распыла тестируемой детали необходимо сравнить результат с показателями контрольного образца.

Проверка дизельных форсунок на давление впрыска и качество распыла при помощи контрольного образца займет больше времени по сравнению с использованием заранее подготовленного максиметра. Кроме проверки на двигателе с использованием ТНВД эффективность работы инжектора можно протестировать при помощи специального проверочного (регулировочного) стенда.

https://youtube.com/watch?v=Ed2ytqF8ePs

Ремонт или покупка новой детали?

Сегодня большая часть дизельных форсунок производится четырьмя фирмами: Siemens, Bosch, а также Denso и Delphi. Конечно, у них есть конкуренты, но все же именно эта четверка занимает большую часть рынка. По этой причине на многих, если не большинстве, автомобилях стоят форсунки именно этих производителей

Почему это так важно? Дело в том, что топливная аппаратура далеко не всех производителей поддается ремонту. Давайте разберемся:

• Bosch Common Rail. Одна из самых распространенных на данный момент форсунок. Ее можно отреставрировать без особых проблем. Чаще всего выходит из строя мультипликатор, седло, шток. Последний элемент не подлежит реставрации. При ремонте форсунки распылитель или меняют, или чистят ультразвуком;
• Denso Common Rail. Японские форсунки все чаще устанавливают на европейские автомобили. По качеству они значительно превосходят аналоги из своей ценовой категории. Форсунки практически не поддаются ремонту. Во-первых, на них мало запчастей. Во-вторых, со сборкой и разборкой детали справится лишь толковый мастер с большим опытом – в форсунке очень много мелких деталей и для ее разборки нужно специальные ключи;
• Delphi Common Rail. В этих форсунках нередко выходит из строя клапан, чуть реже – распылитель. И то, и то иногда можно найти в специализированных магазинах, но зачастую приходится заказывать в сети. После чистки и замены деталей автолюбитель получает новую форсунку в старом корпусе. Это обойдется вдвое дешевле покупки полностью новой детали;
• Пьезоэлектрические форсунки. Наибольший опыт в создании форсунок нового поколения сегодня имеют Bosch и Siemens. Форсунки с пьезо-кристаллами все чаще устанавливают на новые модели авто европейских концернов. Как правило, в них выходит из гидроаккумулятор. Чуть реже ломается клапан и заклинивает распылитель. Ремонтировать пьезоэлектрические форсунки легко (банальное «разобрал, поменял, собрал»), но запчасти для ремонта редко бывают в продаже.

Обращайте внимание на фирму-производителя форсунок. Если это Bosch, то деталь почти наверняка можно отремонтировать

Это дешевле, чем покупка новой форсунки. Ремонт детали от Delphi еще дешевле, но в подавляющем большинстве случаев сопряжен с ожиданием поставки запчастей. Если же на автомобиле стоит отработавшая свое форсунка Denso, то ее лучше выбросить и искать замену. Различные форсунки с пометкой Piezo приходится менять на новые, но в ближайшем времени стоит ожидать того, что запчасти для них начнут появляться в магазинах.

Электромеханическая дизельная форсунка

Дальнейшее развитие систем топливоподачи дизельного ДВС привело к появлению форсунок, в которых солярка подается в цилиндры посредством электромеханических форсунок. В таких инжекторах игла форсунки открывает и закрывает доступ к распылителю не под воздействием давления топлива и противодействия силе пружины, а при помощи специального управляемого электромагнитного клапана. Клапан контролируется ЭБУ двигателя, без соответствующего сигнала которого горючее не попадет в распылитель.

Блок управления отвечает за  момент начала топливного впрыска и длительность подачи топлива. Получается, ЭБУ дозирует солярку для дизеля путем подачи на клапан форсунки определенного количества импульсов. Параметры импульсов напрямую зависят от того, с какой частотой вращается коленчатый вал двигателя, в каком режиме работает дизельный мотор, какая температура ДВС и т.д.

В системе питания Common Rail электромеханическая форсунка может за один цикл реализовать подачу топлива посредством нескольких раздельных импульсов (впрысков). Топливный впрыск за цикл осуществляется до 7 раз. Давление впрыска также значительно повысилось сравнительно с предыдущими системами.

Благодаря дозированной высокоточной подаче давление газов на поршень в результате сгорания смеси растет плавно, сама топливно-воздушная смесь равномернее распределяется по цилиндрам дизеля, лучше распыляется и полноценно сгорает.

Дальнейшее видео наглядно иллюстрирует принцип работы электромеханической форсунки на примере бензинового двигателя. Главное отличие заключается в том, что давление топлива в дизельной форсунке значительно выше. 

https://youtube.com/watch?v=sF2BjldN0qI

Указанный подход позволил окончательно переложить задачу по управлению впрыском с форсунок и ТНВД на электронный блок. Электронный впрыск работает намного точнее, дизель с подобными решениями стал еще более мощным, экономичным и экологичным. Разработчикам удалось значительно снизить вибрации и шумы в процессе работы дизельного агрегата, повысить общий ресурс ДВС.

Замена распылителя форсунки

В процессе эксплуатации дизельного автомобиля могут возникать ситуации, когда заметно увеличивается расход топлива, снижается мощность двигателя вплоть до полной остановки. Часто причиной этого являются неисправные распылители. Ремонтные работы в этих случаях желательно провести в максимально короткие сроки.

Причиной снижения мощности двигателя и повышенного расхода топлива часто является неисправный распылитель форсунки

Симптомы неисправности распылителя форсунки

Необходимость замены распылителя можно определить по следующим признакам.

1. Топливо подаётся в избыточном объёме. Оно продолжает поступать в двигатель даже после завершения рабочего цикла. Появляются подтёки.
2. Двигатель работает неустойчиво, плохо запускается после длительной стоянки и плавают обороты на холостом ходу. Причиной этого является недостаток топлива в системе.
3. Из-за неполного сгорания топлива выхлоп становится чёрным и более плотным.

Это интересно: Системы климат-контроля становятся универсальными

В результате снижается мощность двигателя. В этом случае требуется замена распылителей.

Необходимые инструменты

Обычно форсунки установлены в головке блока цилиндров на резьбе. Для их демонтажа не стоит пользоваться рожковыми ключами. Даже если получится таким способом форсунки снять, то установить обратно не удастся — выполнить затяжку ключом с требуемым усилием невозможно.

Основная часть корпуса форсунок представляет собой шестигранник. Для их снятия можно использовать стандартные торцевые головки на 24 и 27 и вороток. Они должны быть удлинёнными. Кроме этого, потребуется ёмкость с топливом для промывки форсунок.

Видео: демонтаж и ремонт форсунок

Порядок действий при замене форсунки

После снятия форсунок из форсуночных каналов удаляют шайбы и загрязнения. Шайбы вытаскиваются с помощью самостоятельно изготовленных крючков. После очистки каналов следует обязательно прокрутить стартер в течение 10 секунд. Это обеспечит полную очистку каналов от мусора. Кроме этого, рекомендуется проверить работоспособность свечей накаливания и систему управления.

После снятия форсунок проверяется их работоспособность по следующим критериям:

• при подаче топлива под определённым давлением форсунка должна открываться;
• до открытия форсунок топливо из распылителя вытекать не должно;
• распыление должно быть равномерным;
• при прекращении подачи топлива давление внутри форсунки в течение некоторого времени должно оставаться неизменным.

При разборке форсунки удобно использовать тиски, но прилагать излишние усилия не стоит Если распылители неисправны, на форсунки следует надеть защитные колпачки и подготовить место для работы. Поверхность должна быть чистой и ровной. Потребуются:

• тиски;
• ёмкость с чистым топливом;
• накидные ключи.

Форсунки японских авто, имеющие обратку через рампу, в тисках зажимать не стоит, поскольку деталь может быть повреждена. В тиски закрепляют ключ и уже в него помещают форсунку.

Форсунки немецких двигателей можно зажимать в тисках. При этом не рекомендуется использовать рожковые ключи — только торцевые ключи и удлинённые головки.

Порядок замены распылителя следующий.

1. Ослабляется и откручивается накидная гайка. Иногда она снимается вместе с распылителем. В этом случае её выбивают любой подходящей наставкой, очищают от загрязнений и промывают.
2. Снимается и промывается в ёмкости с топливом промежуточный корпус.
3. С корпуса форсунки сливается оставшееся топливо.
4. Извлекается из упаковки и промывается новый распылитель.
5. Промежуточный корпус вынимают из ёмкости таким образом, чтобы вместе с топливом удалялись частицы загрязнений.
6. Форсунка собирается, затягивается гайка.
7. На стенде проверяется работоспособность форсунки.
8. Перед установкой форсунки посадочное место смазывается графитной смазкой. Затягивание производится с усилием 6–7 кг-м. Закручивать форсунку в канал следует руками — она должна идти легко.

Процесс сборки не представляет каких-либо сложностей, если при разборке трубки и штуцера были помечены. Трубки высокого давления перед установкой промывают топливом как снаружи, так и изнутри. После присоединения на трубки устанавливаются зажимы, предотвращающие их вибрацию и преждевременную поломку. Затем из системы удаляется воздух, и запускается двигатель.

КАК ЗАМЕНИТЬ РАСПЫЛИТЕЛЬ?

Иногда из строя выходят распылители. Нередко проблема выявляется при выполнении ремонта ТНВД КамАЗа. Понадобятся такие инструменты: емкость с топливом, накидные ключи, тиски. Японские форсунки в тисках лучше не зажимать – они достаточно хрупкие. Сначала в них фиксируют ключ, и уже потом помещают хрупкий элемент.

Ситуация с немецкими двигателями прямо противоположная. Их можно зажимать в тиски, но для ремонта используются исключительно удлиненные головки и рожковые ключи.

• Ослабить накидную гайку, аккуратно открутить.
• Снять промежуточный корпус и промыть его в топливе.
• Слить остатки.
• Новый распылитель промыть.
• Собрать форсунку, проверить работоспособность.
• Перед установкой смазать посадочное место смазкой. Закручивание осуществляется руками, должен быть легкий ход.

Процесс сборки как новых, так и отремонтированных дизельных форсунок Бош не представляет сложностей

Перед установкой очень важно промыть трубки топливом. После присоединения надевают зажимы для предотвращения вибрации

Лишний воздух удаляется – можно запускать двигатель.

Чистка форсунок дизельного ДВС

Оценив наличие проблемы, в ряде случаев восстановить работоспособность можно очисткой или промежуточным по сложности ремонтом. Убрать загрязнения допускается химическим и механическим способами.

Ультразвук

Воздействие акустическими колебаниями высокой частоты достаточно эффективно, часто с деталей смываются даже нанесённые на заводе надписи специальными красками.

Снятая форсунка помещается в ванну, наполненную чистящей жидкостью, к которой подключён мощный излучатель ультразвука. Процесс очистки продолжается около 20 минут, после чего результаты контролируются на стенде.

Наиболее современные форсунки, где содержится много нежных пластиковых деталей, могут начать работать ещё хуже, чем до очистки, поэтому проверять их надо по всем параметрам, а не только по виду факела.

Очистка на стенде

Через загрязнённый инжектор проливается под давлением специальная промывочная жидкость, представляющая собой очень эффективный растворитель.

Это самый надёжный способ чистки, поскольку деталь не подвергается никаким разрушительным воздействиям, а всё акцентировано именно на растворении отложений и загрязнений.

Одновременно с помощью того же стенда контролируются результаты работы, после чего можно будет принять максимально точное решение о возможности дальнейшего использования распылителей.

Использование присадок

В продаже имеется большое количество всевозможных моющих присадок для дизельной аппаратуры, работающих при простом добавлении их в топливо.

Эффективность подобного способа достаточно сомнительна, поскольку в качественном дизтопливе такого рода вещества уже присутствуют и при постоянном использовании не допускают появления отложений. А уже имеющиеся смывать затруднительно из-за низкой концентрации моющих компонент.

К тому же можно получить обратный эффект в случае сильно загрязнённой системы, когда крупные фракции отделятся и попадут в узкие места, полностью их закупорив. Тем не менее, получение положительного результата тоже не исключается.

Ручной способ

Может производиться, как с разборкой форсунки, так и методом проливания через неё чистящей жидкости. В последнем случае это ничем, кроме сложности, не отличается от промывки на стенде.

При разборке форсунки там, где это допускается конструктивно, можно очистить и притереть клапаны, снять загрязнения механически с доступных деталей, даже прочистить мягкой проволокой отверстия распылителей.

Главное проявлять достаточную осторожность с учётом прецизионной точности всех деталей. Для промывки используется всё та же жидкость для очистки инжекторов