Форсунки

Форсунки – самое простое и в то же время самое сложное устройство на автомобиле.

Принцип действия их прост – электромагнит втягивает сердечник, игла открывает проходное сечение

– бензин поступает во впускной коллектор.

На самом деле все обстоит значительно сложнее. Вспомним школьный курс физики.

Что такое обмотка? Катушка индуктивности! Для тех, кто еще не знал (а так же для тех, кто уже

забыл) напомню, как протекает ток через нее.

При появлении тока через проводник появляется магнитное поле. Изменение магнитного поля

вызывает появление ЭДС противоиндукции (закон Фарадея). Ток в катушке нарастает плавно. При

достижении максимального магнитного поля (называемого насыщением) изменение магнитного поля

прекращается, ЭДС противоиндукции прекращается, ток (а равно и магнитное поле) достигает своей

максимальной величины.

Как себя ведет в это время игла? Обозначим через «А» ток через форсунку, а через «h» высоту

подъема иглы.

Как мы видим, в зоне поднятия и опускания иглы проходное сечение не определено (игла вроде бы не

закрыта, но и не поднята полностью). Производительность форсунки непонятна….

Наша задача - сократить это время. Как этого добиться? Способ только один – уменьшить

индуктивность катушки. Сократить количество витков…. Увеличим ток через обмотку. Перегреем ее.

Ставим токоограничивающий резистор.

Таким образом, форсунка работает при меньшем, чем 12 в напряжении. К примеру, фирма

TOYOTA применяет 5-вольтовые форсунки, а фирма Ситроен – аж 3-х вольтовые!

Токоограничивающий резистор раньше стоял под капотом. Но прогресс не стоит на месте, и его

расположение может меняться….Фирма Mitsubishi, например, располагает этот резистор в блоке

управления.

И только с появлением новых сплавов появилась возможность избавиться от этого резистора.

Современные форсунки могут быть и 12-вольтовыми. Обмотка сделана не из меди, а из латунных

сплавов.

Отсюда появился очень распространенный миф о том, что якобы ультразвуковая очистка

«убивает» форсунки. Нет! «Убивает» их не ультразвук, а те «Кулибины», которые подают на них 12

вольт! Ведь вы же не знаете, на какое напряжение рассчитаны форсунки! Лично я решал эту проблему

просто – у меня был «убитый» аккумулятор, вольт эдак на 4-6. Форсунка открывается – этого

достаточно!

Очень оригинально эту проблема решена в стенде Web Sonic фирмы WeberMS (г.Москва,

www.autoscan.ru). Этот стенд не определяет напряжение открытия форсунок – он ограничивает ток

через них. Напряжение срабатывания получается автоматически.

                                                              Чистка форсунок.

Не прекращаются споры, что лучше – ультразвук или Wynns ? Попробуем разобраться. Для

непосвященных поясню – Wynns это способ химической очистки форсунок. Просто он так

называется по имени фирмы, являющейся лидером в производстве препаратов для химической

очистки форсунок. В данном проекте участвует много фирм (включая наш родной сольвент – хуже,

но дешевле!).

Не секрет, что в бензинах всегда присутствуют какие то смолистые компоненты, которые образуют

нерастворимые отложения на деталях топливного тракта. Так же как и отложения в камере сгорания

(клапанах) делятся на два типа – твердые и мягкие. Вы когда нибудь видели печную трубу? Снаружи

очень мягкий налет, внутри очень твердое вещество. Так же и в форсунках. Смолистые отложения

накапливаются во всех деталях топливного тракта – но большее влияние они оказывают именно в

зоне иглы форсунки. Изменяют проходное сечение – меняют производительность и форму распыла.

Сначала образуются мягкие отложения. Очень хорошо смываются химическими методами.

Например, фирма WYNN,S рекомендует чистку форсунок своим препаратом каждые 20.000 км (по

другим источникам от 15.000 до 25.000). Ну а теперь скажите мне – кто из вас видел клиентов,

которые следуют этим рекомендациям?

Эти мягкие отложения превращаются в твердые. Химическими методами уже не смываются….

Ультразвук использует разность прохождения звуковой волны в разных средах (ведь металл

отличается от твердых отложений!?). Возникают кавитационные пузыри, отрывающие отложения от

основного металла. Твердые отложения отрываются от деталей форсунки и превращаются в мягкие.

Вот тут и кроется основная проблема ультразвуковой очистки (про химию мы забыли – она с

твердыми не борется – не может!).

Как удалить продукты распада из зоны их образования?

1.Обеспечить противоток жидкости (обратный поступлению топлива). Достижимо только подбором

 

частоты открытия форсунок для обеспечения резонанса (по моим данным, в Москве не применяют).

2. Твердые отложения превратить в мягкие с помощью ультразвука. Ну а мягкие удалить с помощью

химии. Наиболее прогрессивный метод. Лидером по Москве является г-н mek (www.mek1.ru).

3.Никак не удалять. Наиболее распространенная методика (увы….)..

                                                     Химия или ультразвук?

Итак, возьмем Винс.

Вариант 1. Клиент каждые 20.000 чистит форсунки (таких не бывает, но теоретически

предположим). Химия значительно эффективнее ультразвука. Отложения мягкие - смываются

хорошо. Вся смытая гадость поступает в самое узкое место – игла – но тут же вымывается и вреда не

наносит.

Вариант 2. Клиент приезжает на сервис после 100.000 км. Химия хорошо смывает все мягкие

отложения и даже местами отрывает частицы твердых. Которые задерживаются в самых узких местах

– игла. Проработав на лицензированной станции ВИНС, моя личная статистика говорит о том, что в 50

% данный вид очистки случаев не помогает, а в 50% случаев вредит.

Наиболее актуально данная проблема стоит для форсунок двигателей с непосредственным впрыском

топлива (это GDI,NeoDi, D4 –Япония, FSI – Мерседес и примкнувший к нему WV).В этом случае

статистика весьма печальна - химия только вредит – смытая грязь забивает ТНВД, форсунки….

Стоимость ремонта после промывки весьма высока.

 

                                                                               Форсунки GDI(FSI).

Термин GDI появился по классификации фирмы Mitsubishi, впервые применившей в серийном

производстве двигатели с непосредственным впрыском топлива, работающих на сверхобедненных

смесях.

В предыдущей статье мы рассмотрели основные проблемы, стоящие перед форсунками. Напомню –

основополагающим является время поднятия и опускания иглы.

Если в обычных двигателях время открытия форсунки составляет от 2 до 6 мсек., то в двигателях,

работающих на сверх обедненных смесях время открытия составляет порядка 0,5 мсек. Обычные

методы подачи 12 вольт на форсунку уже не обеспечивают быстрого ее открывания и закрывания.

На этих форсунках применяется способ Peak-n-Hold (пиковое напряжение + удержание). В чем суть

этого метода?

Для быстрого открывания на форсунку подается большое напряжение. Например, для форсунок GDI

фирмы Mitsubishi это напряжение составляет порядка 100 вольт. При сопротивлении форсунки от 0,9

до 2,0 Ом. Для людей, знакомых с законом Ома (класс эдак 8-9 средней школы) эти цифры должны

повергнуть в шок. Средний ток предлагаю посчитать самим. Форсунка должна сгореть. Но мы забыли

про напряжение потивоЭДС. Катушка быстро достигает насыщения, магнитное поле максимально –

для удержания сердечника в катушке требуется значительно меньшее магнитное поле, и,

следовательно, меньший ток.

Ток в катушке резко уменьшается. Наступает фаза hold. На форсунку подается нормальное рабочее

 

напряжение. Ток приобретает следующий вид:

 

Сигнал снят с помощью всем вам известного PDA 1000(2100A).

Что мы видим?

Ток нарастает резко - затем падает. На осциллограмме напряжения мы видим первый пик

индуктивного выброса. Напоминаю закон Фарадея – ЭДС пропорциональна изменению магнитного

поля. В этот момент напряжение на форсунке резко падает до рабочего. Происходит фаза hold-

удержания. После чего напряжение пропадает – мы видим второй пик индуктивного выброса. Ведь

ток и соответственно магнитное поле меняется до нуля.

Таким образом, длительность впрыска составляет от начала подачи импульса до второго индуктивного

выброса.

Так поступает фирма Mitsubishi. Так же этот метод применяет для многих своих двигателей фирма

GM.

Фирма Mercedes в системах FSI(а так же WV, взявших у них лицензию) применяет другой способ

уменьшения тока до рабочего. Это разработка фирмы БОШ и выглядит следующим образом. Вместо

уменьшения напряжения применяется Широтно-Импульсная Модуляция (ШИМ). Осциллограмма

приобретает следующий вид:

                                                                 

Это не дефект – это логика работы Mercedes.

Как вы понимаете, возлагать на блок управления (ЭБУ) эту дополнительную проблему (формирование

100 вольт, снижение его до рабочего, обеспечение ШИМ и прочая…) нереально. Для этого

применяются специальные блоки, называемые DRIVER INJEKTOR (драйвер инжекторов). Где они

находятся? Ближе к форсункам.

Например, фирма Mitsubishi располагала их на полочке моторного отсека в вертикальном

положении. Но Mitsubishi не была бы Mitsubishi, если бы не допустила бы технологический просчет.

Конденсаторы в фильтре от вибрации отрываются от своих ножек – драйвер выходит из строя.

Осциллограмма приобретает следующий вид:

Фирмы TOYOTA и MERSEDES сразу стали располагать их в горизонтальном положении в районе

чашки амортизатора. Сейчас это считается наилучшим расположением драйверов. Хотя вам может

встретиться и другое расположение.

Размещено на сайте www.autodata.ru

Автор: Федор Александрович Рязанов- руководитель обучающего центра ИнжекторКар

01.04.2007 г.