От воды и от езды: почему ломаются дизельные топливные форсунки, и как их ремонтируют

Кратко об устройстве и принципе работы

На двигателях с Common Rail применяют форсунки двух типов – электромагнитные и пьезоэлектрические. Последние, к слову, можно назвать «Феррари среди дизельных форсунок». Аналогия не случайная, учитывая скорость срабатывания – но об этом ниже.

Начнем же с электромагнитных форсунок.

Кратко описать их конструкцию можно так: есть корпус, внутри которого установлен соленоид, клапан-мультипликатор и плунжер, воздействующий на иглу, установленную в корпус распылителя.

Разумеется, все это дополняют каналы подвода и отвода топлива. Принцип работы следующий: топливо по каналам высокого давления от топливной рампы подводится к игле в район ее контакта с распылителем и в полость над плунжером, который благодаря этому же давлению поджимает иглу к посадочному месту. В необходимый момент соленоид поднимается и открывает клапан-мультипликатор, соединяя полость над плунжером со сливным каналом. Так как давление над плунжером резко снизилось, неизменно высокое давление, создаваемое вокруг иглы, поднимает ее, и происходит процесс впрыска топлива в цилиндр. Как только соленоид возвращается на место и клапан закрывается, давление над плунжером восстанавливается, что способствует мгновенному закрытию распылителя иглой.

У пьезоэлектрической форсунки суть работы такая же, только исполнение «немного» другое.

В ее конструкцию дополнительно внедрен гидрокомпенсатор – посредник между пьезоэлементом и клапаном-мультипликатором. В остальном – детали почти те же, что и в электромагнитных форсунках. Прелесть работы этой конструкции в том, что при подаче тока к пьезоэлементу он изменяет свои геометрические параметры за 0,1 мс. Подобное быстродействие позволяет разделить один цикл впрыска топлива на несколько стадий, причем сохранив настолько точную дозировку, что ни одна капля дизтоплива не прольется зря.

Для понимания: один цикл впрыска разделен на три составляющие – предварительный впрыск, основной и завершающий. В предварительной части впрыскивается совсем небольшое количество топлива (до 2 мл), чтобы немного прогреть и подготовить воздух в цилиндре к впрыску основной части топлива. Тогда же происходит выравнивание давления внутри цилиндра. Основной впрыск топлива говорит сам за себя и не нуждается в описании. А вот завершающий впрыск небольшого количества топлива необходим для дожигания остатков топливовоздушной смеси. Второй смысловой нагрузкой завершающего впрыска является способствование очистке и регенерации сажевого фильтра.

Итак, теперь стало окончательно ясно: выигрыш пьезофорсунки в том, что за каждую составляющую одного цикла она может в предельно короткий промежуток времени впрыснуть топливо несколько раз. Благодаря этому можно добиться настолько плавной работы дизельного двигателя, что отличить его от бензинового собрата будет практически невозможно.

Что может поломаться и почему

Говоря о поломках и неисправностях, начнем тоже с электромагнитных форсунок. Как было сказано в предыдущей статье, самый главный враг дизельной аппаратуры в целом и форсунок в частности – это плохое качество топлива и… вода. Но, конечно, не стоит сбрасывать со счетов и банальный износ.

Одной из очень распространенных неисправностей является износ посадочного места шарика клапана мультипликатора. Неплотное закрытие жиклера приводит к утечкам топлива в сливную магистраль – а недостаток давления над плунжером может привести к утечкам через распылитель форсунки. Если нет утечки через иглу, но есть утечка через сливной канал, то зачастую автомобиль будет глохнуть под нагрузкой. Усадка иглы, плунжера, неправильная регулировка или ее отсутствие в принципе может привести либо к недоливу, либо к переливу топлива. Как следствие – перебои в работе (мотор «троит») и/или белый дым на холостых оборотах.

Также может потерять свою жесткость прижимная пружина иглы. Коррозия станет причиной подклинивания клапана мультипликатора. Проблемы с соленоидом, который открывает клапан на выпуск, точно не добавят устойчивости работы ДВС. Другими словами, все детали форсунки подвержены тем или иным воздействиям, и незначительная на первый взгляд мелочь может расстроить работу всего двигателя настолько, что грешным делом начнешь думать о переходе на агрегат, поглощающий бензин.

Неисправности у пьезофорсунок приблизительно те же, что и у более «старой» конструкции. Однако из-за усложнения управляющего элемента ко всему может добавиться, например, замыкание на «массу» самого пьезоэлемента. Запустить двигатель в таком случае у вас вряд ли получится. Про неисправность пары игла-распылитель мы сказали выше, но добавить можно, что если форсунка льет сильно, то дым будет, как из печи – черный и обильный. Редко, но бывает, что сам пьезоэлемент теряет в своих свойствах – в таком случае двигатель будет банально троить или вообще потеряет тягу.

О закоксованности распылителя упомянем, так сказать, «для протокола», так как это довольно очевидная, хоть и не менее важная неисправность.

Работы поэтапно

Если ваш двигатель начал работать ненормально (а к ненормальности относится в том числе белый или черный дым из выхлопной трубы), то первым делом необходимо выполнить компьютерную диагностику. И если на мониторе сканирующего устройства появятся ошибки, касающиеся топливных форсунок, то их демонтируют (причем все, оптом) и отправляют в цех диагностики и ремонта.

Первым делом форсунку устанавливают на специальный стенд, благодаря которому можно проверить ее базовый функционал – не травит ли топливо через сливную магистраль, а если травит, то под каким давлением.

Если на этом стенде все окажется в порядке, форсунку установят на более серьезное оборудование, которое имитирует работу на двигателе, с подсоединенным ТНВД и топливными патрубками высокого давления, а также всевозможными датчиками. Здесь автоматика поэтапно выполнит замеры всех параметров форсунки, что даст понимание возможных проблем и их причин.

После того, как мастер убедится в неисправности форсунки, ее отправляют в ультразвуковую ванну, чтобы очистить распылитель от нагара.

Затем форсунку устанавливают на специальный стенд для разборки, предварительно подобрав калибр нужной размерности.

1 / 3

2 / 3

3 / 3

Мастер предельно осторожно разбирает сначала верхнюю часть форсунки (если она электромагнитная). Осторожность необходима потому, что ряд деталей форсунки имеет довольно небольшие размеры – например, регулировочная шайба или стопорное кольцо.

Затем мастер извлекает мультипликаторный клапан и продолжает разборку – теперь уже нижней части форсунки.

1 / 5

2 / 5

3 / 5

4 / 5

5 / 5

Все извлеченные составляющие кладем в специальную ванночку и отправляем прямиком под микроскоп.

1 / 5

2 / 5

3 / 5

4 / 5

5 / 5

Только через окуляр этого нехитрого вооружения глаза можно разглядеть царапины, задиры или износ контактных поверхностей. То, что не поддается глазу – например, усадка пружины иглы – измеряется при помощи специального оборудования, которое позволяет определить жесткость пружины под нагрузкой и без нее.

При помощи электронного индикатора измеряется ход соленоида.

Проверяется каждая шайба и стопорное кольцо, осматриваются и обмеряются все втулки.

1 / 4

2 / 4

3 / 4

4 / 4

Далее все, что касается задиров на мультипликаторе или игле, говорит нам о том, что надо заменить элемент новым. Есть умельцы, которые пытаются их шлифовать, и им это даже удается, но «это не наш метод». Чтобы после ремонта форсунки дать гарантию ее надлежащей работы, такие ответственные элементы все же лучше заменить.

Производителей форсунок можно мысленно поблагодарить за то, что все необходимые для ремонта элементы форсунки имеются в продаже. Хотя есть и такие производители (мы, разумеется, не будем называть их имя и показывать пальцем), которые не выпускают комплектующих для ремонта. В таком случае после испытаний на стенде и выявления неисправностей мастер лишь констатирует несоответствие норме и возвращает растерянному клиенту деталь: ему поможет лишь замена форсунки в сборе.

Завершающие работы

Заменив все, что требует замены, мастер собирает форсунку. Но жизнь была бы слишком скучна, если бы не необходимость в регулировке собираемого механизма.

Это довольно трудоемкая задача: нужно собрать какую-то часть и измерить индикатором. Если размер не попадает в допустимый диапазон – снова разобрать и отрегулировать шайбой или стопорным кольцом.

1 / 8

2 / 8

3 / 8

4 / 8

5 / 8

6 / 8

7 / 8

8 / 8

Эти процедуры повторяются последовательно до полной сборки форсунки. Кстати, затягиваются верхняя и нижняя часть форсунки с предельно строгим соблюдением требуемого момента затяжки – на помощь приходит динамометрический ключ.

Единственная «отдушина» для мастера – это база данных в компьютере, в которой хранится вся справочная информация на все возможные конструкции форсунок. Ввел номер детали в поисковое окно – и все данные как на ладони, в том числе что и чем регулируется. Отрегулировав все, что нужно отрегулировать, собранную форсунку снова отправляют на стенд диагностики.

1 / 4

2 / 4

3 / 4

4 / 4

Там ее «погоняют» на всех режимах работы и выдадут вердикт о качестве работы мастера. Отремонтированную деталь запакуют в плотный пакет и отправят на склад, пока за ней не придет счастливый, но чуть мрачноватый после посещения кассы хозяин.

В завершение

Дизельный двигатель – одна из самых противоречивых тем в автомобильной среде. Отличная тяга и небольшой расход в сочетании с очень дорогой топливной аппаратурой и недешевым обслуживанием делают выбор автомобилиста крайне сложным. Да, при внимательном, если не сказать «трепетном», отношении к топливным фильтрам, качеству топлива и процессу эксплуатации автомобиля дизель воздаст вам сторицей – но на сколько вас хватит эксплуатировать автомобиль в режиме «внимание, как к ребенку»? Отвел глаз, заправился на незнакомой станции – и привет распылителям. Машина постояла месяц на стоянке – и форсунку без поломки не извлечь. Суммируя все вышесказанное, можно подытожить: да, владельцам дизельных автомобилей приходится куда тяжелей с обслуживанием и эксплуатацией. Но когда ты мчишься груженым в горку на повышенной передаче без малейшей запинки, то забываешь о таких «мелочах», как ремонт Common Rail.