Все о топливных форсунках: частые заблуждения и что точно не стоит делать

Форсунка (от английского «force-pump» — нагнетательный насос), ее еще называют инжектор – в двигателях внутреннего сгорания используется для подачи горючего в камеру сгорания. Впрыск осуществляется короткими импульсами, под давлением. Распыленное топливо лучше перемешивается с воздухом, а более полное сгорание и точная дозировка повышают мощность, экономичность, улучшают экологические показатели автомобиля.


Форсунки являются главным исполнительным механизмом, своего рода «сердцем» систем впрыска, и благодаря быстродействию позволяют прецизионно регулировать подачу топлива. В двигателях инжекторного типа поддерживается оптимальный состав топливовоздушной смеси во всех режимах работы. Совокупность этих преимуществ, вместе с надежностью и долговечностью, позволила полностью вытеснить карбюраторы с конвейеров автозаводов.

Основные элементы форсунки

Топливная форсунка может включать в себя более чем 20 деталей, в зависимости от вида. Во всех случаях основными являются следующие элементы:

• ✅ Прочный и герметичный корпус
  
• ✅ Канал протока топлива
  
• ✅ Входной фильтр
  
• ✅ Запорный клапан
  
• ✅ Распылитель
  

Горючее поступает во входное отверстие форсунки из топливной магистрали под давлением, для чего предусмотрен отдельный насос. Топливный фильтр на входе, выполненный в виде мелкоячеистой сетки, очищает горючее от механических примесей. Затем поток жидкости достигает запорного клапана, который открывается и закрывается под действием либо электромагнитного, либо механического воздействия. В электрических форсунках это сигнал блока управления, а в механических – давление жидкости. Топливо проходит через распылитель, который превращает струю в распределенную мелкодисперсную взвесь, и затем поступает в двигатель. Чем выше давление топлива, и меньше размер выходных отверстий распылителя, тем полнее сгорает топливовоздушная смесь.



Расположение форсунок на двигателе таково, что входные отверстия находятся в топливной магистрали, а распылитель – во впускном коллекторе или непосредственно в камере сгорания, в зависимости от типа форсунок. Очень важно обеспечить герметичность соединений. Утечка топлива чревата возгоранием, а подсос воздуха через уплотнители приведёт к неустойчивой работе двигателя.

Виды форсунок

Инжекторы различат по многим признакам, но основные из них – конструкция прибора и расположение на двигателе.
Когда используют одну форсунку, которая расположена по центру впускного коллектора и питает все цилиндры двигателя, такую систему называют моновпрыском с центральным расположением инжектора.

В системах распределённого впрыска за подачу топлива в каждый цилиндр отвечает отдельная форсунка, которая также подаёт топливо во впускной коллектор, но располагается над впускным клапаном своего цилиндра. В схеме непосредственного впрыска форсунки подают топливо прямо в камеру сгорания цилиндра, минуя впускной клапан. Соответственно, такие инжекторы монтируются в головке блока цилиндров таким образом, чтобы выходное отверстие располагалось выше верхней мёртвой точки хода поршня. Сколько цилиндров, столько и форсунок.



В некоторых моделях автомобилей применяют комбинированный впрыск топлива, когда в одних режимах работают форсунки распределенного впрыска, в других непосредственного, а в третьих обе, совместно. В этом случае каждый цилиндр обслуживают две форсунки.

Все большее применение находят газовые форсунки, которые используются в ГБО четвертого поколения и выше. И в этом случае на один цилиндр приходится по две форсунки — одна газовая и одна бензиновая. Такая система называется битопливной – газ плюс бензин.
По конструктивному исполнению различают несколько видов форсунок:

• ✅ Механические
  
• ✅ Электрогидравлические
  
• ✅ Электромагнитные
  
• ✅ Электромагнитные газовые
  
• ✅ Пьезоэлектрические
  

Принципиальное различие между ними, помимо давления топлива и других, заключается в типе привода запорного клапана. Каждый из них требует своей системы управления.
Механические форсунки

Конструкция не представляет особой сложности. Запорный клапан открывается под действием давления жидкости, а закрывается пружиной, когда давление уменьшается до определенной величины. Механические форсунки, благодаря простоте, отличаются надежностью, неприхотливостью. В современных двигателях практически не применяются, поскольку не отличаются высоким быстродействием. Кроме того, в системах распределённого впрыска требуется механический дозатор-распределитель, очень сложное в изготовлении и обслуживании устройство.

Электрогидравлические форсунки

Применяются в основном в дизельных двигателях, считаются дальнейшим развитием механических форсунок. Электрогидравлические форсунки могут работать с индивидуальными топливными насосами высокого давления, такие пары называют насос - форсунками, а также в системах common rail с общей топливной рампой. Топливо поступает в две камеры одновременно, между которыми расположена запорная игла с пружиной. Давление в камерах находится на одном уровне. При поступлении электрического сигнала электромагнитный сливной клапан открывается, давление в емкости над иглой падает. После открытия форсунки, происходящего под действием пружины, сливной клапан вновь закрывается, давление в камерах выравнивается, форсунка переходит в закрытое состояние.

Электромагнитные форсунки

Применяются в бензиновых двигателях с распределенным впрыском топлива, а также при установке ГБО, поскольку не рассчитаны на высокие давления, характерные для дизельных моторов и систем с непосредственным впрыском бензина.
Электронный блок управления подаёт сигнал на электрическую обмотку, при этом образуется магнитное поле. Под его действием якорь перемещает запорную иглу, которая, в свою очередь, открывает запорный клапан. При отключении сигнала пружина закрывает форсунку.



Газовые форсунки, работающие по такому же принципу, отличаются увеличенным диаметром выходных отверстий, а также меньшим рабочим давлением. Это обусловлено необходимостью прокачивать большой объём газообразного вещества, при этом точно дозировать подачу.

Пьезоэлектрические форсунки

Форсунки с пьезоэлементами используются во всех типах двигателей внутреннего сгорания. Обеспечивают самое высокое быстродействие, способны выдерживать значительное давление топлива. Игла перемещается пьезоэлектрическим элементом, выполненным из прочной керамики. Под воздействием электрического импульса, который подаёт электронный блок управления, керамический элемент расширяется и выталкивает иглу. При отключении сигнала всё возвращается в исходное состояние. Процесс происходит чрезвычайно быстро, благодаря чему пьезофорсунки способны обеспечить многократный, послойный впрыск в течение одного цикла.

Надо ли обслуживать форсунки

Форсунки трудятся в очень жёстких условиях. Давление топлива может достигать сотен, а иногда тысяч атмосфер, благодаря чему осуществляется мелкодисперсное распыление. Длительность импульса впрыска составляет до одной десятитысячной доли секунды — позволяет осуществить до ста «инъекций» за один цикл впуска. Температура в камере сгорания может достигать 2 000 ºС.



Во впускном коллекторе менее жесткие условия, но там есть контакт с раскаленными газами. Если добавить химически активную среду, то становится ясно, что безотказно и надежно работать в таких условиях могут только совершенные, прочные изделия, какими и являются форсунки, способные выдержать до миллиарда срабатываний.



Конструкция надежная, неразборная, смазывать и регулировать там ничего не надо. Отказы до выработки ресурса встречаются крайне редко. При городской эксплуатации, с частыми короткими поездками, форсунки закоксовываются быстрее, чем при длительной непрерывной езде. В таком режиме бензин, сам по себе являющийся растворителем, на каком-то этапе не справляется с отложениями, которые образуются при частом испарении остатков бензина внутри горячей форсунки на заглушенном, но еще не остывшем двигателе. При магистральной эксплуатации, когда двигатель работает долго, бензину, проще говоря, хватает времени снять отложения. Понятно, что некачественное топливо моментально забьет систему независимо от условий эксплуатации.

Как очистить форсунки?

В первую очередь необходимо определиться с вопросом, промывать форсунки профилактически или по мере надобности. По большому счету, это вопрос цены. Профилактическая промывка вреда точно не принесет, если не использовать агрессивные реагенты. Но, по большому счету, промывать форсунки следует по мере загрязнения, когда снижается производительность, ухудшается качество распыла, возникает неравномерность в работе цилиндров. Делать это надо, пока процесс не зашел слишком далеко, при появлении первых признаков. В подавляющем большинстве случаев качественной промывки хватает для восстановления изначальных характеристик.



Сразу хотелось бы предостеречь от самодеятельности в этом вопросе. Промывка форсунок – ответственное дело, требующее квалификации и опыта. Нужно иметь специальное оборудование. Даже если удастся снять форсунки и промыть кустарным способом, изобретая всякие приспособления, о результате можно будет судить только по вторичным признакам. Типа того: лучше едет машина или нет. О самостоятельной промывке в гаражных условиях форсунок непосредственного впрыска или дизельных, где требуется высокое давление, нечего даже и думать.



Заливать очистители топлива в бензобак можно только при чистой топливной системе, как профилактику. В противном случае под действием очистителя отложения на стенках бензобака, топливопроводов, вместе с бензином будут прокачиваться через форсунки, и фильтр будет помогать только до поры до времени. Фильтрующий элемент сначала забьется, а потом, под давлением, просто порвется. Итог, в лучшем случае, промывка форсунок, а в худшем, если все зашло слишком далеко, замена. Возможно негативное воздействие некоторых типов очистителей на каталитический нейтрализатор отработанных газов, в которых содержатся пары промывочного вещества.

Способы профессиональной очистки

Существует два способа промывки форсунок: с демонтажом и на двигателе. Во втором случае к топливной системе подключают резервуар с промывочной жидкостью. Двигателю дают поработать определенное время, достаточное для удаления отложений.
Преимущество такого подхода в том, что помимо форсунок от нагара очищаются поршни, клапаны. Но нет визуального контроля, некоторые дефекты могут остаться незамеченными. Промывать форсунки без демонтажа следует в рамках очередного техобслуживания. Иначе после чистки придется еще раз заменить свечи зажигания, масло в двигателе. На их состояние негативно влияет промывочная жидкость. Остается открытым вопрос о каталитическом нейтрализаторе, лямбда-зондах.



При демонтаже форсунки промывают либо на стенде, либо в ультразвуковой ванне. Необходимо каждый раз менять уплотнительные кольца, иначе нарушается герметичность при монтаже на двигатель. Преимуществ несколько:

• ✅ Возможность измерить производительность каждой форсунки в отдельности
  
• ✅ Визуальный контроль, который позволяет выявить нестабильность факела, отсутствие распыления (форсунка «струит»)
  
• ✅ Легко обнаружить негерметичность запорного клапана
  

Ультразвуковая ванна, благодаря высокой эффективности, позволяет удалить самые застарелые отложения. Но иногда бывает, что после такого воздействия закрытая форсунка начинает подтекать. В большинстве случаев это случается с сильно забитыми форсунками, когда вместе с наростами удаляется и часть материала.

Цена сервисных работ по форсункам

Стоимость промывки форсунок сильно различается, и зависит от типа, региона, метода промывки. Ультразвуковая ванна может стоить от 350 руб. за одну форсунку, промывка без демонтажа начинается от 2 тыс. руб. За промывку на стенде называют самые разные цены, от 600 руб. для автомобилей ВАЗ, и это без стоимости работ по снятию. Верхний предел может быть в десятки раз выше, особенно для форсунок прямого впрыска. При этом решающим остается и качество топлива, используемого регулярно. Если владелец разборчив в поставщиках и заправляется только на заправках с высокой репутацией, вся эта история с форсунками его никак не коснется и через десять лет владения одним авто.