Форсунки двигателя: основные виды и частые неисправности

Разбираемся, какие виды топливных форсунок существуют, в чем разница и какие поломки чаще всего встречаются.

• Что это
• Как работают
• Устройство
• Виды
• Неисправности
• Промывка
• Почему льют или стучат
• Когда нужно менять

Что такое форсунки

Топливные форсунки (или инжектор) — это элемент системы впрыска автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, работающего на бензиновом и дизельном топливе. Они отвечают за равномерную подачу горючей смеси и ее последующее эффективное сгорание. Принцип работы всех форсунок примерно одинаков, но в зависимости от типа мотора их конструкции рабочие характеристики различаются.

Статьи 31 января 2022 Что такое бензонасос автомобиля и как он работает

Конспекты 14 февраля 2022 Что такое гидрокомпенсаторы и почему они стучат

Изобретение форсунки как механизма распыления под давлением жидкости или порошка принадлежит российскому инженеру Владимиру Шухову [1]. В автомобильной промышленности их внедрение неразрывно связано с именем Рудольфа Дизеля и Роберта Боша, предложившего несколько типов впрыскивающих устройств.

Сегодня существует несколько видов форсунок, которые предназначены для разного впрыска и типов моторов. Но все они обеспечивают:

• дозировку топлива;
• распыление горючей смеси;
• экономичный расход топлива;
• снижение вредных выбросов.

Как работает форсунка

В самом простом варианте форсунка чем-то напоминает насос. Попадающее в нее топливо под высоким давлением подается в камеру сгорания в мелкодисперсном виде. Поэтапно процесс работы форсунки с электронным управлением выглядит следующим образом:

1. топливный насос подает бензин или дизель в канал форсунки;
2. электронный блок управления (ЭБУ) с помощью датчиков определяет правильное время для запуска и объем топлива для распыления;
3. когда ЭБУ активирует открытие запорного клапана, происходит впрыск.

Устройство форсунки

Все существующие сегодня форсунки различаются по конструкции и расположению. В уже устаревших моносистемах они размещаются возле дроссельной заслонки. При распределенном впрыске форсунки установлены на впускном коллекторе. Когда впрыск топлива осуществляется непосредственно в цилиндры, форсунки располагаются в головке блока по одной на каждый.

В самом общем варианте топливная форсунка состоит из:

• герметичного корпуса;
• сетчатого фильтра;
• запорного клапана или иглы;
• распылителя с одним или более сопел.

Виды форсунок

Форсунки для дизельных и бензиновых моторов — разные. Это связано с механизмом сжигания топлива в каждом из агрегатов. Их главное отличие в давлении — у дизельных моторов этот показатель намного выше.

Механические

Одни из самых простых видов, которые все реже применяются в конструкции автомобилей, как правило, дизельных. Работа механической форсунки основана на давлении топливной системы. В дизельных моторах за него отвечает пара насосов низкого (ТННД) и высокого давления (ТНВД). В момент подачи топлива создаваемое давление поднимает иглу и сопло открывается. Так происходит впрыск, после чего под давлением пружины игла вновь запирает сопло.

Электромагнитные

Используются в инжекторных моторах бензиновых автомобилей и дизелях. Конструктивно такая форсунка также состоит из корпуса, запорного клапана и сопла. Но привод осуществляется за счет магнитного поля. Для этого форсунка имеет электромагнит (обмотка в верхней части элемента) и якорь, который соединен с иглой.

Движение начинается, когда на обмотку подается напряжение. Алгоритм частоты и продолжительности импульса определяется электроникой. Создаваемое магнитное поле притягивает якорь к магниту, оказывая тем самым давление на пружину. В этот момент происходит открытие сопла и впрыск. Как только напряжение прерывается, пружина срабатывает и клапан закрывается.

Электрогидравлические

Конструкция электрогидравлических форсунок сложнее, в основе их работы лежит разница давления жидкостей. Топливо в таких форсунках подается сразу в две камеры — верхнюю и нижнюю. В исходном положении давление в них одинаковое и пружина удерживает иглу. При открытии электромагнитного клапана, давление в верхней камере падает, а топливо уходит «в обратку». Соответственно в нижней камере давление наоборот возрастает, благодаря чему игла поднимается и происходит впрыск.

Пьезоэлектрические

Конструкция такой форсунки повторяет электрогидравлическую, с тем различием, что за привод отвечает пьезоэлектрический элемент. По структуре это множество керамических пластин плотно спаянных между собой (их еще называют кристаллами). Под воздействием электрического напряжения они расширяются, воздействуя на запорный клапан в камере управления. В итоге давление над иглой падает и происходит впрыск.

Пьезоэлектрические форсунки отличаются исключительным быстродействием в сравнении с электромагнитными системами. В среднем открытие клапана в них происходит в четыре раза быстрее.

Насос-форсунка

Такие форсунки объединяют в себе сразу два устройства: распылитель и насос. Они предназначены для прямого впрыска и работают без ТНВД. Количество насос-форсунок всегда соответствует числу цилиндров — по одной на каждый. В них используется одноплунжерный насос, который приводит в действие распредвал. В зависимости от модели может использоваться электромагнитный или пьезоэлектрический клапан. Управляются насос-форсунки электронным блоком управления.

Причины неисправности форсунок

Как и любое механическое устройство, топливные форсунки подвержены износу и другим неисправностям. Они могут засоряться, если заливается некачественное топливо, подтекать из-за старения уплотнителей или треснуть. Некоторые элементы форсунок можно заменить или почистить, но в случае серьезных повреждений они требуют полной замены. Помимо самой форсунки выходить из строя могут электрические компоненты инжектора.

Если форсунка неисправна, это может вызвать:

• проблемы с запуском;
• повышенный расход топлива;
• потерю мощности;
• колебания холостого хода;
• повреждение каталитического нейтрализатора и сажевого фильтра.

Основные причины неисправности:

• засорение сетчатого фильтра из-за загрязненного топлива;
• плохо закрывающийся игольчатый клапан из-за мельчайших частиц грязи изнутри или отложений присадок;
• забитое выпускное отверстие;
• короткое замыкание в катушке;
• обрыв кабеля к блоку управления.

Когда промывать форсунки

Несмотря на то, что современные виды топлива содержат очищающие присадки, процесс сгорания по-прежнему грязный и приводит к накоплению побочных продуктов. Мусор в форсунки также может попасть, если у автомобиля ржавый топливный бак или неисправный топливный фильтр. Отверстия в распылителе форсунок крошечные, поэтому для их закупорки не требуется много времени.

Засоренные топливные форсунки имеют несколько симптомов. Наиболее очевидные — это пропуски зажигания, неровный холостой ход и «подпрыгивающая» стрелка тахометра. Кроме того, могут возникнуть проблемы с ускорением или двигатель может вообще не запуститься.

Промывку форсунок можно выполнять с их снятием и без. Для этого существует несколько способов:

• добавление в бензобак специальных чистящих средств;
• ультразвуковая чистка, которая требует снятия элементов;
• промывка на специальном стенде.

По словам экспертов, такие работы лучше проводить в автосервисе. Не стоит промывать форсунки ради профилактики, так как это несет риски их повреждения. «Например, они могут выйти из строя из-за агрессивных присадок в моющей жидкости, может повредиться соленоид из-за некорректных параметров тока и др», — говорит Александр Тихонов, продукт специалист по системам бензинового впрыска Bosch.

Почему форсунки льют

Выражение «льет форсунка» означает, что она пропускает топливо в момент, когда это не нужно. К этому, например, приводит нарушение герметичности одного из элементов, загрязнение фильтров или выход из строя топливного насоса.

Признаки льющих форсунок:

• запах бензина;
• проблемы с запуском двигателя;
• разбавленное масло.

Например, из-за протечки нижнего уплотнительного кольца на форсунке, топливо может попасть в цилиндр, где оно будет просачиваться через кольца и в конечном итоге смешиваться с моторным маслом. Разжижение масла чревато перегоранием стенок цилиндров, повреждением подшипников двигателя и даже его полным разрушением.

«Работа форсунок связана с горючими жидкостями (бензин), высоким напряжением и высоким давлением топлива. Также некоторые форсунки требуют специального инструмента для их правильной установки, особенно при монтаже непосредственно в блок цилиндров», — поясняет Александр Тихонов.

Почему стучат форсунки

Чаще всего форсунки стучат из-за излишней дозы топлива, которое подается в цилиндр. Лишний звук может возникать по причине износа распылителей или плохо отрегулированного топливного оборудования.

Несмотря на то, что дизельные моторы изначально шумные, стук форсунок выделяется из общего акустического потока. Он похож на стрекот или цокание, которое исходит из верхней части двигателя. Его интенсивность и сила могут указывать на степень проблемы, поэтому при любых подозрениях на неисправность лучше обратиться за диагностикой на СТО.

Когда нужно менять форсунки

У каждой форсунки свой срок службы, который определяется производителем. В среднем он составляет не менее 100 тыс километров пробега, хотя на практике зависит от условий эксплуатации. Чтобы продлить срок службы форсунок достаточно соблюдать два правила: заправляться топливом на проверенных АЗС, а также регулярно проводить обслуживание топливной системы.