Пьезофорсунки: что инженеру хорошо, то слесарю плохо

Чистка топливной форсунки

Данная процедура ничто иное, как имитация работы форсунки на двигателе с той лишь разницей, что в место топлива на форсунку под давлением подается промывочная жидкость.

После нажатия на пуливизатор баллончика промывочная жидкость под давлением подается к форсунке и не проходит через нее до тех пор пока мы не откроем форсунку. Подаем ток на форсунку, нажимая на кнопку, чтобы она открылась. Форсунка откроется и жидкость за счет давления начнет распылятся с обратной стороны форсунки.

Обратите внимание на распыл форсунки. Он должен быть равномерным. Если из форсунки льется струя прогоняем промывочную жидкость до тех пор пока струйка не превратится в равномерный распыл

Если распыл изначально был правильной геометрии, это говорит о том, что форсунки были чистыми. На удивление мои форсунки оказались чистыми, хотя их изначальный внешний вид позволял усомнится в этом.

Если из форсунки льется струя прогоняем промывочную жидкость до тех пор пока струйка не превратится в равномерный распыл. Если распыл изначально был правильной геометрии, это говорит о том, что форсунки были чистыми. На удивление мои форсунки оказались чистыми, хотя их изначальный внешний вид позволял усомнится в этом.

Промываем так каждую форсунку в течение 2-3 минут с небольшими перерывами. После того как все форсунки подверглись чистке повторяем процедуру для каждой форсунки еще раз. За время пока остальные форсунки чистятся остаточная жидкость в первой очищенной форсунке разъедает несмытые отложения и при следующем промывании все остатки вымываются.

Равномерный факел

Пожалуй, это все, что можно сказать по данной теме. После промывки форсунок собираем все в обратном порядке. Если резиновые уплотнители форсунки в хорошем состоянии ставим их обратно, предварительно смазав моторным маслом. В противном случае, запаситесь комплектом новых резиновых уплотнителей, желательно заранее. Деформированные резинки могут стать причиной течи топлива или подсоса воздуха во впускной коллектор.

Закончив сборку разобранного, не запуская двигатель, включаем зажигание с целью активации на пару секунд топливного насоса и подъема давления в системе питания. Повторяем включение выключение зажигания несколько раз для нагнетания большего давления. Затем проверяем топливную линию и форсунки на предмет утечки топлива. Не лишним будет заменить огнеупорные шайбы форсунки (актуально для дизельных моторов) и резиновые уплотнители, если таковые имеются. Если течи не обнаружили можете смело запускать двигатель. Обычно работы по промывке топливных форсунок совмещают с чисткой дроссельной заслонки. В следующей статье именно это и обсудим.

Воздушная и топливная системы автомобиля. ТеорияЧистка дроссельной заслонки. Засучите рукаваECU: управление впрыском топлива, топливные карты

Проверка питания

Глушим двигатель. Первый вариант:

Снимаем разъём питания форсунки 1 цилиндра.
Подключаем мультиметр режиме измерения постоянного напряжения в диапазоне 0-20 Вольт.
Заводим двигатель и наблюдаем за показаниями прибора. Напряжение должно подаваться короткими импульсами.
Если показания напряжения появились, значит проводка исправна.
Если напряжения на фишку питания не приходит, то глушим двигатель и прозваниваем провода, либо ищем повреждение визуально.
Подключаем форсунку 1 цилиндра и повторяем операцию с форсунками 2-4 цилиндров.

Второй вариант. Понадобятся два человека. Делаем всё тоже самое, только отключив сразу все форсунки. Один человек крутит двигатель стартером, а второй — последовательно измеряет импульсы напряжения на отключенных разъемах форсунок.

Вместо мультиметра можно использовать светодиод.

Китайские драйверы: стоит ли экономить

Драйверы выпускаются в Китае в огромном количестве. Они отличаются низкой стоимостью, поэтому довольно востребованы. Имеют гальваническую развязку. Их технические параметры нередко завышены, поэтому при покупке дешевого устройства стоит это учесть.

Чаще всего это импульсные преобразователи, с мощностью 350÷700 мА. Далеко не всегда они имеют корпус, что даже удобно, если прибор приобретается с целью экспериментирования или обучения.

Недостатки китайской продукции:

в качестве основы используются простые и дешевые микросхемы;
устройства не имеют защиты от колебаний в сети и перегрева;
создают радиопомехи;
создают на выходе высокоуровневую пульсацию;
служат недолго и не имеют гарантии.

Не все китайские драйверы плохие, выпускаются и более надежные устройства, например, на базе PT4115. Их можно применять для подключения бытовых LED-источников, фонариков, лент.

Чистка топливной форсунки

Равномерный факел

Определение неисправности

Чтобы быстро проверить форсунки без снятия, потребуется отвертка-индикатор. Она представляет собой металлический стержень и рукоятку, на которой расположен переключатель и контакт для создания проводящего контура, зажимаемый одним из пальцев. При передвижении переключателя вперед к стержню прибор становится менее чувствительным, при перемещении в верхнее положение его чувствительность возрастает. В первом случае будет загораться или мерцать красная лампа индикатора, во втором – зеленая лампа.

Перед проведением теста переключатель отвертки нужно перевести вперед, в сторону рабочей части (стержня) до упора, а палец руки должен прижиматься к открытому контакту, расположенному на ручке отвертки-индикатора. В таком положении рука должна оставаться при проведении всего теста, замыкая электрическую цепь, иначе индикации не будет.

Рабочий стержень отвертки нужно расположить так, чтобы он касался металлической скобы на колодке, удерживающей форсунку. Бытует мнение, что достаточно просто поднести стержень к колодке, чтобы произошла индикация, но это не так. Металлический фиксатор улавливает электромагнитный импульс, образующийся при работе форсунок, в нем возникает разность потенциалов и переменные токи, которые и фиксирует прибор.

Этот тест позволяет проверить форсунку на работающем двигателе, поэтому его нужно запустить и оставить на холостых оборотах. При контакте стержня отвертки-индикатора с металлической скобой на отвертке должен загореться красный индикатор. Так проверяется работоспособность на всех цилиндрах. При неработающей форсунке одного из цилиндров, индикатор светиться или моргать не будет.

Использование индикатора не обязательно указывает на неисправность форсунки, он сигнализирует, что она не работает. Проблема может быть и в ней, и в системе подачи напряжения, плохом контакте, сбое в электронном блоке управления и т.д.

В некоторых моделях нет металлических фиксаторов колодок, в которых генерируются токи, можно ли в этом случае определить неисправную форсунку, не снимая ее с двигателя? Да, это можно сделать, используя ту же отвертку-индикатор. Для этого переключатель нужно установить в крайнем верхнем положении (это самый высокий уровень чувствительности прибора) и проделать дополнительные манипуляции.

После запуска двигателя стержень отвертки подносится к колодке форсунки, при этом не возникнет никакой индикации, даже если она работает. Поэтому на стержне отвертки нужно укрепить металлическую скобу, которая будет служить антенной, где будут возникать электромагнитные колебания. Для этого подойдет канцелярская скрепка, аккуратно обжатая вокруг стержня плоскогубцами.

При проведении теста на неисправность топливной форсунки переключатель остаётся в верхнем положении максимальной чувствительности. При работающем на холостых оборотах двигателе требуется поднести скобу как можно ближе к колодке, она должна охватывать ее. На приборе должна появиться моргающая индикация за счет токов, возбуждаемых электромагнитного поля, возникающего при работе форсунки. Если под колонкой находится неработающая форсунка – индикации не будет. Эта методика подходит и для колодок, оборудованных металлической скобой.

Заключение

Тестирование при помощи отвертки-индикатора поможет быстро найти неисправность, когда двигатель троит из-за форсунки, или возникают другие проблемы из приведенного ранее списка. При наличии этого инструмента диагностику можно провести у себя в гараже, а выявив неисправность, устранить ее, если это возможно. Предлагаемый тест только выявляет факт того, что форсунка не работает, причем сделать это можно, не разбирая двигатель.

Чтобы выявить причины, по которым топливо не возгорается в цилиндре, потребуется более детальная диагностика и последующий ремонт. При этом не всегда требуется замена форсунки, существуют и другие причины, по которым она не функционирует или работает нестабильно. Иногда нужно просто уплотнить контакт колодки и проблема стабильной работы двигателя тут же решается, в более сложных случаях, например, для прочистки форсунок, надо будет обратиться к специалистам.

Печать

Технические характеристики

Перед приобретением преобразователя для светодиодов следует изучить характеристики устройства. К ним относятся следующие параметры:

выдаваемая мощность;
выходное напряжение;
номинальный ток.

Схема подключения LED-драйвера

На выходное напряжение влияет схема подключения к источнику питания, количество в ней светодиодов. Значение тока пропорционально зависит от мощности диодов и яркости их излучения. Светодиодный драйвер должен выдавать столько тока для светодиодов, сколько потребуется для обеспечения постоянной яркости. Стоит помнить, что мощность необходимого устройства должна быть более потребляемой всеми светодиодами. Рассчитать ее можно, используя следующую формулу:

P = P(led) × n

P(led) – мощность одного LED-элемента;

n — количество LED-элементов.

Для обеспечения длительной и стабильной работы драйвера следует учитывать запас мощности устройства в 20–30% от номинальной.

Подключение светодиодов к драйверу

Выполняя расчет, следует учитывать цветовой фактор потребителя, так как он влияет на падение напряжения. У разных цветов оно будет иметь отличающиеся значения.

Путем прогресса

Состоявшееся в конце девяностых внедрение системы Common Rail стало новой вехой в развитии двигателя Дизеля. Рядный топливный насос высокого давления (ТНВД) сменил магистральный насос, а гидравлические форсунки уступили место форсункам с электромагнитными клапанами, управляемыми электроникой.

В отличие от прежней конструкции, где открывание иглы распылителя происходило только за счет давления, электрогидравлические форсунки работают несколько иначе. В состоянии покоя давление топлива на конусе иглы распылителя и в камере управляющего клапана, расположенного над иглой, оказывается одинаково, подпружиненная игла запирает сопла, и впрыска не происходит. Когда поступает сигнал от блока управления, электромагнитный клапан срабатывает, давление над иглой сбрасывается, она поднимается, открывая сопла, и осуществляется впрыск.

Подобным образом работают и пьезофорсунки, в которых вместо электромагнита с подвижным сердечником применяется другой исполнитель — пьезоэлемент. Он имеет форму квадратного столбика, состоящего из множества установленных друг на друга и спеченных между собой керамических пластинок. Под воздействием тока в них возникает пьезоэффект, за счет которого конструкция способна быстро изменить свою длину, воздействуя на управляющий клапан. По сравнению с электромагнитом пьезоэлемент обеспечивает более быстрое срабатывание, время которого составляет порядка 0,1 мс (против 0,5 мс у форсунки с электромагнитом), а также способен создать большее усилие по воздействию на клапан управления и имеет более высокую точность хода для быстрой отсечки подачи топлива.

Конструкция пьезоэлектрической форсунки: 1 — пьезоэлемент; 2 — гидрокомпенсатор; 3 — управляющий клапан; 4 — дроссельная шайба; 5 — игла распылителя

Применение пьезоэлемента в форсунке позволило конструкторам реализовать до десяти впрысков за один такт работы двигателя — предварительные, основной, послевпрыски. При этом сами порции, их объем и частоту здесь можно гибко регулировать, исходя из режимов работы двигателя. Таким образом, в моторе достигается плавность и полнота сгорания топлива, снижается шумность и токсичность. Для современных дизелей у легковых автомобилей пьезоэлектрические форсунки становятся неотъемлемым элементом в конструкции топливной системы. Но за высокие технологии приходится платить.

Основные характеристики драйверов

Ключевые параметры приборов для преобразования тока, на которые нужно опираться при выборе:

Номинальная мощность устройства. Она указана в диапазоне. Максимальное значение обязательно должно быть немного больше, чем потребляемая мощность, подключаемого осветительного прибора.
Напряжение на выходе. Значение должно быть больше или равно общей сумме падения напряжения на каждом элементе схемы.
Номинальный ток. Должен соответствовать мощности прибора, чтобы обеспечивать достаточную яркость.

В зависимости от этих характеристик, определяют какие LED-источники можно подключить при помощи конкретного драйвера.

Вся важная информация есть на корпусе устройства

Драйверы для светодиодов: где купить и сколько стоят

Приобрести стабилизаторы для светодиодных ламп и микросхемы к ним можно в магазине радиодеталей, электротехники и на многих торговых интернет-площадках. Последний вариант – самый экономичный. Стоимость устройства зависит от его технических характеристик, типа и производителя. Средние цены на некоторые виды драйверов приведены в таблице ниже:

Модель	Технические параметры	Цена, руб.
DC12V	Мощность: 18 Вт Выходное напряжение: 12 В Входное напряжение: 100÷240 В	190
~~драйвер DC12V~~
LB0138	Мощность: 6 Вт, Выходное напряжение: 45 В Входное напряжение: 220 В	160
~~драйвер LB0138~~
YW-83590	Мощность: 21 Вт Выходное напряжение: 25÷35 В Входное напряжение: 200÷240 В	680
~~драйвер YW-83590~~
LB009	Мощность: 150 Вт Входное напряжение 170÷260 В Выходное напряжение: 12 В	730
~~драйвер LB009~~

Микросхема PT4115 стоит от 40 до 150 рублей за штуку. Стоимость более мощных элементов колеблется от 100 рублей до нескольких тысяч.

Ремонт форсунок

Восстановление форсунок осуществляется в такой последовательности:

С автомобиля снимается аккумулятор и из имеющихся в наличии ненужных проводов и деталей делается регулируемый переходник с переключателем для автономного управления форсунками;
Приобретается любой спрей для очистки карбюратора, и делается переходник из топливного шланга от патрубка баллончика к входу форсунки.

Для очистки внутренней ёмкости форсунки подаётся электричество, через регулировочный переключатель от аккумулятора на клеммы форсунок для открытия игольчатого клапана. Одновременно с открытием форсунки осуществляется нажатие на кнопку баллончика с очистительной жидкостью. Настройка форсунок таким образом позволяет сэкономить немалое количество денег, а также получить бесценный опыт ремонта инжекторного двигателя

Во время процедуры очистки форсунки необходимо обратить внимание на то, как распыляющее устройство пропускало топливо. Если топливо вырывалось из форсунки прямой струёй, то потребуется разборка и ремонт данной детали

Как разобрать форсунку для ремонта будет описано далее.

Какие бывают форсунки и их расположение

Существует несколько видов комплекта, о котором идёт речь. Это:

низкоомные с рабочими показателями 1-7 Ом. В цепях может быть добавочное сопротивление от 5 до 8 Ом;
высокоомные с показателями 14-17 Ом.

В рядном двигателе на четыре цилиндра задействована одна форсунка инжектора – это моно впрыск.
В V-образном двигателе с шестью цилиндрами работают две форсунки при разделении процесса – это дубль моно впрыск.
При работе одной форсунки на один цилиндр – это распределительный впрыск.
При расположении одной форсунки, рабочая часть которой находится внутри цилиндра – это прямой впрыск.
Одна форсунка на силовой агрегат с расположением рабочей части во впускном коллекторе – это пусковая форсунка.

Расположение.

Пусковая форсунка, находящаяся во впускном коллекторе, установлена таким образом, чтобы широкий факел распылённого топлива (до 90 0 ) поступал к впускным клапанам всех цилиндров.

Форсунку моно впрыска можно найти на месте установки карбюратора. Топливо поступает во впускной коллектор.

Форсунки распределительного впрыска располагаются на впускном коллекторе (район клапанной впуска каждого цилиндра). Если 2 клапана, следовательно, факел распылённого топлива состоит из 2 частей. Подача направлена на каждый клапан.

В зависимости от работы двигателя поступающее в него топливо регулируется показателями 80-130 рабочих атмосфер. Речь идёт о прямом впрыске топлива.

Не имеет значения, на каком виде топлива солярке или бензине работает самоходное транспортное средство. Часто возникают технические проблемы с форсунками. Эта деталь, отвечающая за впрыск горючего под высоким давлением из-за некачественного топлива, регулярно направляет автомобиль в ремонтные боксы. Водители должны знать, каким образом проверяется работа форсунки инжектора, если запуск двигателя затруднён.

Путем прогресса

Расположение

ПУСКОВАЯ форсунка обычно расположена во впускном коллекторе таким образом, чтобы её широкий факел распылённого топлива (до 90 градусов) попадал в район впускных клапанов всех цилиндров.

Форсунка МОНО впрыска расположена на месте обычного карбюратора и топливо впрыскивается в общий объём впускного коллектора.

Форсунки РАСПРЕДЕЛЕННОГО впрыска расположены на впускном коллекторе в районе впускных клапанов каждого цилиндра. Если впускных клапана два, то факел распылённого топлива состоит из двух частей, каждая из которых направлена под один из клапанов.

Форсунки ПРЯМОГО впрыска расположены в головке блока. Распылитель расположен в цилиндре и имеет узкую щель, формирующую факел, направленный под углом к днищу поршня.

Одно из принципиальных отличий систем прямого впрыска топлива в том, что в зависимости от режима работы двигателя давление топлива регулируется в пределах 80-130 атм. Система управления контролирует как момент впрыска, происходящий во время такта всасывания, так и порцию топлива, изменяя давление в трубопроводе и длительность открытия форсунки.

Разновидности и принцип работы

В сегодняшних условиях применяются самые разные виды дизельных форсунок. Их большое разнообразие объясняется как крайне широкой сферой применения, так и различиями в задачах, для решения которых они предназначаются.

Механическая форсунка

Традиционный вариант устройства, постепенно уступающий по популярности современным инженерным решениям. Именно его принцип действия был приведен выше при описании рабочего цикла дизельной форсунки. Он базируется на срабатывании клапана при достижении определенного уровня давления.

Механическая форсунка применяется в автомобилестроении в течение нескольких десятков лет. Однако, введение новых экологических стандартов и всеобщее стремление к повышению уровня экономичности дизельных двигателей привело к неуклонному вытеснению этого классического устройства более эффективным разработкам последних лет.

Главное направление совершенствования форсунки в частности и дизельного двигателя в целом – это передача контроля и управления большинством рабочих процессов электронным приборам и датчикам. Кроме того, отдельного упоминания заслуживает форсунка с двумя пружинами, разделяющая подъем иглы на две стадии. В результате обеспечивается гибкость в подаче горючего, более полное сгорание топлива и уменьшение шума при работе агрегата.

Электромеханическая форсунка

Главное отличие от механического варианта состоит в использовании для перемещения иглы форсунки вместо пружины электромагнитного клапана. Он управляется автоматикой, благодаря чему достигается точное определение количества необходимого топлива и оптимальная периодичность его впрыска.

Электромеханическая форсунка напоминает часто используемую в инжекторных бензиновых двигателях электромагнитную версию устройства. Она не используется в дизель-моторах, так как не способна выдерживать высокое давление.

Насос-форсунка

Еще одна вариация традиционного дизельного двигателя. Устройство агрегата не предполагает наличие обычного ТНВД. Вместо него для нагнетания необходимого уровня давления используются специальные насос-форсунки. Фактически, вместо одного топливного насоса высокого давления устанавливаются несколько более простых, каждый из которых обслуживает только одну форсунку.

Такое устройство двигателя позволяет подавать топливо в камеру сгорания под очень высоким давлением. Как следствие – обеспечивается уверенное самовоспламенение и более полное сжигание горючего. Отсутствие ТНВД позволяет сделать двигатель более компактным, что также выступает немаловажным достоинством.

Однако, использование системы насос-форсунка имеет и определенные недостатки. Главные из них – высокая требовательность к качеству применяемого дизельного топлива, а также более значительные расходы на изготовление двигателя в целом. Именно поэтому стремительно растет популярность еще одной разновидности дизельных форсунок и системы, предусматривающей их применение.

Пьезоэлектрическая форсунка

Устройство пьезофорсунки напоминает электромеханические или электромагнитные аналоги. Главное отличие заключается в использовании вместо электромагнитного клапана специального пьезоэлемента, часто называемого пьезоэлектрическим кристаллом. Его наличие обеспечивает крайне высокое быстродействие устройства. Благодаря этому клапан срабатывает в 4 раза чаще, чем в обычных электромагнитных форсунках.

Нет ничего удивительного, что пьезоэлектрические форсунки стали важным элементом системы впрыска Common Rail, которая используется сегодня практически повсеместно. Ее использование позволяет увеличить эффективность работы дизельного двигателя и повысить КПД при одновременном уменьшении расхода топлива и количества вредных выбросов.

Основные особенности

Мощность, которую эти устройства способны отдавать под нагрузкой, является важным показателем. Не стоит перегружать его, пытаясь добиться максимальных результатов. В результате таких действий могут выйти из строя драйверы для светодиодов или же сами LED-элементы.

Дешевый светодиодный драйвер

На электронную начинку устройства влияет множество причин:

класс защиты аппарата;
элементная составляющая, которая применяется для сборки;
параметры входа и выхода;
марка производителя.

Изготовление современных драйверов выполняется при помощи микросхем с использованием технологии широтно-импульсного преобразования, в состав которых входят импульсные преобразователи и схемы, стабилизирующие ток. ШИМ-преобразователи запитываются от 220 В, обладают высоким классом защиты от коротких замыканий, перегрузок, а так же высоким КПД.