Зачем нужно прописывать код для форсунок системы Common Rail

Современные двигатели одного объёма могут иметь различную мощность. В целях экономии форсунки с похожими конструкционными особенностями могут подходить для разнообразных моторов. А для того, чтобы форсунка работала корректно, прописывается уникальный код. Подобное действие позволяет запрограммировать универсальную форсунку под определённый алгоритм впрыска топлива. Иногда нужно прописывать код для разных по конструкции форсунок, чтобы согласовать их работу.

Фактически код форсунки определяет её допустимые границы работы при разных режимах. То есть, электронный блок управления проверяет, соответствуют ли параметры форсунки заданным режимам работы. Если нет, то на эту форсунку может быть прекращена подача топлива.

Прописывание кода – это достаточно деликатный процесс. Каждая форсунка имеет свой уникальный код, который позволяет ей работать при определённых условиях эксплуатации. Именно этот код позволяет контролировать впрыск топлива. Таким образом, две форсунки с различной конструкцией можно настроить с помощью программного обеспечения так, чтобы их диапазон работы совпадал.

Что произойдёт, если поставить форсунку без прописки кода?

— Потеря мощности двигателя до 30%.

— Отказ форсунки.

— Нестабильная работа мотора.

— Повышение уровня шума.

— Увеличение дымности выхлопа.

Форсунки обеспечивают прямую подачу топлива в камеры сгорания и его равномерное распределение по стенкам. Распыление топлива происходит через специальные сопла (распылитель форсунки). Сопла формируют строго заданный топливный факел, в результате чего топливо и воздух смешиваются эффективнее, а смесь сгорает лучше.

Основное отличие форсунок для бензиновых и дизельных систем заключается в рабочем давлении топливной магистрали. Так, если бензонасос создает давление в 1-2 атмосферы в бензиновых двигателях, то топливный насос высокого давления (ТНВД) нагнетает дизтопливо до отметки в несколько сотен атмосфер.

Выделяют несколько типов дизельных форсунок, в зависимости от принципа их работы и особенностей конструкции:

• механические
• электромагнитные
• пьезоэлектрические
• насос-форсунки

Механические форсунки

Имеют самую простую и надежную конструкцию и длительный стаж применения в автомобилестроении (несколько десятилетий). Принцип работы механической форсунки: клапан ее открывается, как только достигнуто необходимое давление.

Корпус форсунки оканчивается соплом и подпружинной иглой. В опущенном состоянии игла закрывает доступ топлива к соплу. Как только давление поднимается благодаря работе ТНВД, игла приподнимается, топливо поступает на распылитель для последующего впрыска. С падением давления, игла снова опускается, перекрывая доступ топлива к распылителю форсунки.

Такое простое конструктивное решение: корпус, распылитель, игла плюс пружина — позволяет применять механические форсунки на самых простых моделях дизельных ДВС.

Но вследствие ужесточающихся с каждым годом требований к экономичности и экологичности дизелей, производители были вынуждены искать новые решения, ведь механические форсунки не обеспечивают достаточно контроля над смешиванием топливной смеси.

Электромагнитные форсунки

Речь идет о форсунке, в которой солярка подается в цилиндры посредством опускания и поднимания иглы, но управляется она не пружиной, а с помощью специального элекромагнитного клапана, который регулируется электронным блоком управления двигателя. Следовательно, без соответствующего сигнала топливо не попадет в распылитель.

То есть дозирование топлива, начало его впрыска и длительность подачи определяется ЭБУ двигателя. Необходимые параметры определяются частотой вращения коленвала, режимом работы мотора, температурой ДВС и другими важными параметрами.

При этом в системе Common Rail за один цикл электромеханическая форсунка способна подавать топливо посредством нескольких впрысков (до 7 раз). Такая дозированная и точная подача горючего в цилиндр способствует его лучшему распределению по стенкам камеры сгорания и более полноценной переработке.

Таким образом, за счет управления процессом впрыска под контролем ЭБУ, конструкторам удалось существенно увеличить мощность дизельного двигателя, сделать его более экономичным и экологичным. С появлением электромагнитных форсунок связана и более культурная (не такая шумная, как раньше) работа дизеля, и даже повышение его общего ресурса.

Пьезоэлектрические форсунки

Самое современное изобретение в категории современных дизельных моторов с системой прямого впрыска топлива в цилиндры. Принцип работы пьезоэлектрических форсунок фактически дублирует электромагнитные форсунки, но вместо электрического магнита клапан, регулирующий впрыск горючего, приводит пьезоэлектрический кристалл.

Дело в том, что отдельные кристаллы способны менять свою форму под действием электрического заряда. При конструировании пьезоэлектрических форсунок был учтен этот принцип. В результате появилось устройство, где кристалл удлинялся под действием электричества, что и приводит в действие запорные механизмы форсунки.

Основное преимущества пьезоэлектрических форсунок — скорость срабатывания клапана. Это позволило совершать многократный впрыск за один цикл подачи горючего в цилиндр (до девяти раз!). В результате качество смеси дизтоплива и воздуха улучшается, мощность и эффективность работы дизельного ДВС увеличиваются.

К основному недостатку относят высокую стоимость пьезоэлектрических форсунок. Они крайне чувствительны к качеству топлива, не поддаются ремонту и восстановлению, а их замена обходится владельцу в круглую сумму.

Насос — форсунки

Насос-форсунка это не отдельный вид форсунки, а целая отдельная система подачи топлива в дизельном ДВС. Особенность такой системы — отсутствие ТНВД. Высокое давление впрыска обеспечивают сами дизельные насос-форсунки.

Принцип их работы заключается в следующем: насос низкого давления подает горючее на форсунку, а затем собственная плунжерная пара форсунки от прямого воздействия кулачков распредвала нагнетает необходимое для впрыска давление. В итоге качество распыления топлива в камере улучшается.

Электрический клапан в устройстве насос-форсунки обеспечивает возможность дозированного впрыска, топливо можно подавать в цилиндр за два впрыска.

К другим преимуществам насос-форсунок можно отнести исключение из системы питания дизеля такого узла, как ТНВД, что облегчает конструкцию и уменьшает габариты самого двигателя. Мотор с насос-форсунками работает мягче и экономичнее, а содержание выхлопа максимально экологично.

Главным недостаткам системы насос-форсунок считается прямая зависимость давления впрыска от частоты вращения коленвала. Кроме того, насос-форсунки очень требовательны к качеству топлива и моторного масла. Ремонтировать и заменять их обходится очень дорого, поэтому на сегодняшний день многие автопроизводители отказываются от насос-форсунок в пользу классической схемы «ТНВД + форсунки».

• Особенности и виды форсунок Bosch, Delphie, Denso мы рассматривали здесь.

Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог

Обычно производители автомобильных дизелей рекомендуют менять форсунки через каждые 100 – 150 тыс. км пробега. Но далеко не всегда в таком «возрасте» этот узел системы питания уже непригоден для дальнейшей эксплуатации. Часто форсунка способна работать еще 30 – 50 тысяч километров сверх отмеренного изготовителем срока. Однако при этом никто не сможет поручиться за качество распыления топлива. Поэтому через некоторое время «диагностом» выступает инспектор ГАИ, налагающий штраф за чрезмерную дымность выхлопа. Для некоторых автовладельцев «последним звоночком» перед неизбежным ремонтом становятся участившиеся визиты на АЗС. «Лейка есть лейка», – говорят в таких случаях мотористы, имея в виду форсунку, неконтролируемо заливающую топливо в цилиндр.

Доступно для всех

Причинами нарушений в работе форсунки могут стать износ или засорение, коррозия, вызванная неотсепарированной водой и повышенным содержанием серы в топливе.

До недавнего времени некоторые авторитетные производители топливной аппаратуры (например, Bosch) держали тему ремонта форсунок закрытой. Вместо этого по всему миру был организован сбор изношенных форсунок, которые восстанавливались в промышленных условиях. Их качество было высоким, однако стоили они намного дороже существующих ремкомплектов – хоть и неоригинальных, но почти не уступающих им по качеству. Поскольку автомобилисты все же предпочитали ремонт с использованием этих комплектов, Bosch в конце концов «рассекретил» все данные по ремонту форсунок и запчастям для них и наладил соответствующий фирменный сервис.

Ищем неисправность

Проверить состояние приборов впрыска и определить причину неисправности помогает диагностическое оборудование, имеющееся в распоряжении дизелистов-профессионалов. Перед началом теста форсунку необходимо очистить (желательно в ультразвуковой ванне) и проверить, нет ли у нее механических повреждений. Например, кромки отверстия распылителя должны быть острыми.

Основной испытательный тестер представляет собой ручной плунжерный насос с присоединительным штуцером и манометром, измеряющим давление впрыска. Вместо солярки иногда применяют специальное масло. На этом стенде проверяется подвижность иглы в распылителе – о том, что все в порядке, свидетельствует резкий дребезжащий звук во время распыления. Бывает, однако, что неновая форсунка не дребезжит, но это не всегда признак ее непригодности.

Затем проверяют форму факела или факелов распыляемого топлива. При давлении на 20 бар меньшем давления открытия иглы контролируют способность уплотнений форсунки и ее распылителя сохранять герметичность. При этом на носике форсунки допускается появление в течение 10 секунд не более одной капли жидкости, причем капля не должна упасть.

С помощью этого прибора определяют и давление открытия форсунки. Отклонение от нормы и разброс показаний для всех форсунок одного двигателя производители оговаривают индивидуально. Сложнее проверить этот параметр у двухпружинных форсунок – а такими форсунками сегодня оснащено около трети эксплуатируемых в Украине дизелей. Перед впрыском основной дозы топлива при давлении 150 – 250 кг/см2 игла должна приподниматься на 0,03 – 0,05 мм, пропуская предварительную порцию горючего (давление 110 – 170 кг/см2). «Увидеть» момент открытия второй ступени могут только самые совершенные электронные тест-стенды (они уже есть в Украине).

Еще сложнее определить количество топлива, подаваемого в цилиндр из распылителя двухпружинных форсунок. Например, порция предварительного впрыска составляет всего 1,5 мм3. Насколько нам известно, в Украине приборов для подобных измерений нет.

Что менять, а что чинить

Нередко «забастовавшую» форсунку достаточно лишь прочистить, и она начинает исправно работать. Попавшая с топливом в распылитель соринка часто приводит к заклиниванию иглы или изменению формы факела впрыскиваемого топлива. Хорошо, если последствия ограничатся только снижением экономичности и мощности, что не каждый водитель сразу же заметит. Мотористам-ремонтникам известны случаи, когда «неправильная» струя топлива из загрязненной форсунки буквально прожигала поршень. Своевременно выявленные засоренные форсунки чистят в разобранном виде: вручную скребками и щеточками или на стенде с помощью ультразвука и специальной жидкости.

В большинстве случаев все проблемы при отказе гидромеханической форсунки (новая стоит 90 – 200 евро) решаются путем замены комплекта – распылителя с иглой (цена – 35 – 50 евро). Дабы окончательно убедиться, что причина сбоев именно в распылителе, попавшую под подозрение деталь монтируют в специальный тестовый корпус. Если параметры факела «хромают» – виноват испытываемый распылитель, в противном случае ищут другие причины неправильной работы.

Износу также подвергается промежуточная шайба, расположенная между пружиной и распылителем. Круговая выработка на ней провоцирует перекос и несвоевременное срабатывание, подъем иглы на недостаточную высоту. Такую шайбу можно заказать отдельно по каталогу (цена 6 – 12 евро).

Большая редкость – поломка пружины (4 – 7 евро), хотя со временем она может потерять жесткость и просесть. В таком случае ее усилие восстанавливают путем добавления регулировочных шайб. На моторах с большим пробегом встречаются дефекты корпуса форсунки, вызванные коррозией или механическим износом (форсунка в сборе без распылителя стоит 55 – 73 евро). Случается, при неаккуратном монтаже отламывается какой-либо штуцер . Естественно, в таком случае деталь или весь узел подлежат замене.

Проблемы сложных конструкций

Дополнительные хлопоты могут причинить форсунки, снабженные электрическими датчиками подъема иглы. Например, такие устанавливались на дизели Mercedes и VW прошлых поколений. Эти форсунки стоят от 250 до 400 евро за штуку, а предлагаемый для них ремкомплект включает только механическую часть. Замена распылителя на такой форсунке имеет смысл, если это делается не более 2-3 раз. Последующими заменами можно устранить отклонения в параметрах распыления, но в целом это может не улучшить работу двигателя. Износившийся подвижный сердечник датчика все равно будет искажать его показания, давая неверную информацию в блок управления двигателем. Не приносят успеха и попытки отключить неисправный датчик.

Опыт ремонта электромеханических форсунок дизелей с системой питания Common Rail (1 форсунка – 600 евро) и насос-форсунок (600 – 650 евро) в Украине совсем небольшой, поскольку автомобили с такими силовыми агрегатами появились у нас недавно, да и то в ограниченном количестве.

Износившихся форсунок этого типа на большинстве специализированных СТО пока не встречали, хотя известны случаи их отказов из-за применения некачественного топлива. За рубежом уже существуют стенды для проверки электромеханических форсунок и даже выпускаются ремкомплекты, хотя не все производители признают эти детали ремонтопригодными. Например, Bosch некоторые модели таких форсунок только лишь меняет на отреставрированные.

Вода наряду с серой – наиболее опасный враг топливной аппаратуры. Когда двигатель уже заглушен, влага в составе солярки остается в полостях форсунок, в том числе и в чувствительном к посторонним включениям распылителе. Если после этого автомобиль некоторое время не эксплуатируется, в местах скопления влаги начинает развиваться коррозия. Ржавчина вызывает образование раковин на поверхностях, портит уплотнительные шайбы, провоцирует течи. Кроме того, продукты коррозии вызывают заклинивание подвижных частей. Если игла успела приржаветь к седлу или направляющему каналу, при первом же запуске двигателя она сдвигается и разрушает распылитель.

Топливо распыляется в виде факела, который состоит из трех частей. Сердцевину (1) формируют большие капли и струйки топлива, еще не распавшиеся на микрокапли. Средняя зона (2) содержит относительно крупные капли. Внешняя зона образована (3) из самых мелких распыленных капель.

В целом в факеле содержатся от 500 тыс. до 20 млн. двигающихся микрокапель. Их размер – от нескольких микрон до нескольких сотен микрон. Диаметр большинства капель – от 10 до 30 микрон. В факеле находятся также пары топлива. Концентрация капель в различных участках факела и его геометрия зависят от характеристик топливной аппаратуры и влияют на качество смесеобразования. Эти параметры тщательно согласовывают с характеристиками камеры сгорания.

Игорь Широкун
Фото Bosch и Юрия Нестерова

Редакция благодарит «Аверс-центр» и Bosch Service «Премьер-Центр» за помощь в подготовке материала