Форсунки в двигателе: принцип работы и частые неисправности

Форсунка — это небольшое по размерам устройство, которое есть в любом современном ДВС. Поэтому топливные форсунки — критически важный компонент мотора, без которых он не способен работать. Неполадки форсунок тут же приводят к падению мощности и росту расхода топлива, запуская цепную реакцию неисправностей с перспективой дорогостоящего ремонта. Разбираемся, почему так происходит и как избежать неприятностей.

Что такое форсунка

Форсунка, или инжектор, — это важнейший элемент впрысковой (инжекторной) системы питания двигателя внутреннего сгорания, распыляющий под давлением бензин или дизельное топливо во впускной коллектор или непосредственно в цилиндр мотора. Именно форсунки обеспечивают равномерную подачу и точную дозировку горючего, а также его эффективное перемешивание с воздухом. И как следствие, оказывают ключевое влияние на формирование рабочей смеси, а значит, и на основные характеристики ДВС.

Сколько форсунок в двигателе

Это зависит от конструкции и типа мотора. К примеру, в конце XX века автопроизводители применяли так называемый моновпрыск. В такой системе питания единственная форсунка, по сути, заменяла карбюратор, впрыскивая топливо в общий для всех цилиндров коллектор. Однако в современных двигателях с распределённым или непосредственным впрыском топлива число инжекторов обычно равно количеству цилиндров. Исключение — комбинированные варианты, когда горючее в ДВС по ситуации может подаваться как напрямую в цилиндры, так и во впускной коллектор. При столь сложной схеме количество форсунок увеличивается вдвое.

Как устроены форсунки

Схематично любая форсунка состоит из герметичного металлического корпуса, сетчатого фильтра, запорной иглы с пружиной и распылителя. Основные конструктивные различия моделей, как правило, зависят от рабочего давления в них. У бензиновых моторов с распределённым впрыском оно относительно невелико, а вот в современных дизелях достигает 2000–2200 бар. Второй важный момент конструкции — принцип управления форсункой. Оно может быть механическим, электромагнитным или пьезоэлектрическим. Наконец, существуют насос-форсунки, которые не только распыляют топливо, но и предварительно сжимают его до нужного давления. 

Сегодня автопроизводители часто применяют электромагнитные инжекторы. В этом случае подачей топлива заведует соленоид, который в нужный момент поднимает иглу, открывая сопла распылителя. Когда напряжение с обмоток индукционной катушки исчезает, пружина толкает иглу вниз — форсунка запирается, и впрыск горючего прекращается.

Иногда электромагнит используют только для регулирования давления топлива в особой камере, помогающей игле открывать или закрывать распылитель. Подобные устройства называют электрогидравлическими и обычно ставят на дизели.

Как работает форсунка

Основная задача инжектора — не просто налить в цилиндры или впускной коллектор некоторое количество топлива, а сделать это в строго определённый момент времени, в нужном количестве и под правильным давлением, чтобы горючее буквально превратилось в аэрозоль и эффективно перемешалось с воздухом. Только так двигатель сможет работать корректно, выдавая паспортные характеристики.

Поэтому на современных моторах форсунками управляет электронный блок. И чем совершеннее система питания, тем сложнее его программные алгоритмы. Сегодня уже не редкость, когда за один такт каждая форсунка совершает несколько строго дозированных впрысков. Степень нажатия водителем на педаль акселератора, скорость движения, температура охлаждающей жидкости, обороты коленвала — микропроцессор учитывает множество факторов.

Что происходит, если форсунка ломается

Исправная форсунка должна обладать аптекарской точностью и молниеносной реакцией. А когда заводские параметры устройства по какой-либо причине нарушаются, двигатель начинает работать неравномерно, с трудом запускается или дымит.

Первые признаки неисправности бывают не очень заметны неопытному водителю, но за ними наверняка последуют более крупные неприятности. Ведь перебои с подачей топлива напрямую влияют на состояние систем зажигания, газораспределения и снижения токсичности. В самых серьёзных случаях дефектная форсунка способна смыть защитную масляную плёнку с «зеркала» цилиндра, увеличив риск задиров и, как следствие, капитального ремонта или полной замены двигателя. Так что затягивать с диагностикой и ремонтом однозначно не стоит.

Типичные неисправности форсунок

Проблемы форсунок можно разделить на две условные группы. Реже выходят из строя электронные и электрические компоненты. Конечно, полностью исключать, например, замыкание катушки соленоида форсунки нельзя, но чаще проблемы возникают по причине внешнего воздействия — например, обрыва проводов или окисления контактов в системе управления двигателем. 

Вторая, более распространённая категория потенциальных неисправностей связана с точной механикой форсунки. В российских условиях она обычно страдает не столько от физического износа, сколько от некачественного топлива. Вредные примеси и присадки в горючем зачастую приводят к ускоренной деградации уплотнений, засорам, образованию отложений. Способствуют этому и нарушения в эксплуатации автомобиля — перегрев, несвоевременная замена топливного фильтра, даже длительная работа на холостом ходу может вредить инжекторам.

В результате форсунка начинает «лить», то есть подавать бензин или солярку чрезмерными дозами (и не вовремя) из-за негерметичности запорной иглы. Либо, наоборот, закупоренные микроотверстия распылителя теряют способность к правильной организации факела горючего. Другой вариант — изношенные прокладки перестают держать заданное давление в системе питания. А самая опасная неисправность, когда форсунка не закрывается даже на заглушенном моторе. Это грозит тем, что при долгой стоянке в цилиндры натекает топливо, которое при следующем запуске двигателя вызывает гидроудар и приводит к капитальному ремонту.

Диагностика форсунок

Проверка современной топливной системы требует специфических навыков и опыта, а также осторожности, особенно в случае с дизельными двигателями с высоким давлением в контуре питания. Поэтому рядовому пользователю, как правило, остаётся ориентироваться уже на последствия неисправностей. Тем более, что не заметить их просто невозможно: неустойчивую работу мотора обычно дополняет тревожная лампа Check Engine на панели приборов.

Хотя существуют и косвенные признаки неполадок. К примеру, серьёзная негерметичность форсунок обычно приводит к повышению уровня масла в картере двигателя после стоянки. Лишнее горючее стекает по стенкам цилиндра, смазка разжижается, а щуп при этом начинает источать характерный топливный аромат.

В любом случае тянуть с визитом в техцентр не стоит. Не исключено, что при оперативном вмешательстве дело обойдётся чисткой форсунок, а не их дорогостоящей заменой. Плюс ко всему эти устройства редко выходят из строя по одному, поэтому лучше заранее приготовиться к полному обновлению комплекта инжекторов, особенно если ваш автомобиль уже не первой свежести, а пробег приблизился к 150–200 тысячам километров.

Чистка форсунок: промывка и ультразвук

Значительная часть проблем с топливной аппаратурой связана с загрязнением прецизионных каналов и отверстий, которые порой у форсунки не толще человеческого волоса. Поэтому ремонтники в качестве первой меры спасения традиционно рекомендуют очистку компонентов системы от вредных отложений.

Обычно предлагают на выбор два способа: подешевле, без демонтажа форсунок с двигателя, либо подороже — со снятием деталей и промывкой на специальном стенде. В первом случае активные присадки могут залить непосредственно в топливный бак, а во втором обычно используют ультразвук, снимающий с металла все отложения. Такой способ намного эффективнее.

Но важно понимать, что подобная процедура не гарантия избавления от проблем. Не исключено, что неисправную или слишком изношенную форсунку всё же придётся заменить. Кроме того, специалисты не рекомендуют проводить очистку в целях профилактики, поскольку агрессивные химические составы сами по себе не слишком полезны для высокоточных компонентов. Поэтому, прежде чем соглашаться на промывку, следует убедиться в исправности других систем — в первую очередь, зажигания. Возможно, в нестабильной работе двигателя виноваты некондиционные свечи или, допустим, отказавшие датчики.

Когда нужно менять форсунку

Когда форсунка не выдаёт заводских параметров (их тоже проверяют на специальных измерительных стендах), а чистка уже не помогает. Полумеры в данном случае неуместны: чем сильнее износ или загрязнение устройства, тем хуже будет работать двигатель, тем быстрее попросят внимания и финансовых вложений другие системы. Поэтому в интересах водителя — следить за состоянием топливной аппаратуры. И как минимум, не подвергать её излишнему риску, заправляясь на сомнительных АЗС.

Фото на обложке: Mercedes-Benz