Диагностика и ремонт топливных форсунок на бензиновых двигателях

Топливная форсунка (инжектор) предназначена для подачи и распыления топлива в выпускном воздушном тракте или напрямую в цилиндрах двигателя автомобиля. Является альтернативой карбюраторным системам впрыска. Широко применяется как на бензиновых, так и на дизельных агрегатах.

Принцип работы и классификация

Принцип работы топливных форсунок довольно прост. За один полный цикл инжектор проходит четыре стадии:

• клапан закрыт, но на него действует давление;
• клапан открывается, начинается впрыск топлива;
• клапан полностью открыт, подача бензина продолжается;
• впрыск заканчивается, механизм возвращается в исходное состояние.

Все остальные нюансы связаны, главным образом, с особенностями конструкции того или иного элемента.

Какие бывают форсунки?

Все инжекторы классифицируются между собой по способу управления и типу конструктивного устройства. Бензиновые форсунки бывают:

• гидромеханические. Устанавливаются в механических системах непрерывного распределённого впрыска, открываются под напором топливной струи. Для фиксирования клапана в начальном положении используется возвратная пружина;
• электромагнитные. Самый распространённый тип инжекторов. Устанавливаются на двигателях с распределённым впрыском. Электронное управление позволяет значительно увеличить точность дозирования топлива, не снижая давления внутри узла;
• магнитоэлектрические. Характерная черта — высокое быстродействие, которое достигается за счёт принудительного высокочастотного переключения полярности магнитного поля катушки соленоида.

По назначению инжекторы делятся на пусковые и рабочие. Первые необходимы для впрыска топлива во время запуска холодного или, наоборот, перегретого двигателя. Рабочие форсунки отвечают за подачу бензина во время движения автомобиля.

Диагностика и профилактика неисправностей

Инжекторные системы подачи топлива отличаются от карбюраторных не только экономичностью, но и эффективностью. За счёт дозирования бензина во время впрыска можно добиться увеличения отдачи двигателя на 7–10%. Но, к сожалению, и у агрегатов с топливными форсунками есть свои слабые стороны.

Признаки поломки

О том, что у вашего автомобиля что-то не так с системой впрыска топлива, могут сигнализировать:

• сбои в работе агрегата в переходном и/или холостом режиме;
• проблемы с запуском двигателя;
• потеря мощности и снижение динамики разгона;
• провалы и рывки при попытке увеличить нагрузку;
• увеличение расхода бензина;
• хлопки выпускной системы и существенное увеличение токсичности отработанного газа.
• выход из строя датчика уровня кислорода и каталитического нейтрализатора.

Во всех этих случаях рекомендуется в первую очередь обратить внимание на состояние инжекторов. И, при необходимости, прочистить их или заменить.

Как проверить форсунки?

Чтобы узнать, всё ли в порядке с системой впрыска, можно:

• проверить форсунки на слух. Просто запустите двигатель и послушайте, какие звуки он издаёт во время работы. Если блок цилиндров глухо посвистывает или щёлкает, значит, самое время его разобрать;
• проверить подачу питания при зажигании. От инжекторов отключается колодка, на контакты крепятся два провода от АКБ. Если после включения зажигания вы заметите, что топливо течёт, значит, причина неисправности — проблемы в электроцепи;
• измерить сопротивление на инжекторах мультиметром. Для этого нужно узнать импеданс форсунок, сбросить минусовые клеммы с АКБ и отключить электроразъёмы. Если в ходе измерения выяснится, что сопротивление отклоняется от нормы в ту или иную сторону, инжекторы необходимо заменить;
• обратиться в сервисный центр и провести диагностику на проверочном стенде. Это позволит не только оценить общее состояние форсунок, но и определить эффективность подачи топлива, установить форму факела и т. д.

Основная причина неисправности инжектора

Как правило, форсунки выходят из строя не из-за того, что они уже отработали заявленный производителем ресурс. Главная причина поломок и неисправностей — забитый фильтр. Загрязнению элементов подачи топлива способствуют низкое качество бензина и воздействие высоких температур.

Чтобы избежать скопления минеральных отложений на форсунках, не забывайте вовремя их чистить. Для этого можно использовать различные топливные присадки и очищающие жидкости. Процедуру чистки рекомендуется производить каждые 15—20 тыс. км.

Как заменить топливные форсунки?

Для замены инжекторов не обязательно обращаться в автосервис. Если у вас есть под рукой набор инструментов и немного свободного времени, вы вполне можете справиться с этой процедурой своими силами.

Порядок действий

1. Сбросьте топливное давление, сняв предохранительный клапан. Выключите зажигание и снимите минусовую клемму АКБ.
2. Ослабьте хомуты отводящего шланга регуляторов холостого хода, давления топлива, системы вентиляции картера и вакуумного усилителя тормозов. После чего отсоедините эти элементы.
3. С помощью ключа на 13 отверните гайки крепления провода «массы» к первой и последней шпильке впускного коллектора. Полностью отсоедините провод и снимите ресивер.
4. Ослабьте хомут и снимите подводящий шланг со штуцера рамы.
5. Отсоедините шланг вентиляции картера от патрубка системы холостого хода.
6. Ослабьте хомуты и снимите со штуцера регулятора давления сливной шланг.
7. Ключом на 10 отверните крепления рамы к впускному трубопроводу и снимите её.
8. Подденьте отвёрткой или шилом защёлку колодки и отсоедините разъём от форсунки.
9. Извлеките инжектор и замените его, повторив процедуру в обратном порядке. Перед установкой на форсунки необходимо надеть уплотнительные кольца, смазав места посадки моторным маслом или силиконовой смазкой.

Что ставить?

Обычно инжекторы производятся под конкретный тип двигателя и не унифицируются. Не существует универсальных форсунок, которые можно было бы устанавливать на все агрегаты. Поэтому, если у вас есть возможность поставить оригинальную деталь, лучше выбрать именно её.

В противном случае стоит остановиться на инжекторах от Bosch и Delphi. Эти фирмы давно занимаются производством запчастей и комплектующих как для дизельных, так и для бензиновых моторов. И, что немаловажно, успели хорошо себя зарекомендовать на российском рынке.

Проверка бензиновых форсунок от А до Я

Топливная форсунка играет важную роль в приготовлении рабочей смеси бензина с воздухом, как по количественному её составу, так и по ещё более главному свойству в настоящий момент – качественному распылению. Именно это больше всего влияет на недоступные ранее способности двигателя по экономичности и чистоте выхлопа.

Принцип работы инжекторной форсунки

Как правило, в бензиновых моторах применяются электромагнитные форсунки, работа которых основана на управлении подачей топлива электрическими импульсами, формирующимися электронной системой управления двигателем (ЭСУД).

Импульс в виде скачка напряжения поступает на обмотку соленоида, что вызывает намагничивание расположенного внутри него штока и перемещение его внутрь цилиндрической обмотки.

Со штоком механически связан клапан распылителя. Топливо, находящееся в рампе под строго регулируемым давлением, начинает поступать через клапан на выходные отверстия, мелкодисперсно распыляется и смешивается с входящим в цилиндр воздухом.

Количество бензина за один цикл работы определяется суммарным временем циклового открытия клапана.

Суммарным – потому что клапан может открываться и закрываться несколько раз за цикл. Это необходимо для обеспечения более тонкой работы двигателя на очень бедной смеси.

Например, для инициации горения можно подать небольшое количество обогащённой смеси, а потом применять уже более бедный состав для поддержания горения и обеспечения нужной экономичности.

Таким образом, хорошая форсунка становится достаточно технологичным узлом, к которому предъявляются высокие, а иногда противоречивые требования.

1. Высокое быстродействие нуждается в малой массе и инерционности деталей, но при этом необходимо обеспечить надёжное закрывание клапана, что потребует достаточно мощной возвратной пружины. Но в свою очередь, для её сжатия надо применить значительное усилие, то есть увеличить размеры и мощность соленоида.
2. С электрической точки зрения потребность в мощности вызовет рост индуктивности катушки, что ограничит быстродействие.
3. Компактность конструкции и низкая индуктивность вызовет увеличение тока потребления катушки, это добавит проблем с электронными ключами, расположенными в блоке ЭСУД.
4. Высокая частота работы и динамические нагрузки на клапан усложняют его конструкцию, вступая в противоречие с его компактностью и долговечностью. При этом гидродинамические процессы в распылителе должны обеспечивать нужную дисперсность и стабильность во всём диапазоне температур.

Форсунки обладают точным значением пропускной способности при заданном перепаде давлений между рампой и впускным коллектором. Поскольку дозирование осуществляется только временем нахождения в открытом состоянии, то количество впрыснутого бензина не должно зависеть ни от чего другого.

Хотя нужной точности всё равно добиться не удаётся, и применяется петля обратной связи по сигналам датчика кислорода в выхлопной трубе. Но у него достаточно узкий рабочий диапазон, при выходе из которого работа системы нарушается, и ЭСУД высветит ошибку (Check) на приборной панели.

Признаки неисправности форсунок бензинового двигателя

Существует две общих неисправности инжектора – нарушение количественного состава смеси и искажение формы факела распыления. Последнее также снижает качество смесеобразования.

Поскольку особую важность представляет качественное соблюдение состава смеси при пуске холодного двигателя, то и наиболее явно проблемы с форсунками проявляется именно в этом режиме.

Инжектор может «переливать», когда клапан не в состоянии удержать давление бензина и переобогащённая смесь откажется воспламеняться, а свечи будут забросаны бензином в жидкой фазе. Такой двигатель без продувки дополнительным воздухом уже не завести.

Конструкторы даже предусматривают специальный режим обдува свечей, для чего надо полностью утопить педаль акселератора и прокрутить двигатель стартёром, топливо при этом полностью перекрывается. Но даже это не поможет, когда закрытая форсунка не держит давление.

Недостатки распыления могут привести к обеднению рабочей смеси. Мощность мотора упадёт, снизится динамика разгона, возможны пропуски зажигания в отдельных цилиндрах, что вызовет зажигание лампы на панели приборов.

Любые отклонения в составе смеси, в том числе и по причине её недостаточной гомогенизации, приведут к значительному увеличению расхода топлива. Необязательно это будет означать слишком богатую смесь, бедная повлияет точно так же, поскольку снизится общая эффективность двигателя.

Может возникнуть детонация, выйдет из теплового режима и разрушится каталитический нейтрализатор, появятся хлопки во впускной коллектор или глушитель. Двигатель потребует немедленной диагностики.

Способы проверки форсунки

Чем сложнее применяемая при диагностике аппаратура, тем точнее можно определить причины произошедшего и назначить необходимые меры по устранению проблемы.

Проверка питания

Наиболее простым способом контроля поступающих на разъём инжектора импульсов будет подключение к его питающему контакту светодиодного индикатора.

При вращении вала стартером светодиод должен мигать, что свидетельствует о приблизительной исправности ключей ЭСУД и самом факте её попыток открыть клапаны, хотя поступающие импульсы могут и не иметь достаточной мощности.

Точную информацию могут дать только осциллограф и имитатор нагрузки.

Как измерить сопротивление

Активный характер нагрузки можно проверить с помощью омметра, входящего в состав универсального мультиметра (тестера). Сопротивление обмотки соленоида указывается в паспортных данных форсунки, как и его разброс.

Показание омметра должны подтвердить соответствие данных. Сопротивление измеряется при отсоединённом разъёме между питающим контактом и корпусом.

Но помимо сопротивления обмотка должна обеспечивать нужную добротность и отсутствие короткозамкнутых витков, что простейшими способами не определить, но обрыв или полное замыкание вычислить можно.

Проверка на рампе

Если снять с коллектора рампу с форсунками в сборе, то можно оценить состояние распылителей более точно. Погрузив каждый инжектор в прозрачную пробирку и включив стартёр наблюдать распыление топлива можно визуально.

Факелы должны иметь правильную коническую форму, содержать только неразличимые глазом отдельные капельки бензина, а главное быть одинаковыми по всем подсоединённым форсункам. При отсутствии управляющих импульсов выделения бензина из клапанов быть не должно.

Проверка форсунок на стенде

Самую точную и полную информацию о состоянии распылителей может дать специализированная установка. Форсунки снимаются с двигателя и устанавливаются на стенд.

Прибор имеет несколько режимов работы, один из которых является тестовым. Установка проводит циклирование в различных режимах, собирая выделенное топливо и измеряя его количество. Помимо этого, работа инжекторов видна сквозь прозрачные стенки цилиндров, можно оценить параметры факелов.

Результатом станет появление цифр производительности раздельно по каждому прибору, которые должны соответствовать паспортным данным.

Как самостоятельно почистить устройство подачи топлива

Тот же стенд имеет функцию очистки форсунок. Но при желании это можно сделать и в гаражных условиях. Используется стандартная чистящая жидкость и несложное приспособление, собранное из подручных средств.

Самодельная установка представляет собой автомобильный электрический бензонасос, помещённый в сосуд с очистителем инжекторов. Шланг от насоса подсоединяется к входному штуцеру форсунки, а на её питающий разъём через микропереключатель кнопочного типа подаётся питание от аккумулятора.

Многократно прогнав через распылитель содержащую мощные растворители отложений жидкость можно добиться существенного восстановления распылительных свойств прибора, что станет ясно по изменению формы факела.

Неподдающуюся очистке форсунку придётся заменить, не всегда её дефект связан с загрязнением, возможна коррозия или механический износ.

Чистка форсунки не снимая с двигателя

Очистить инжекторы вполне возможно и без полной разборки узлов впрыска. При этом очищающая жидкость (сольвент) позволяет двигателю работать в процессе промывки.

Растворитель отложений подаётся из отдельной установки, промышленной или самодельной, в напорную магистраль рампы. Излишки смеси поступают обратно в расходный бачок через трубопровод обратки.

Данный способ имеет как достоинства, так и недостатки. Преимуществом будет экономия на сборочно-разборочных процедурах, а также неизбежных при этом затратах на расходные материалы и детали. Заодно очистятся и прочие элементы, например клапаны газораспределительного механизма, рампа и регулятор давления. Снимется также нагар с поршней и камеры сгорания.

Недостатком станет недостаточная эффективность раствора, вынужденного сочетать моющие свойства с топливными функциями, а также некоторая рискованность процедуры, когда отмытый шлак путешествует по элементам топливной системы и попадает в масло. Нелегко придётся и катализатору.

Дополнительным неудобством станет также и отсутствие визуального контроля за эффектом очистки. О результатах можно будет судить только по косвенным признакам. Таким образом данный способ можно рекомендовать только как профилактическую процедуру с обязательной заменой масла в двигателе.