Основная функция форсунки — своевременная подача топлива в камеру силового агрегата путём впрыска порции горючего в проходящий поток воздуха с образованием топливно-воздушной смеси (ТВС). Подача должна обязательно осуществляться под давлением. Особенно это важно для дизельного двигателя, где некоторая часть топлива самовоспламеняется ещё до попадания в камеру сгорания.
В этом плане форсунку можно сравнить с насосом. Она подаёт мощную, дозированную струю.
Каждая форсунка оснащена клапаном, при открытии которого она набирает топливо, а затем выталкивает смесь под давлением. В инжекторе применяется не одна, а несколько форсунок, объединённых в систему управляемых элементов.
Работу форсунок можно представить следующим образом: по одному каналу подаётся топливо, по второму идёт поток воздуха, регулируемый дроссельной заслонкой. Попадая в форсунки, топливо распыляется для лучшего смешения с воздухом, и ТВС поступает в камеру воспламенения.
Топливные форсунки осуществляют впрыск топлива в камеру сгорания под давлением
Таким образом, процесс работы форсунок состоит из четырёх стадий.
- Топливо поступает от топливного насоса высокого давления (ТНВД) к форсунке.
- Попавшее в полость форсунки топливо оказывает воздействие на пружину.
- Пружина через промежуточную шайбу давит на иглу.
- Игла приподнимается, топливо попадает в отверстие распылителя и распыляется под высоким давлением.
Классификация форсунок
Форсунки классифицируют в зависимости от системы впрыска и конструкции.
По системе впрыска
По типу впрыска выделяют:
- форсунки с центральным впрыском;
- форсунки с распределённым впрыском;
- форсунки с непосредственным впрыском.
Первые используются в системе моновпрыска и применяются на бензиновых силовых агрегатах. Работа их основана на впрыске топлива одной (а не четырьмя-шестью) форсункой, расположенной непосредственно на впускном коллекторе.
Наиболее популярными системами моновпрыска считаются «Моно-Джетроник», «Опель-Мультек» и др. Они используются на автомобилях «Ауди» и «Фольксваген».
Одной из самых популярных систем моновпрыска является «Моно-Джетроник»
Одним из значимых элементов системы моновпрыска, помимо форсунки, является регулятор давления. Он отвечает за постоянное поддерживание рабочего давления в пределах 0,1 МПа. Именно регулятор после остановки двигателя сохраняет остаточное давление, препятствующее проникновению в систему воздуха и облегчающее следующий пуск мотора.
Форсунки для распределённого впрыска используются в системе, предназначенной для подачи горючего за счёт электромагнитного управления иглой распылителя. Такой впрыск более современный, отличается тем, что в каждом цилиндре двигателя устанавливается своя форсунка, впрыскивающая дозированную порцию топливной жидкости в определённый момент.
Система с распределённым впрыском имеет несколько подсистем:
- узел, отвечающий за подачу и очистку горючего;
- часть системы, в которой происходит очистка и подача воздуха;
- камера для улавливания и сжигания ТВС;
- электронная подсистема с датчиками;
- узел, где происходит выпуск и дожигание отработавших газов.
Форсунки непосредственного впрыска применяются в самой совершенной на сегодня системе впрыска бензиновых ДВС. Принцип функционирования основан на непосредственном впрыске бензина прямо в камеру сгорания.
Первая в мире система непосредственного впрыска была применена в моторах GDI, устанавливаемых на автомобили «Мицубиси». В настоящее время используется широко в автомобилях марки «Ауди» (моторы TFSI), «Фольксваген» (TSI), «БМВ» и др. Благодаря внедрению такой системы удалось достичь существенного снижения расхода горючего, сокращения вредных выбросов в атмосферу и др.
Схема непосредственного впрыска впервые была применена в моторах GDI
По конструкции
В зависимости от особенностей конструкции различают:
- электрогидравлические форсунки;
- электромагнитные форсунки;
- пьезоэлектрические форсунки.
Первый тип форсунок нашёл применение в дизельных двигателях, в том числе и в системе Common Rail. Состоит такая форсунка из впускного и сливного дросселей, управляющей камеры и клапана.
Электрогидравлические форсунки используются в дизельных двигателях
Электромагнитная форсунка используется в бензиновых двигателях, укомплектованных системой непосредственного впрыска, и отличается несложным устройством. Основные элементы форсунки — клапан с иглой и сопло.
Электромагнитная форсунка используется в бензиновых двигателях
Наиболее прогрессивными в настоящее время являются пьезоэлектрические форсунки. Они устанавливаются на дизельные двигатели с системой Common Rail. Состоит такая форсунка из пьезоэлемента, переключателя, иглы и толкателя.
Пьезоэлектрические форсунки являются наиболее современными
Диагностика неисправностей
Несмотря на неоспоримые преимущества перед карбюраторными системами, инжекторные двигатели довольно капризны, подвержены влиянию многих факторов и предъявляют более высокие требования при обслуживании.
От состояния форсунок зависит работа двигателя. Основными внешними признаками проблем с форсунками являются:
- рывки и провалы при ускорении автомобиля;
- пониженные обороты двигателя;
- нестабильная работа на холостых и малых оборотах;
- высокое содержание токсичных веществ в выхлопе.
Проверка стетоскопом
Диагностику можно провести самостоятельно или обратиться в автосервис. Порядок действий при проверке форсунок своими руками следующий.
- Проверьте клапан. Если он неподвижен, то неисправна либо сама форсунка, либо электрическая цепь.
- Если при открытии клапана слышен характерный звук, он исправен. Если звука нет, клапан не работает.
При диагностике и ремонте форсунок можно использовать стетоскоп.
- С помощью стетоскопа прослушайте щелчки работы форсунок на холостом ходу. Прослушивание производите так, чтобы щелчки не передавались по топливной рампе на неработающую форсунку от работающей.
- Убедитесь, что частота повторения щелчков повышается с ростом частоты вращения коленвала двигателя. В противном случае форсунка неисправна.