Какие высказывания по назначению двухпружинных форсунок корректны

Особенности работы топливной аппаратуры дизеля с двухступенчатой системой подачи топлива в цилиндр Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Савастенко Андрей Александрович, Степанова Мария Евгеньевна

Работа посвящена исследованию ступенчатого впрыскивания топлива и изучению конструкции двухпружинных форсунок в дизельном двигателе. Известно, что предварительное одноразовое впрыскивание топлива в дизелях способствует снижению шума, но при этом отмечается увеличение выбросов сажи. В статье рассмотрена конструкция форсунок с двумя иглами, применение которых является обоснованно перспективным и эффективным на дизелях отечественного производства.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Operation features of two-stage injection proces in diesiel fuel system

This work is dedicated to phase fuel injection research and double-spring injectors of diesel engines design analysis. It is known that preliminary fuel injection in diesel engines leads to noise reduction but at the same time soot emission increase noted. Article contains design analysis of injectors with two needles, application of which is perspective and effective in domestic diesel engines.

Текст научной работы на тему «Особенности работы топливной аппаратуры дизеля с двухступенчатой системой подачи топлива в цилиндр»

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ТОПЛИВНОЙ АППАРАТУРЫ ДИЗЕЛЯ С ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ СИСТЕМОЙ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ЦИЛИНДР

А.А. Савастенко, М.Е. Степанова

Кафедра теплотехники и тепловых двигателей Инженерный факультет Российский университет дружбы народов Подольское шоссе, 8/5, Москва, Россия, 113093

Ключевые слова: автомобиль, впрыскивание, датчик, дизель, отработавшие газы, топливо, топливоподача, форсунка.

Критериями совершенства топливоподачи являются показатели экономичности, эффективности, шумности работы, динамичности транспортного средства, а также надежности пуска, выбросов токсических компонентов с отработавшими газами и дымности и соблюдение ограничений по давлению в цилиндре, тепловым нагрузкам, температуре газов перед турбиной.

Обобщенно функции топливоподающей аппаратуры (ТПА) изложены в учебнике для вузов [1. С. 456]. Некоторыми особенностями современных систем топ-ливоподачи как с электронным, так и с механическим управлением имеющих достоинства по сравнению с ТПА традиционного типа, являются:

— обеспечение гибкого регулирования цикловой подачи;

— обеспечение минимальной неравномерности подачи по цилиндрам или, напротив, оптимальной неравномерности подачи и угла опережения впрыскивания (УОВ) топлива для каждого цилиндра в соответствии с его особенностями конструкции, изготовления и текущего технического состояния;

— оптимальное регулирование УОВ в соответствии с режимом работы дизеля;

— автоматизация пуска, необходимое обогащение при пуске, выключение подачи на принудительном холостом ходу, регулирование на переходных режимах;

— отключение цилиндров и циклов на холостых ходах и частичных режимах;

— оптимальное регулирование давления и характеристики впрыскивания;

— осуществление двухстадийного или многостадийного впрыскивания, в том числе, с минимальной устойчивой запальной порцией, с регулируемым интервалом между впрысками;

— обеспечение дополнительных впрыскиваний (после основных) для разогрева нейтрализатора DENOX на частичных режимах работы дизелей.

Некоторые из перечисленных требований могут обеспечить двухпружинные форсунки, применяемые в некоторых современных дизелях автотракторного назначения.

Двухпружинные форсунки начали выпускаться фирмой Bosch для автомобильных дизелей как с открытыми, так и с разделенными камерами сгорания (КС) и частотой вращения от 3000 об/мин до 4500 об/мин (БМВ, «Фольксваген», «Мерседес» и др.). Схемы двухпружинных форсунок Bosch для дизелей с неразделенными КС представлены на рис. 1. В дальнейшем к производству форсунок с двухстадийной подачей топлива перешли также японские фирмы Toyota, Isuzu, Nissan и Mitsubishi. Конструктивные схемы этих двухпружинных форсунок несколько отличаются от западно-европейских Bosch.

Двухпружинные форсунки (см. рис. 1) призваны обеспечить ступенчатость переднего фронта характеристики впрыскивания за счет более быстрого открытия иглы 12 по первой пружине 3, запирающей ее через тарель 4 и шток 7. При дальнейшем повышении давления игла выбирает зазор между верхним торцом и поднутрением в нижнем торце втулки 11. Тогда через нее и тарель 8 игла сжимает вторую пружину 6. Ход по второй пружине ограничивается упором буртика втулки 11 в проставку 10.

Ход иглы по превой пружине 0,04—0,07 мм, по второй — 0,25—0,28 мм, давление начала впрыскивания по первой — 20—22 МПа, второй — 36—42 МПа. Регулировка затяжки пружин обеспечивается шайбами 2 и 5. Попытки обеспечить ступенчатость характеристики впрыскивания в целях снижения выбросов N0^

Рис. 1. Двухпружинные форсунки R/Bosch:

а) 2—4-го цилиндров; б) 1 -го цилиндра; в) датчик подъема иглы; г) проставка с механизмом последовательного включения пружин

как показывают результаты расчетов подачи, при упомянутых параметрах форсунки не удаются: ступенчатость исчезает на больших нагрузках и при п > 3000 об/мин (рис. 2). Поэтому такие задачи сейчас не ставят.

6 8 10 12 14 16 Фкул град

Рис. 2. Давления впрыскивания при подаче ТНВД VE через двухпружинную форсунку: дц = 10 мг при пкул = 500 и 2100 1/мин

Для ТПА с электронным управлением выпускаются двухпружинные форсунки с датчиком 14 подъема иглы (см. рис. 1 б, в). В этом случае удлиненная штанга 4 является подвижным сердечником 16 индукционного датчика. Успокоитель 15 радиальных биений препятствует образованию шумов сигнала. Форсунка остается малогабаритной: диаметр иглы — 4 мм, носика распылителя — 7 мм, накидной гайки — 17 мм, канала в корпусе 1—1,2 мм.

К негативным свойствам двухпружинных форсунок относят потери напора в запорном конусе и усиление зависимости режимов работы дизеля на давление впрыскивания. Сегодня реальным достоинством форсунки является значительное снижение шумности работы дизеля на холостом ходу и малых нагрузках.

Организация двухстадийной и многостадийной подач является одним из способов формирования заданной характеристики впрыскивания. В современных системах ТПА с электронным управлением используются до 5—7 впрысков за цикл топливоподачи, при этом не возникает проблем с управлением и работой форсунок. Каждый впрыск из множества управляется индивидуально и заканчивается посадкой иглы. Это позволяет сформировать единую универсальную программу управления мини-впрыском, повысить стабильность цикловых подач.

Организация двухстадийного впрыскивания стала легкодоступной для промышленных систем аккумуляторного типа Common Rail ^R).

Подача двух раздельных управляющих импульсов на пьезо- или электромагнитную форсунки позволяет снизить шумность и выбросы оксидов азота NOx. Общеизвестно, что сгорание запальной порции топлива увеличивает давление и температуру воздуха в цилиндре, уменьшая задержку воспламенения и жесткость сгорания основной подачи топлива (см. рис. 3, 4).

Этот эффект особенно ощутим на частичных нагрузках и низких частотах вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания (ДВС), так как тепловое состояние заряда здесь ниже [2]. Это имеет особое значение для двигателей с изношенной цилиндро-поршневой группой.

-30 -20 -10 0 10 УПКВ, град ЮОО 2000 3000 п, об/мин

Рис. 3. Давление в цилиндре и скорость Рис. 4. Зона рационального использования

тепловыделения в дизеле JTD Alfa Romeo 156 двухфазной подачи и достигаемое

при однофазной и двухфазной подаче снижение шума (-3—8 дБ) в дизеле

JTD Alfa Romeo 156

Для режимов холостого хода и частичных нагрузок запальная порция топлива должна быть весьма малой, чтобы избежать ухудшения экономичности и увеличения выбросов сажистых частиц (рис. 5) [2].

Дымность, уд. Bosch

3 4 5 6 NOx, г/кВт-ч

Рис. 5. Дымность отработавших газов дизеля с МЦил = 30—50 кВт, n = 2000 1/мин, Ракк = 80 МПА:

1) однофазный впрыск; 2) двухфазный впрыск, продолжительность запального впрыска 1,8 град УПКВ; 3) то же с продолжительностью 2,8 град.

Двухстадийный впрыск улучшает протекание рабочих процессов на режимах холодного пуска, на холостом ходу; сокращается выброс углеводородов как на установившихся, так и на переходных режимах работы (рис. 6) [2. С. 176].

Системы впрыскивания дизельного топлива с электронным управлением приобретает наибольшую популярность в настоящее время. Они устанавливаются как на легковой, так и на грузовой автомобильный транспорт, эксплуатирующийся в условиях мегаполиса, и отвечают требованиям Евро 3 — Евро 5.

Для автомобильного транспорта и тракторных дизелей, находящихся в эксплуатации в труднодоступных по обеспечению качественным горючим районах, эти системы не подходят. Они очень требовательны к степени очистки дизельного топлива и качеству моторных масел.

Рис. 6. Время запуска дизеля JTD при температуре воздуха -15 °С при различных законах впрыска топлива

Альтернативой аккумуляторным системам CR с электронным управлением здесь могут послужить некоторые типы традиционных механических систем ТПА с двухстадийным процессом подачи топлива. В частности, фирма «Nippon Denso» устанавливает на топливный насос высокого давления (ТНВД) типа VE специальное устройство, обеспечивающее создание предварительной дозы топлива, подаваемой в цилиндр. Описание данной системы подробно описано в работе [3]. Исследование процессов в топливной аппаратуре проводилось на безмоторном топливном стенде КИ-15711 в лаборатории кафедры теплотехники и тепловых двигателей РУДН. Испытания носили сравнительный характер. Исследовался ТНВД распределительного типа VE 4/10 F 2100 RND 498 с узлом предварительного впрыскивания и без него. Форсунка оснащалась датчиком скорости подъема иглы распылителя. Расход топлива через форсунку измерили объемным способом с помощью мерных мензурок с делением 1 мм , установленных на стенде. В качестве датчиков давления использовался пьезодатчик Т-6000. Пьезодатчик давления работал в комплекте с измерительно-вычислительным комплексом ИВК «ДВС». В качестве контролирующей аппаратуры использовался светолучевой осциллограф, с помощью которого визуально наблюдались давления у штуцера форсунки и скорости иглы.

Результаты эксперимента на измерительно-вычислительное устройство выводились в виде массивов данных и сохранялись в ПЭВМ. При обработке массива скорости иглы распылителя определялось перемещение иглы путем интегрирования по углу поворота вала насоса (рис. 7, 8).

Л — без узла о — с узлом

Рис. 7. Законы подачи топлива без узла и с узлом предварительной подачи топлива

О 500 1000 1500 2000 п, 1/мин

Рис. 8. Динамичность процесса топливоподачи с узлом подачи предварительной дозы и без него

В результате экспериментов с углом предварительного впрыскивания снижается динамика процесса топливоподачи вначале впрыскивания; с увеличением частоты вращения динамичность впрыскивания снижается более интенсивно.

Проведенные исследования показывают целесообразность применения устройств для подачи предварительных доз топлива в системах с ТНВД распределительного типа.

Японская фирма Zexel, производящая топливную аппаратуру по лицензии фирмы Bosch, выпускает кулачковую шайбу с двойным выпуклым профилем для ТНВД типа VE. Двойной профиль позволяет организовать двухстадийный впрыск для обычных, однопружинных форсунок. Фирма гарантирует бесшумную работу дизеля на режимах холостого хода и частичных нагрузках, а также более устойчивую работу дизеля 4М40Т (Mitsubishi Pajero) на холостом ходу.

Данные устройства не изменяют в целом конструкцию ТНВД существующих дизелей, но требуют больших технологических затрат на выполнение профильных элементов.

С этой точки зрения, наиболее выгодным является применение двухпружинных форсунок для организации двухстадийной подачи топлива в цилиндр дизеля. Данные форсунки можно перерегулировать на любые давления как по первому впрыскиванию предварительной дозы топлива, так и по второму — основному — впрыскиванию. В этом состоит универсальность применяемых форсунок для различных дизелей. Примером служат форсунки автомобиля Toyota Land Cruiser с дизелем 1HD-FT и 1HD-FTE.

Таким образом, проведенные исследования ступенчатого впрыскивания топлива и существующих конструкций двухпружинных форсунок автомобильных дизелей говорят об эффективности данных систем в эксплуатации и перспективах применения их на дизелях отечественного производства.

[1] Ефимов С.И., Иващенко Н.А., Ивина В.И. и др. Двигатели внутреннего сгорания: Системы поршневых и комбинированных двигателей». 3-е изд. перераб. и доп. / Под общ. ред. А.С. Орлина. — М.: Машиностроение, 1985.

[2] Грехов Л.В. Топливная аппаратура с электронным управлением дизелей и двигателей с непосредственным впрыском бензина: Учебно-практическое пособие. — М.: Легион-Автодата, 2001.

[3] Савастенко А.А., Кузяков В.В., Девянин С.Н. Исследования ступенчатой подачи топлива ТНВД фирмы «Nippon Denso» // Вестник РУДН. Серия «Инженерные исследования». — 2003. — № 1. — С. 74—78.

OPERATION FEATURES OF TWO-STAGE INJECTION PROCES IN DIESIEL FUEL SYSTEM

A.A. Savastenko, M.E. Stepanova

Department of heating engineers and heat engines Faculty of Engineering Peoples’ Friendship University of Russia

Podolskoe shosse, 8/5, Moscow, Russia, 113093

Key words: car, injection, sensor, diesel, exhaust gases, fuel, fuel supply, injector.

Участок восстановления форсунок Common Rail. Версия 2018 года.

Концепцию создания участка по ремонту ТНВД и форсунок Common Rail на примере нашего предприятия (ООО Автомодерн, г. Могилев) можно изучить тут !

Информацию о добровольном страховании профессиональной ответственности организаций автосервиса можно прочитать тут !

C классификацией оборудования для проверки и испытания компонентов дизельной топливной системы, выпускаемого компанией Hartridge можно ознакомиться тут !

При ремонте топливные агрегаты проходят несколько стадий. Это входной контроль, подготовка к ремонту, дефектовка, разборка агрегата, замена необходимых узлов, сборка, выходной контроль. Ниже рассмотрим, при помощи какого оборудования и инструментов можно выполнить этот комплекс работ.

1. Входной контроль (проверка).

Первым шагом при приеме форсунок в ремзону является входной контроль, или другими словами проверка текущего состояния поступившей форсунки. На этом шаге СТО должно определить, требует ли форсунка ремонта, и в случае положительного ответа, согласовать ремонт с клиентом. Важным моментом является возможность установки в стенд грязной форсунки, без предварительной очистки, которая занимает время.

Для проверки состояния форсунки чаще всего используются простые и относительно недорогие стенды. Наиболее популярными на рынке являются Bosch EPS118, Hartridge IFT-70, Delphi YDT-35 (этот стенд так же выпускает компания Hartridge). Эти стенды умеют оценить налив форсунки в разных режимах, обратку и электрическое сопротивление форсунки. Подчеркиваю, речь идет об оценке этих параметров, для ремонта эти стенды не годятся, точность и функциональность недостаточны для осуществления выходного контроля после ремонта. У каждого стенда есть свои плюсы и минусы. Из плюсов EPS118 умеет печатать результаты проверки на принтер (остальные не имеют такой функции), IFT-70 – очень надежный стенд, который сложно повредить грязью из форсунки (мензурочная система измерения) и который имеет ряд дополнительных опций (ультразвуковая мойка, проверка механических и двухпружинных форсунок), YDT-35 – самый дешевый, но имеет неплохой функционал для своей цены (цена вопроса 6-9 тысяч евро).

На этапе входного контроля обычно выносится вердикт на уровне «живая/неживая».

Для проведения входного контроля многие СТО используют ремонтные стенды (более точные и функциональные). Однако при таком подходе следует либо проводить предварительную очистку инжекторов, либо быть готовым к возможному засорению мерительной группы стенда с последующим дорогостоящим ремонтом. Обычно использование более продвинутых стендов на этом этапе занимает больше времени и увеличивает амортизацию оборудования.

2. Подготовка к ремонту.

Это простая стадия, заключается в очистке форсунок. Однако стадия крайне важная, форсунка не прошедшая ультразвуковую очистку способна повредить стенд! Особенно это актуально для грузовых форсунок. Для проведения процедуры требуется ультразвуковая ванна. Они бывают разных размеров и качества, одним из топовых вариантов является оборудование Hartridge, мойки очень хорошие, но дорогие. На рынке можно поискать альтернативы, только надо учитывать, что не все мойки одинаково хорошо очищают.

3. Ремонт.

Эта стадия включает в себя разборку, дефектовку, замену необходимых узлов и последующую сборку.

Важно понимать, зачем владелец СТО должен инвестировать в оборудование для сборки-разборки инжекторов, и какое оборудование имеет смысл покупать. И в этом аспекте важно понимать отличие процесса ремонта у инжекторов разных производителей.

На сегодняшний день форсунки Common Rail выпускают 4 производителя: Bosch, Delphi, Continental/VDO и Denso. У них есть особенности регулировки при ремонте, которые мы рассмотрим чуть подробнее.

Bosch

Наиболее распространенный производитель (70% рынка). Форсунка Bosch состоит из нескольких деталей, регулировка проводится подбором соответствующей детали нужного размера (размеры отличаются). Ключевым моментом является регулировка воздушного зазора между компонентами для корректной работы форсунки. При отсутствии специального инструмента процесс ремонта выглядит следующим образом:

собрали форсунку, поставили на стенд. Проверили – какие-то параметры не в норме. Сняли со стенда – разобрали. Поменяли нужную шайбу на более толстую/тонкую. Собрали – поставили на стенд. Если не угадали – форсунка не в параметрах. Опять сняли, разобрали, поменяли детальку. И так до достижения результата.

Однако имеется специальное оборудование, которое позволяет замерять физические зазоры в форсунке в процессе сборки. При наличии базы данных размеров форсунка собирается правильно с первого раза. Это существенно ускоряет процесс ремонта и уменьшает амортизацию стенда.

Примером такого оборудования, которое мы успешно используем на нашем топливном участке, является регулировочный комплект T-TEX CRI300. Видео о работе этого оборудования можно посмотреть на сайте производителя, вживую можно ознакомиться на нашем дизельсервисе в Минске.

Delphi

Форсунки Delphi, с одной стороны, проще в ремонте, чем Bosch, с другой — сложнее. Ремонт форсунки заключается в замене клапана и распылителя без регулировки. Регулировка форсунки проводится уже после сборки, путем установки на специальный стенд и последующей кодировки (авторизованный стенд (CRI-PC) после ряда тестов (от 150 до 500 точек измерений) присваивает конкретной форсунке уникальный корректировочный код, который впоследствии прописывается в блок управления двигателем автомобиля для того цилиндра, в котором установлена эта форсунка. Это позволяет блоку управления управлять работой форсунки так, как будто она полностью соответствует параметрам новой форсунки).

С учетом этого для сборки форсунки нет нужды использовать различные приспособления для измерения геометрических размеров. Тем не менее, технология производителя предписывает использовать специальный стапель для сборки форсунки, который позволяет осуществить предварительное сжатие инжектора перед закручиванием гайки распылителя. Усилие сжатия – 3000 бар, без него есть высокая вероятность повредить обратный клапан при монтаже.

Топливным системам этого производителя у нас посвящена отдельная статья.

Производитель для своих инжекторов из ремонтных запчастей дает только распылители и гайки для них, и то не для всех типов форсунок. С учетом того, что все форсунки VDO – это пьезофорсунки, никаких других регулировок не предусмотрено. Таким образом, ремонт инжектора VDO сводится к замене распылителя и гайки в тех случаях, когда это необходимо. При этом требуется динамометрический ключ, знание углов затяжки гайки и стенд с тест-планами для таких форсунок для осуществления контроля после ремонта.

Denso

Касательно форсунок Common Rail этого производителя следует понимать, что оригинальных запчастей от производителя на рынке нет, технология ремонта предоставляется только СТО DENSO, авторизованным по ремонту таких инжекторов, причем таких СТО на территории бывшего СССР ровно одна, в Москве. Причем даже таким сервисам запчасти и технологии ремонта предоставляются далеко не для всех инжекторов, а только для некоторых артикулов.

Таким образом, все ремонтируют форсунки Denso с использованием запасных частей сторонних производителей. У разных производителей запчасти отличаются по качеству и цене.

Ремонт таких форсунок, так же как и у BOSCH, подразумевает регулировку геометрическими размерами деталей (со своими особенностями, конечно же). Для измерения нужных размеров как вариант можно использовать дополнительную оснастку для комплекта T-TEX CRI330 (артикул DEN101), это новинка 2017 года.

С учетом вышесказанного, для ремонта форсунок Common Rail требуется комплект ключей (иногда специфических), специальный стапель для сборки/разборки, спецоснастка для измерения геометрических размеров, воздушных зазоров, хода анкера и тп., микроскоп, базы данных. Обычно все это включено в состав специализированных комплектов, таких как T-TEX CRI330.

Безусловно, важным моментом при сборке инжекторов является обеспечение чистоты помещения и места сборки. Все производители при авторизации сервисов по ремонту инжекторов Common Rail в обязательном порядке требуют наличие либо специализированного оборудования, либо отдельной комнаты с обеспечением вентиляции и очистки воздуха по определенным стандартам.

4. Выходной контроль.

После того, как форсунка собрана, нужно убедится в том, что ремонт проведен успешно и выдать подтверждение в виде протокола испытаний отремонтированной форсунки клиенту.

Для этого необходимо использовать какой-нибудь стенд, который умеет проверять форсунку в различных режимах, корректно измерять результаты работы форсунки и формировать отчет об испытаниях с последующей его печатью на бумажном носителе.

Такие стенды являются наиболее дорогостоящим оборудованием в ремонтной зоне. Стоимость некоторых стендов превышает 100 000 евро. Такие затраты могут быть целесообразны для авторизованных дизельцентров, но подавляющее большинство небольших или вновь создаваемых сервисов не готово на такие инвестиции. Так что же выбрать, чтобы не очень дорого, но функционально было?

Три года назад в сегменте стендов по цене от 15000 до 30000 евро были представлены в основном китайскими, российскими, украинскими, итальянскими и турецкими производителями. Все эти стенды имеют схожий функционал и некоторые ноу-хау (например, кодировка инжекторов по собственному алгоритму, отличному от алгоритма оригинального производителя). Безусловные лидеры в производстве стендов (Bosch и Hartridge) были нацелены на сектор авторизованных СТО, где размер инвестиций имеет вторичное значение. Из стендов этих производителей в рассматриваемом ценовом сегменте на рынке имелся только Bosch EPS200. Однако в последние годы тенденция изменилась, лидеры теперь тоже конкурируют со сторонними, зачастую откровенно слабыми производителями.

Субъективно хотелось бы остановиться на следующих альтернативах:

Стенд Bosch EPS 205

Это разработка компании Bosch, которая собственно и является производителем основной части форсунок Common Rail. С учетом этого стенд предлагает самые правильные тестпланы на все инжектора Bosch, умеет проверять пьезофорсунки, подтверждать IMA код, имеется возможность создавать собственные тестпланы, печатать результаты. Качество Bosch. Серьезный продукт. Цена около 25000 евро.

Разработка компании Hartridge 2017 года. По функционалу похож на EPS205. На сегодняшний день не умеет подтверждать IMA код пьезофорсунок (в разработке), имеет большое количество готовых тестпланов для форсунок всех производителей (регулярно пополняются изготовителем), имеется возможность создавать свои тестпланы, умеет печать протокол испытаний. Продукт от ведущего мирового производителя стендов. Ориентировочная цена 18000 евро.

Оборудование «Поток»

Очень интересный и перспективный производитель оборудования для ремонта дизельной топливной аппаратуры. Собственного стенда пока не имеет (в разработке), однако предоставляет все для апгрейда существующих стендов. Фактически если имеется любой стенд для проверки топливной аппаратуры (старый, китайский, мензурочный – не принципиально), его можно дооснастить для полноценной и комфортной работы с системами Common Rail или другими дизельными топливными системами. Имеется собственная безмензурочная система измерения, программное обеспечение с множеством тестпланов, источники сигналов для управления топливными агрегатами, cambox для насос-форсунок, возможность кодирования форсунок.

Вышеуказанное оборудование отлично справляется с задачами выходного контроля. Однако на базе такого оборудования не получится получить официальную авторизацию от производителей по ремонту топливных систем. Авторизованные решения требуют куда больших затрат.

В заключение хотелось бы особо отметить, что основным активом любого нормального дизельного сервиса являются квалифицированные сотрудники. Не забывайте повышать квалификацию своих топливщиков и проводить обучение новых сотрудников. Технологии не стоят на месте, актуальный уровень знаний – это ключ к успеху.

Наша компания занимается как ремонтом топливной аппаратуры, так и поставкой и обслуживанием соответствующего оборудования и инструментов. Мы так же имеет собственный учебный центр в Минске. Если у Вас есть интерес в создании нового предприятия по ремонту дизельной топливной аппаратуры, имеется желание ознакомится с действующим сервисом и получить наши рекомендации по развитию существующего участка, или у вас есть необходимость пройти обучение по топливной аппаратуре – звоните, мы всегда рады новым знакомствам и взаимовыгодному сотрудничеству!

Замена и диагностика форсунок

Akcii nashego avtoservisa

Форсунки являются элементом системы питания двигателя внутреннего сгорания и представляют собой распылители топлива (бензина или дизельного) и одновременно его дозаторы – под управлением контроллера системы впрыска.

Другие названия

Форсунка – это перевод английского термина injector. Соответственно, в русском прочтении форсунка часто именуется «инжектором».

Назначение форсунок

Форсунка в современной системе впрыска является не просто топливным распылителем, но выполняет важную функцию дозирования. Цикловая подача для конкретного цилиндра определяется контроллером системы впрыска (на основании информации с многочисленных датчиков). Он же отправляет на форсунку управляющий импульс. Продолжительность этого импульса равна времени открытия форсунки. Если знать проходное сечения носика распылителя и время подачи топлива, то при неизменной разнице давления (между давлением топлива в форсунки и давлением воздуха во впускном трубопроводе) порция топлива, поданная форсункой, будет иметь однозначную зависимость от длительности открытия форсунки.

На этом принципе строиться весь алгоритм электронного управления бензиновым двигателем. Постоянный перепад давления организуется путём точного поддержания давления топлива (для этого рампа с форсунками имеет регулятор давления) — см. диагностика и ремонт топливной системы. А перед впускным трубопроводом обязательно имеется ресивер с большим внутренним объёмом для сглаживания пульсаций потока во впускной системе.

Электромагнитная форсунка бензинового двигателя, по сути,представляет собой единый клапан. Топливо проходит сквозь форсунку, попутно охлаждая электромагнит. А при подаче импульса от контроллера электромагнит втягивает в себя сердечник, соединённый с подъёмным клапаном. Игла форсунки поднимается и топливо распыляется.

Дизельные форсунки старой конструкции имеют подпружиненную запорную иглу. Когда давление топлива становится больше усилия пружины, последняя поднимается, и топливо распыляется через носик с несколькими сопловыми отверстиями. Нужное давление создаёт механический ТНВД (топливный насос высокого давления), который определяет и цикловую подачу топлива. В насос-форсунках плунжерная пара ТНВД и сама распыляющая форсунка объединены в одном корпусе.

Современные дизельные двигатели (к примеру,системыcommonrail) имеют форсунки, схожие по конструкции с бензиновыми. Они также управляются электромагнитом (или пакетом пьезокристаллов, быстродействие которых гораздо выше), а ТНВД создаёт необходимое давление в системе. Но не дозирует впрыскиваемое топливо (цикловая подача определяется контроллером, регулирующим продолжительность открытия дизельных форсунок)

«Симптомы» неисправности форсунок

Признаками неисправности инжекторов являются те или иные нарушения в работе двигателя, связанные с ошибками дозирования топлива. Когда цикловая подача, рассчитанная контроллером, не совпадает с фактически впрыснутым топливом (к примеру, при засорении распылителя форсунки), двигатель работает неустойчиво – особенно на холостом ходу.

Причиной загрязнения форсунок может быть некачественное топливо (для бензиновых двигателей). А для дизельных инжекторов возможно закоксовывание отверстий распылителя под действием высокой температуры в цилиндре. Кроме того, форсунка может засориться и от попадания посторонних частиц, внесённых с топливом (в том числе при его плохой фильтрации пришедшим в негодность фильтром тонкой очистки)

Диагностика и ремонт бензиновых и дизельных форсунок

Для восстановления нормальной работы форсунок требуется их промывка. Эта процедура удаляет имеющиеся загрязнения, препятствующие нормальному распылению топлива. Если диагностика форсунок бензинового двигателя (или диагностика форсунок дизельного двигателя) выявила их загрязнение, необходимо прибегнуть к промывке, которая может быть осуществлена:

при помощи специальных «моющих» составов, добавляемых к топливу;
с помощью оборудования непосредственно на двигателе (без демонтажа форсунок);
снятием форсунок и очисткой на ультразвуковом стенде

Самый простой и доступный способ диагностики топливных форсунок – периодическое (приблизительно раз в 3 тыс. км) использование моющих присадок. Дополнительный плюс их применения – промывка не только форсунок, но и топливопроводов и прочих деталей системы питания. Однако такой способ следует рассматривать как профилактическую меру А его эффективность сильно зависит от качества присадок и условий эксплуатации автомобиля (при «жёстких» условиях присадки не помогут удалить значительные загрязнения!)

Следует учесть, что удаления стойких загрязнений с помощью присадок может вызвать обратный эффект! Когда значительное количество вымываемого шлама из топливных магистралей устремиться к форсункам – и окончательно засорит их распылители (или полностью выведет из строя!)

Очистка форсунок на специальном стенде (без снятия с двигателя) требует работы двигателя на особой жидкости – «промывочном топливе» (сольвенте). Процедура очистки выглядит так: отключается топливный насос двигателя, подающая и обратная магистрали. Подающий топливопровод при этом соединяется с промывочной установкой, которая подаёт сольвент из собственной ёмкости под рабочим давлением. Цикл очистки заключается в работе двигателя на различных режимах: 15 мин на холостом ходу, затем остановка для растворения загрязнений, далее вновь запуск двигателя и 15-ти минутная работа на режимах с переменной частотой вращения – вплоть до номинальной. Заключительный этап – обратная сборка топливной аппаратуры и короткая работа двигателя в обычном режиме. Подобная процедура очистки должна проводиться регулярно (через 40-60 тыс. км пробега)

Очистка форсунок на ультразвуковой установке –это крайняя мера,когда иные способы очистки инжекторов уже не дают результата. При ультразвуковой очистке форсунки (снятые с двигателя) погружаются в специальный раствор и подвергаются воздействию ультразвука, «разбивающего» даже самые стойкие загрязнения. Помимо собственно очистки, ультразвуковой стенд позволяет провеститочную диагностику дизельных форсунок – с определением их производительности и качества распыления топлива.

Следует отметить, что диагностика бензиновых форсунок проводится аналогично – теми же средствами и в те же периоды. Единственное отличие – бензиновые форсункине подвержены риску закоксовывания (в отличие от дизельных они установлены во впускном трубопроводе, где температура и давление далеко не столь высоки, как в цилиндре). И загрязнение бензиновых форсунок – это следствие применение некачественного топлива и/или засорения топливных фильтров.

Ремонт топливных форсунок современных двигателей чаще всего не предусмотрен. И электромагнитные, и пьезомеханические форсунки должны заменяться новыми – если очистка не позволяет восстановить их нормальную работоспособность

Дополнительно

Диагностика форсунок дизеля, как и диагностика насос-форсунок – важнейшая мера для обеспечения низкой токсичности отработавших газов. Такое неприятное явление, как дымный выхлоп (при работе двигателя с высокой нагрузкой) является прямым следствием неправильного действия форсунок. Для инжекторов старых конструкций (с подпружиненной иглой) самый важный параметр – усилие подъёма иглы. В сочетании с правильной настройкой ТНВД это обеспечивает минимальные нарушения дозирования и распыления топлива. А значит, максимальную экономичность и мощность двигателя при низкой токсичности.

Таким образом, наряду с диагностикой форсунок на стенде следует проводить диагностику ТНВД (и форсунок – совместно). В противном случае,исправные форсунки (при неотрегулированном ТНВД) всё равно быстро выйдут за границу рабочих параметров.

Для современных пьезофорсунок дизелей регулировка не предусмотрена. Однако очистка носика распылителя (который может иметь до восьми концентрически расположенных отверстий) также является важной процедурой текущего обслуживания топливной системы

Ресурс форсунок

Ресурс составляет не менее 200 тыс. км (для бензиновых форсунок) и 90-100 тыс. км пробега – для дизельных. Хотя эти цифры могут значительно уменьшиться при неправильной эксплуатации двигателя. И/или применении некачественного топлива. Состояние фильтров тонкой очистки, как и своевременный переход на летнее/зимнее топливо (особенно для дизельных двигателей!), во многом предопределяет ресурс такого важного инструмента дозирования и распыления топлива, как форсунки

Совет:

При замене форсунок на дизельном двигателе рекомендуется проводить работу для каждого цилиндра. Дело в том, что равномерность работы цилиндров – один из ключевых факторов нормального функционирования двигателя. А новая и старая форсунки в разных цилиндрах – прямой путь к нарушению этой равномерности. Кроме того, замена форсунок «по одной» ведёт к необходимости разбирать двигатель каждый раз – что вряд ли можно назвать «экономией».

Следует отметить, что замена форсунок на бензиновом двигателе – процедура гораздо более простая, чем для дизеля. «Бензиновые» форсунки вставлены в топливную рампу и удерживаются в ней за счёт преднатяга от специальных резиновых колец. Снятие форсунок не представляет труда – нужно лишь отключить топливную рампу и стравить давление (попутно застраховавшись от разлива бензина!).

А вот для бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива инжекторы устанавливаются в каждом цилиндре (как в дизеле). Процедура замены форсунок двигателя с непосредственным впрыском должна осуществляться столь же тщательно, как и для дизеля!

Интересные факты

Часто встречающийся термин «замена форсунок инжектора» не совсем корректен. Ведь «инжектор» – это и есть форсунка (русское прочтение английского терминаinjector). Хотя под «инжектором» может пониматься вся система впрыска автомобиля. Тогда расшифровка указанного термина будет правильной: «замена форсунок системы впрыска»

Важно не ошибиться!

Эксплуатация автомобиля с неисправными форсунками либо вовсе невозможна (нет подачи топлива) либо отличается нарушением работы двигателя (из-за серьёзных сбоев в дозировании топлива). При этом ухудшаются не только показатели двигателя (мощность, экономичность, токсичность, приёмистость и пр.), но и повышается нагарообразование в цилиндре. Несгоревшее топливо (при «дребезге» или подтекании засорённых форсунок) смывает масляную плёнку со стенок цилиндра, разжижает масло в картере двигателя и сокращает его ресурс. Всё это приводит к необходимости дорогостоящего ремонта, по сравнению с которойцена своевременной диагностикифорсунок – сущие «копейки»!

Ремонт и замена топливной системы цены

Топливная система
Замена бензобака	от 1 000 руб.
Замена воздушного фильтра	от 200 руб.
Замена доп. топливного фильтра	от 500 руб.
Замена топливного датчика	от 800 руб.
Замена топливного насоса	от 1 000 руб.
Замена топливного фильтра	от 500 руб.
Замена топливной трубки	от 500 руб.
Замена шланга	от 500 руб.
Устранение неисправностей	от 200 руб.
замена инжектора	от 1 000 руб.
замена топливного фильтра	от 500 руб.
замена топливной системы	от 1 000 руб.
промывка инжектора	от 1 000 руб.
чистка форсунок	от 1 000 руб.

Bosch EPS 100

Ориентированный на будущее и практичный Диагностика и регулировка давления открытия форсунки Анализ формы и распыленности струи (картинка струи) Проверка на наличие утечек в распылителях и «дребезга» одно- и двухпружинных форсунок, ступенчатых форсунок и форсуно.

Преимущества и специальные предложения

Ориентированный на будущее и практичный

Диагностика и регулировка давления открытия форсунки
Анализ формы и распыленности струи (картинка струи)
Проверка на наличие утечек в распылителях и «дребезга» одно- и двухпружинных форсунок, ступенчатых форсунок и форсуночных узлов насос-форсунок

Высокая производительность

Сниженная погрешность измерений (+/- 2.4 бар) благодаря высокой точности считывания показаний манометра
Вибрации на холостом ходу двигателя могуть быть устранены благодаря высокоточному анализу мельчайших утечек

Технические характеристики

Для форсунок:	P, R, S, T
Манометр:	От 0 бар (0 МПа) до 400 бар (40 МПа)
Соединительная резьба для испытательного напорного трубопровода:	M 14 x 1,5
Вес:	4 кг

Комплектация

Испытательный напорный трубопровод M 14 x 1,5 / M 12 x 1,5

Испытательный напорный трубопровод M 14 x 1,5 / M 14 x 1,5

Манометр 0 – 40 МПа Ø 160, класс качества 0.6 M 20 x 15″

Обратите внимание

Товары из раздела «Тестеры механических дизельных форсунок»

Тестер дизельных форсунок Zeca 470/400

Тестер с манометром (давление до 400 бар)

Тестер дизельных форсунок Zeca 470/600