Форсунка – неотъемлемая часть бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания. Поговорим более подробно, что она из себя представляет, по какому принципу работает, каково их назначение и в каких узлах транспортного средства используется.
Что такое форсунки в автомобиле
В широком смысле форсунка – это нагнетательный насос, который используется для распыления различных жидкостей (а иногда и порошков) под высоким давлением. В автомобильных двигателях эти устройства выполняют ту же самую функцию. Основная область их применения – распыление топливной смеси в инжекторных бензиновых и дизельных двигателях внутреннего сгорания.
Первая механическая форсунка была сконструирована в 1864 году российским ученым Александром Шпаковым, а затем усовершенствована другим отечественным инженером, Владимиром Шуховым. В двигателях внутреннего сгорания устройство впервые применил Рудольф Дизель. С появлением инжекторных моторов оно стало нужно и на бензиновых силовых агрегатах.
Для чего нужны форсунки
Форсунки необходимы для формирования топливной смеси внутри цилиндров. Благодаря работе прибора горючее распыляется, смешивается с воздухом и образует своеобразную парообразную взвесь. Она гораздо легче воспламеняется.
Кроме того, форсунки выполняют и другую важную функцию. Они дозируют топливо, которое поступает в цилиндровую группу.
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.
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.
Типы форсунок
В современных транспортных средствах чаще всего используется три типа деталей:
- электромагнитная;
- электрогидравлическая;
- пьезоэлектрическая.
Поговорим про каждый из них более детально.
На сегодняшний день электромагнитные форсунки являются одними из самых распространенных. Именно этот вид устройств устанавливают в подавляющее большинство бензиновых инжекторных моторов, которыми оборудуют легковые автомобили.
Подробнее устройство электромагнитного варианта устройства и принципа его работы описано выше.
В основе работы этого типа устройства – разнице давления горючего. Когда клапан находится в закрытом состоянии, давление больше в области поршня, расположенного в камере управления, и менее интенсивно на игле. Когда необходимо произвести впрыск, с блока управления поступает соответствующий сигнал и электромагнитный клапан приоткрывается. При этом он распределяет топливо таким образом, что на поршень оно оказывает меньшее давление, чем на иглу. Благодаря подобному перераспределению он находиться в открытом состоянии. В результате этого игла приподнимается и бензин или ДТ может свободно поступать в цилиндр. Именно в этот момент и происходит собственно впрыск.
Конструкция пьезоэлектрической форсунки в точности повторяет таковую у электрогидравлической. Главное отличие состоит в том, что в данном случае вместо клапана-электромагнита на устройство устанавливают пьезоэлектрический элемент, который увеличивается в размерах при поступлении на него электрического тока.
Когда клапана находится в закрытом состоянии, на поршень камеры управления топливо оказывает интенсивное давление, а на иглу – низкое. При подаче тока на пьезоэлемент с ЭБУ он увеличивается, толкает поршень и тем самым открывает клапан. Давление перераспределяется – наиболее интенсивное оказывается на иглу. Топливо свободно сквозь нее проходит, в результате чего происходит впрыск.
Таким образом, количество поступающего в цилиндр топлива при использовании этой конструкции определяется длительностью воздействия электрического тока на пьезоэлемент, а также давлением топлива.
Следует отметить, что бывают и другие разновидности форсунок (например, механическая). Однако они постепенно выходят из употребления.
Основные проблемы топливных форсунок
Понять, что с форсункой возникли проблемы, можно по следующим «симптомам»:
- рывки во время движения;
- существенное ухудшение динамики;
- вибрация или «троение» мотора при переключении передачи или снижении скорости;
- значительное увеличение расхода горючего.
Если речь идет о дизельном моторе, то к перечисленным признакам добавляется появление черного дыма из выхлопной трубы. Он появляется вследствие излишнего поступления топлива в цилиндр, которое просто не успевает полностью сгорать.
Неисправности детали могут возникнуть по самым разным причинам. Вот наиболее распространенные:
- повышенное количество серы в горючем;
- коррозия;
- физический износ;
- засорение;
- неправильный монтаж;
- перегрев;
- попадание воды.
Если неприятности вызваны появлением окислов на внутренних стенках устройства или его засорением, поможет промывка. Ее можно выполнить несколькими способами.
Первый – залитие в бензобак машины специального очищающего состава. Это наиболее простой метод. Он полезен не только для чистки, но и для предотвращения дальнейшего появления загрязнений. Но он подходит только для относительно новых автомобилей. Это обусловлено тем, что таким способом нельзя удалить загрязнения большой интенсивности.
Второй способ – использование специальной промывочной установки. Она есть на каждой станции технического обслуживания. При этом грязь удаляется и с форсунок, и с топливной рамы. Следует помнить, что такой метод не подходит для сильно изношенных моторов. Также в автосервисе можно почистить форсунки с помощью ультразвука.
Наконец, третий способ – это очистка со снятием. Она подразумевает демонтаж форсунок с головки цилиндроблока и последующую ручную очистку. Метод применяют при наличии сильных загрязнений. Кроме того, он позволяет выявить наличие неисправностей.
Если на форсунке обнаружены физические повреждения или сильный износ, единственный вариант – ее полная замена. Произвести ее можно и самостоятельно, не обращаясь в автосервис. Для этого деталь извлекают из головки цилиндроблока, отсоединяют от системы подачи топлива и проводов, ведущих к ЭБУ, а затем в обратном порядке устанавливают на ее место новую.
