Существует достаточно устойчивая зависимость между количеством непроверенных гипотез о возможных причинах неисправности и объемом имеющегося диагностического оборудования. Разумеется, эта зависимость обратно пропорциональная. Часто после того, как при помощи мотортестера и сканера проверены основные элементы системы управления, необходима проверка исполнительных элементов, в том числе форсунок.
Следствием неудовлетворительного состояния форсунок могут быть:
- затрудненный запуск двигателя и его неустойчивая работа (особенно на холостом ходу)
- повышенный расход топлива
- потеря мощности и ухудшение динамики
- появление детонации вследствие обеднения смеси и повышения температуры в камере сгорания
- «пропуски» воспламенения
- «хлопки в выхлопной трубе» и т.д.
Отчего страдают форсунки
Форсунки как элементы системы управления (которые по праву могут называться «инжекторами») бывают двух основных типов - механические и электромагнитные. Примерно с 1993 года автопроизводители отказались от использования механических форсунок ввиду появления более жестких требований к токсичности отработавших газов и, соответственно, к качеству приготовления топливно-воздушной смеси. Надо заметить, что рабочие параметры механических форсунок изменяются в процессе эксплуатации. Это обусловлено изменением жесткости возвратной пружины, а также состоянием седла и запорного клапана. Электромагнитные форсунки активизируются электрическим током, а не давлением топлива, как механические. Поэтому некоторое изменение жесткости возвратной пружины не оказывает существенного влияния на процесс дозирования.
Современные электромагнитные форсунки изготавливаются с допусками в 1 мкм и способны проработать до миллиарда циклов. Основной причиной нарушения их работы является загрязнение в процессе эксплуатации, хотя на пути механических частиц стоят топливные фильтры, отсеивающие частицы крупнее 10-20 мкм. Они устанавливаются в топливной магистрали и в самой форсунке. Главной причиной загрязнения является неизбежное присутствие тяжелых фракций в составе бензина.
Наиболее интенсивно накопление отложений происходит сразу после остановки двигателя. В это время температура корпуса форсунки возрастает за счет нагрева от горячего двигателя, а охлаждающее действие потока бензина отсутствует. Легкие фракции бензина в рабочей зоне форсунки испаряются, а тяжелые накапливаются в виде лаковых отложений, уменьшающих сечение калиброванного канала. К примеру, слой отложений толщиной 5 мкм может изменить пропускную способность этого канала на 25%!
Возникает два вопроса:
- Как проверить работу форсунок?
- Каким образом очистить загрязненные форсунки?
Что будем проверять?
Начнем с механических форсунок. Проверку необходимо проводить по следующим параметрам:
- герметичность;
- давление начала открытия;
- качество распыления топлива;
- сравнительная производительность форсунок из одного комплекта.
Первые три параметра можно проверить при помощи специального стенда, состоящего из ручного насоса, манометра и переходников. Четвертый можно попытаться проверить прямо на автомобиле, но тогда в процесс будет вовлечен дозатор - распределитель топлива, и тест окажется некорректным. Дополнительно возникнет множество проблем. Во-первых, это опасность пожара, а также неприятные «мелочи» в виде жестких металлических топливных магистралей, неудобства размещения измерительных колб и т.д.
Идеальное решение - использование специального стенда, способного испытывать одновременно комплект форсунок в условиях, близких к реальным.
Работу электромагнитных форсунок можно оценить по следующим параметрам:
- герметичность;
- качество распыления топлива;
- производительность;
- сравнительная производительность форсунок из одного комплекта.
Состояние электромагнитных форсунок в системах одноточечного впрыска можно оценить визуально (качество распыления и герметичность), т.к. форсунка расположена над дроссельной заслонкой. Тест сравнительной производительности электромагнитных форсунок систем распределенного впрыска можно провести прямо на автомобиле при помощи комплекта для измерения давления топлива и тестера электромагнитных форсунок. Активизируя форсунки по очереди и регистрируя падение давления в топливной рампе, можно косвенно оценить разницу в производительности.* К сожалению, точность данного метода невысока и не позволяет объективно оценить качество распыления и герметичность.
Как проверять?
Для того, чтобы точно оценить состояние форсунок, необходимо специальное оборудование - установка для проверки и ультразвуковой очистки форсунок.
Механические форсунки (системы K- и KE-Jetronic)
Установив форсунки на распределительную рампу при помощи соответствующих адаптеров и подняв давление тестовой жидкости до величины остаточного давления в системе, проверяется герметичность комплекта форсунок. Затем, постепенно повышая давление, регистрируем давление начала открытия для каждой из них. И, наконец, установив время проведения теста и рабочее давление, соответствующее определенному режиму работы двигателя, сравниваем производительность и оцениваем качество распыления. Таким образом, можно проверить работу форсунок на холостом ходу, в режиме частичных нагрузок и т.д. Одновременно сравнивают их производительность.
Электромагнитные форсунки
Герметичность таких форсунок проверяется иначе. В распределительной рампе создается давление, немного превышающее максимальное для данной системы топливоподачи. Качество распыления и относительная производительность оцениваются при давлении тестовой жидкости, равном системному для конкретной модели двигателя. При этом для имитации реальных режимов работы двигателя имеется возможность выбора параметров тестирования: числа оборотов, времени впрыска и длительности теста. Подключив к установке стробоскоп, можно также оценить синхронность срабатывания форсунок.
Существует большое количество форсунок, отличающиеся как принципом действия, так и присоединительными размерами. Сейчас только фирма Bosch производит более 1000 моделей. Очевидно, что установка для тестирования и очистки форсунок должна быть совместима с различными типами форсунок как с верхней, так и с боковой подачей топлива. Для этого ее комплектуют различными адаптерами.
Как очистить?
Химический метод очистки топливных форсунок без демонтажа достаточно известен. Однако не всегда применение этого метода приносит желаемые результаты. Тогда применяют другой способ более радикальный. Это - использование ультразвука.
Форсунки предварительно демонтируют и помещают в специальную ванну. Под воздействием ультразвуковых колебаний частички жидкости каждую секунду совершают возвратно-поступательное движение с частотой генератора. Но из-за инерционности происходит не только перемещение микрообъемов жидкости с резкими изменениями ускорения, но и скачкообразное изменение давления в них. Рабочая жидкость как бы «бомбардирует» поверхность очищаемого изделия и срывает с неё частички грязи. Такое интенсивное движение раствора усиливает размельчение частичек грязи в рабочей жидкости. Наиболее примечательным при этом является то, что полная очистка от загрязнений при помощи ультразвука достигается даже в самых узких углублениях и отверстиях очищаемого изделия. Форсунки погружают дозирующей частью в ванну, устанавливая их на специальный держатель. Важно, чтобы они находились в подвешенном состоянии, постоянно омываясь очищающей жидкостью при воздействии ультразвуковых колебаний. Если форсунки будут касаться дна ванны, то это может привести к преждевременному выходу из строя ультразвукового генератора.
После очистки в ультразвуковой ванне производят так называемую «обратную промывку». Для этого извлекают из них входные фильтры и при помощи специальных адаптеров устанавливают в установку. Остатки загрязнения вымываются тестовой жидкостью в обратном направлении.
И снова проверка!
А как же, очистка должна заканчиваться контролем качества. Иногда, для достижения приемлемого качества, процесс очистки приходиться повторять несколько раз.
Использование установки для тестирования и УЗ-очистки позволяет оценить объективные характеристики форсунок. Применяемый способ очистки дает возможность избежать замены дорогостоящих форсунок. Кстати, ультразвуковая очистка применима не только к форсункам...
Подробнее ознакомиться с методикой использования установки для тестирования и очистки форсунок бензиновых двигателей можно в нашей компании.