Исследование процесса технической эксплуатации топливных форсунок системы распределённого впрыска

Диапазон оборотов двигателя  для симуляции: 0-9950 об/мин

Продолжительность импульса впрыска форсунки: l-20ms

Диапазон отсчета времени: 0-600 секунд

Объем бака: 4000 мл

Размеры: 480x500x460 мм

Вес: 48 кг

Установка КС-120 для  очистки форсунок инжекторных двигателей

Предназначена для очистки и полной диагностики топливных систем автомобилей. Установка КС-120 рассчитана на обслуживание любых топливных систем существующих марок автомобилей и обеспечивает наиболее качественное их обслуживание.

Функциональные особенности:

• очистка от смолистых  и лаковых отложений в форсунках, топливной рейки, регулятора давления, топливопроводах, жиклерах карбюраторов, а также очистка впускных клапанов двигателя

• очистка камер сгорания бензиновых двигателей

• контроль очистки инжекторных систем с помощью измерения вакуума за дроссельной заслонкой двигателя на холостых оборотах

• контроль давления в процессе очистки

• измерение давления топливного насоса автомобиля

• проверка обратного клапана  топливного насоса автомобиля

• проверка работоспособности  и давления срабатывания клапана  топливной рейки автомобиля

• цифровой тест производительности топливного насоса автомобиля и чистоты  топливного фильтра с индикацией на ЖК-дисплее данного параметра

• измерение оборотов двигателя

• измерение напряжения аккумулятора и генератора автомобиля

• напряжение питания 12 В, от аккумулятора обслуживаемого автомобиля

2.6 Рекомендации по обслуживанию  форсунок

Характеристики двигателя  и автомобиля в целом не могут  быть реализованы без чистых форсунок. Что происходит с форсунками при  работе двигателя, как поддерживать их в чистом состоянии и как  их очистить, если они засорились - об этом и пойдет речь в настоящей  статье, которая в равной мере адресована тем, кто ездит на современном  автомобиле и тем кто их обслуживает.

Сначала коротко о предмете разговора. Рассматриваться будут  электромагнитные форсунки (инжекторы) бензиновых двигателей, которые применяются  в распределенных (многоточечных) системах впрыска топлива современных  автомобилей. Форсунки (инжекторы) одноточечных (центральных) систем впрыска топлива  рассматриваться не будут, т. к. они в силу своих конструктивных особенностей "болеют" реже, хотя многие рассматриваемые вопросы в полной мере будут справедливы и для них.

В системе впрыска форсунки являются основным исполнительным устройством, которое выдает определенную дозу топлива (в зависимости от сигналов с контроллера  управления двигателем) и распыляет  его на мелкие частицы вблизи впускного  клапана каждого цилиндра двигателя. Не вдаваясь в конструктивные особенности  форсунок и принцип их работы, отметим  три основных параметра, которые  очень важны в реальных условиях эксплуатации: производительность форсунки (пропускная способность в открытом состоянии при рабочем давлении в см3\мин), факел распыления, характеризующийся  углом распыления в градусах и  дисперсностью частиц топлива, герметичность  сопряжения седло - клапан. Установлено, что когда топливо распыляется  на частицы диаметром менее 15мкм, то его смешивание с воздухом происходит на молекулярном уровне, топливо - воздушная  смесь получается однородной и наиболее полно сгорает в цилиндрах  двигателя, обеспечивая ему максимальную мощность и крутящий момент.

Что же происходит с форсунками при работе двигателя, какие появляются симптомы при грязных (закоксованных) форсунках, как поддерживать их в чистом состоянии, как оценить их состояние не вынимая из двигателя и как очистить их при необходимости - вот те вопросы, которые и будут рассмотрены ниже.

На седлах форсунок и на сопряженных с ними поверхностях запорных клапанов со временем образуются смолистые отложения, и запорный клапан не может плотно сесть на седло. В результате форсунка теряет герметичность, и после остановки  двигателя топливо "капает" во впускной коллектор, где испаряется, что приводит к трудному пуску  горячего двигателя. Смолистые отложения  уменьшают и проходное сечение  сопла форсунки, оно как бы "зарастает" и уменьшается в размерах. В  результате уменьшается производительность форсунки и изменяется факел распыления, форсунка уже не делает "туман", а в факеле появляются "струи" топлива, которые плохо смешиваются  с воздухом или часто направлены в сторону от впускного клапана. В результате при резком нажатии  на педаль дроссельной заслонки появляется "провал" в динамике разгона  автомобиля, одновременно возрастает и расход топлива. Объясняется это  тем, что лямбда - зонд (датчик кислорода) выдает сигнал в контроллер о "бедной" топливо - воздушной смеси и время  открытого состояния форсунок до определенного предела увеличивается, т.е. система лямбда – регулирования  как бы пытается скомпенсировать  уменьшение производительности форсунок увеличением времени впрыска  топлива.

Есть еще одна деталь в  форсунке, которая загрязняется смолистыми отложениями, мелкими механическими  включениями и "запирается" попавшей в нее водой - это входной фильтр. Он очень маленьких размеров и  соответственно с маленькой фильтрующей  поверхностью. Маленькие ячейки сетки  не пропускают воду и механические загрязнения, которые под давлением  бензонасоса прошли через магистральный  топливный фильтр. Грязь и вода очень часто "закупоривают" фильтр под самую "крышу" и топливо  вообще не проходит через форсунку. Процесс загрязнения входных  сеток форсунок идет интенсивно при  заправке автомобиля на АЗС, где нет  фильтров для отделения воды и  механических примесей, при нерегулярной смене магистрального топливного фильтра, чем большее давление развивает  бензонасос и чем большую он имеет  производительность. В последних  двух случаях более интенсивно идет "вымывание" грязи из магистрального топливного фильтра и "заталкивание" ее во входные фильтры форсунок. Вот почему входная сетка форсунки центрального впрыска, имея сравнительно большую фильтрующую поверхность  и работающая при сравнительно низком давлении (0,8 - 1,2 кгс\см2) при тех же неблагоприятных условиях засоряется несравнимо реже.

Какие же внешние проявления на автомобиле, с форсунками которого произошли вышеописанные процессы? Это трудный пуск двигателя, особенно с наступлением холодов, когда испаряемость топлива ухудшается, "провал" в  динамике разгона, слабая динамика в  движении, повышенный расход топлива, неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, "гуляние" оборотов холостого  хода. Здесь следует отметить, что  такие проявления могут быть и  по другим причинам. Например, "провал" может быть по причине недостаточного давления в системе впрыска или  дефекта в датчике положения  дроссельной заслонки, повышенный расход топлива из -за вышедшего из строя лямбда - зонда и многим другим причинам. Поэтому, прежде чем "списать" все эти проявления на форсунки и принять решение о необходимости их чистки и быть уверенным в том, что все будет устранено, нужно провести диагностику всех датчиков и систем, задействованных в управлении двигателем на предмет их исправности.

Из вышеизложенного невольно возникает вопрос - как продержать форсунки в чистом состоянии возможно больший срок до наступления проблем? Первое и самое банальное правило - заправляться нужно там, где есть гарантия, что в бак не попадет грязь и вода. В противном случае сразу придется менять топливный фильтр, чистить сетку бензонасоса и откачивать грязь из бензобака. Если это не сделать своевременно, то через день - другой придется вынимать и форсунки из двигателя для чистки. Если автомобиль с приличным пробегом не применять никаких присадок к топливу для чистки форсунок, которые заливаются в топливный бак. Положительного эффекта от применения не приходилось наблюдать, а отрицательный- очень часто. И причина не в качестве или эффективности таких средств, а в качестве топлива. Дело в том, что отложения, которые "сидят" на стенках бензобака, магистральных трубопроводах, в самом топливном фильтре растворяются под действием этих присадок и "хлопья" этих отложений намертво "закупоривают" входные фильтры форсунок. Форсунки быстрее закоксовываются если автомобиль эксплуатируется только в городском цикле езды да еще и с короткими "перебежками" и многократным остыванием двигателя. В таких случаях периодически нужно выезжать на загородную трасу и проехать несколько десятков километров на большой скорости. Форсунки не сохраняют своих характеристик, когда автомобиль длительное время (более полугода) не эксплуатируется. В таких случаях если и удается запустить двигатель, то ездить практически невозможно. Если автомобиль с питанием "газ-бензин" то пользоваться форсунками нужно не только для запуска двигателя, а нужно хотя бы один раз в неделю ездить на бензине.

Итак, с учетом всего вышеизложенного, можно перейти к вопросу оценки состояния форсунок и принятия решения  об их чистке. Как уже было сказано  выше, нужно проверить и исключить  из дальнейшего рассмотрения все  датчики системы задействованные  в управлении двигателем, неисправность  которых приводит к таким же симптомам как и грязные форсунки. Если в арсенале СТО имеется мотор-тестер, то косвенно состояние форсунок можно определить в процедуре где измеряются пробивные напряжения искровых промежутков свечей зажигания Известно, что величина пробивного напряжения зависит не только от величины компрессии в цилиндрах и зазоров в свечах, но и от состава топливовоздушной смеси возле электродов свечи в момент пробоя. Если смесь "бедная" то пробивные напряжения будут большими (порядка 10…12кв), и, наоборот, при "богатой" смеси будут маленькими (порядка 2…3кв). Если после этого выкрутить свечи и визуально осмотреть состояние керамических изоляторов на центральных электродах свечей, то прямым подтверждением состояния форсунок будет черный изолятор до самого основания, где смесь "богатая", "седой" изолятор, где смесь "бедная" и светло-коричневый где смесь нормальная. Конечно, полученная таким образом информация не дает ответа какая у форсунок производительность, но чтобы принять решение - чистить, вполне достаточная. Есть еще один способ оценить состояние форсунок с помощью мотор - тестера или осциллографа. Для этого необходимо измерить длительность импульса впрыска на форсунках в режиме холостого хода (при исправном лямбда - зонде на полностью прогретом двигателе). Эта длительность при засоренных форсунках будет в среднем на 20% больше номинального значения. Привести номинальные значения хотя бы на наиболее распространенные автомобили не позволяет размер статьи, поэтому рекомендую набрать статистику самостоятельно.

Теперь о самой процедуре  чистки. Прежде всего следует сказать о том, что существует два способа чистки. Первый - это когда форсунки чистятся на работающем двигателе по так называемой "штатной" схеме. Второй - это когда форсунки извлекаются из двигателя и чистятся отдельно от него. Каждый из этих способов имеет свои достоинства и недостатки. Достоинства первого способа - довольно несложная процедура, небольшие затраты времени и невысокая стоимость работы. Одновременно с форсунками чистятся от смолистых "наростов" и нагара впускные клапаны, камеры сгорания, днища поршней, освобождаются закоксованные кольца и выравнивается компрессия по цилиндрам. Все это вместе способствует более полному наполнению цилиндров свежей топливо - воздушной смесью, уменьшается склонность двигателя к калильному зажиганию, которое губительно для двигателя в режиме больших нагрузок и высоких оборотов коленвала. Недостаток способа - нет объективных данных о производительности форсунок, факеле распыления и о чистоте форсунок можно судить только по лучшей работе двигателя и динамике автомобиля. Достоинства второго способа - есть объективные данные о состоянии форсунок после извлечения их из двигателя и чистить их можно до тех пор, пока не будут получены требуемые параметры. Недостаток способа - часто довольно сложная операция по снятию форсунок т.к. приходится снимать часть навесного оборудования вплоть до впускного коллектора, большие затраты времени и соответственно выше стоимость работ, форсунки ставятся обратно чистыми, а все остальное (клапаны, поршни, кольца, камеры сгорания) остались со смолистыми отложениями и нагаром. В результате полностью не наступает ожидаемый эффект. Поэтому принимать решение каким способом чистить нужно сообразуясь с конкретными условиями возникновения проблемы. Например, если форсунки не чистились 100 тыс. км. пробега и более, или проблемы возникли после очередной заправки ( а замена фильтра ничего не изменила) или после заливки в бак присадок к топливу, то о первом способе нужно сразу забыть. Если форсунки регулярно чистились (примерно через 20 тыс.км.) и есть уверенность в том, что в бак не попадала грязь и вода, нет глубокого "провала" а только неустойчивый холостой ход - то можно рекомендовать первый способ.

Теперь коротко рассмотрим саму процедуру чистки форсунок. Так  как существует два способа чистки то и оборудование для этих целей  выпускается двух типов. Первый тип - для чистки форсунок на работающем двигателе. Существует довольно большое  количество установок различных  производителей. Все они близки по конструкции и конечному результату и отличаются только ценой. По принципу действия их можно разделить на два  класса. Первый - это когда моющая жидкость к форсункам подается давлением  сжатого воздуха (от ручного насоса либо компрессора). Например, на таком  принципе работает установка JET CLEAN фирмы LIQUI MOLY (Германия) и применяется моющая жидкость этой же фирмы в виде концентрата  емкостью 0,5 л, который перед применением  в нужной пропорции разбавляется бензином. На другом принципе - подаче моющей жидкости к форсункам с  помощью бензонасоса работает установка  фирмы WYNN'S(США), где применяется моющая жидкость этой же фирмы уже готовая  к применению емкостью 1л. Процедура  чистки (независимо от типа установки) начинается с отключения двух топливопроводов от рамки с форсунками и подключения к ней установки с помощью комплекта переходников и отключению штатного бензонасоса. Далее на установке создается рабочее давление и запускается двигатель. Экспериментально установлено, что лучший эффект наблюдается когда соблюдается следующий технологический цикл: 15мин. двигатель работает в основном на холостом ходу с периодическим резким повышением до 3000…3500об/мин., затем 30 мин. отстаивается и затем вновь работает 15мин. в режиме первого цикла. В среднем на эту процедуру уходит 1,5часа. Второй тип оборудования - для чистки форсунок снятых с двигателя. Здесь также имеется достаточно большое количество установок различных производителей. Они также близки по конструкции и конечному результату, но еще больше отличаются между собой ценой по сравнению с установками первого типа. Все они позволяют измерить производительность форсунок, проверить факел распыления и очистить форсунки с помощью ультразвуковой кавитации в специальной ванночке с моющим раствором. К этому типу относятся установки NA4DFV, ASNU01-SK и ряд других. Процедура чистки (независимо от типа установки) начинается со снятия форсунок с двигателя, измерения производительности, очистки и последующего контрольного замера производительности. В последние годы на рынке появилась установка "СПРУТ- ФОРСАЖ" производства НПО "ЭНЕРГИЯ" (Украина), в которой заложен иной принцип - очистка внутренних каналов форсунки идет за счет колебаний запорного клапана форсунки с определенной частотой и скважностью, задаваемых от электронного блока. Данная установка в соотношении цена - эффективность выгодно отличается от других установок.