Ремонт пьезо форсунок дизеля своими руками

Пьезофорсунки: что инженеру хорошо, то слесарю плохо

Пьезоэлектрические форсунки находят сейчас все большее применение в топливных системах Common Rail у современных дизелей. Конструкторы получают инструмент для точной настройки двигателей, а автовладельцы и механики — букет финансовых и технических нюансов. Так в чем тут достоинства и в чем недостатки? «Движок» будет разбираться с вопросом.

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.

Чинить нельзя менять

С точки зрения сервиса главной особенностью пьезофорсунок оказывается высокая сложность ремонта, для которого необходимо специальное оборудование. В некоторых случаях ремонт и вовсе невозможен. При этом сами пьезофорсунки очень требовательны к качеству топлива, его составу и степени очистки, при снижении которых они быстро выходят из строя.

Для моторов легковых автомобилей пьезофорсунки производят такие компании, как Bosch, Delphi, Denso и Siemens. Но отдавать этот рынок сторонним сервисам по ремонту они не спешат, предлагая замену целиком. Компонент этот достаточно дорогой: в зависимости от марки и модели пьезофорсунка может стоить от 16 000 до 40 000 рублей. Поэтому ремонт, средняя стоимость которого составляет половину и меньше от цены новой форсунки, оказывается востребован. Но по силам он не каждому сервису.

Управляющий клапан чаще всего выходит из строя. При этом деталь изготавливается с высокой точностью и размерностью на микронном уровне.

Трудности начинаются уже с момента диагностики, которую невозможно провести в условиях гаражной мастерской. Например, тест на переливание, когда к штуцерам слива в обратную магистраль подсоединяются трубки со стаканами, в системе с пьезофорсунками просто так сделать нельзя, поскольку «в обратке» здесь должен быть подпор давлением.

Как рассказывают сервисмены, наиболее уязвимым оказывается управляющий клапан, который выходит из строя чаще всего. При этом он является одним из самых важных узлов — его неисправность может привести к выходу из строя всей форсунки. Клапан либо заменяется целиком, либо восстанавливается методом шлифовки и притирки рабочей кромки самого клапана и рабочей кромки седла клапана. Но сделать это непросто. Клапан имеет очень высокую, прецизионную точность изготовления с параметрами измерений на микронном уровне.
Например, поясок в верхней части плунжера клапана имеет ширину порядка ста микрон (одна десятая миллиметра), при этом должен быть определенный угол фаски. И чем точнее будут воспроизведены заводские параметры, тем легче будет настроить форсунку и тем большим будет дальнейший срок ее службы.

Дмитрий Ефременко, директор компании spbparts.ru — «Европром»:

— Подшипники качения в узлах отечественных обрабатывающих станков имеют большие допуски по люфтам и зазорам, чем клапаны пьезофорсунок. Соответственно, добиться требуемой точности на таких станках невозможно. Поэтому оборудование для восстановления нам потребовалось конструировать самим, отдельные узлы и элементы которого пришлось покупать в Швейцарии.

Восстановить можно и распылители, у которых обрабатываются и притираются игла и седло, продуваются сопла. Если распылитель необратимо поврежден (например, при перегреве форсунки), то берется деталь от другой форсунки, где распылитель можно восстановить. Точно так же поступают и с клапанами, разновидностей которых, в отличие от видов распылителей, в десятки раз меньше, что существенно облегчает подбор. Например, у пьезофорсунок Bosch более чем в десяти разных форсунках может использоваться один и тот же клапан.

В последнее время появились на рынке и новые запчасти (клапаны, гидрокомпенсаторы, распылители) китайского производства. Но качество их сильно «плавает», сложно разобраться, где пригодный к ремонту неоригинал, а где выброшенные деньги.

Предлагают китайцы в виде запчасти и пьезоэлемент, который тоже является одним из слабых мест пьезофорсунки. Но, как рассказывают сервисмены, его замена не оправдывает себя по трудозатратам. Часть пьезоэлемента прочно припаяна к колодке с разъемами, которая, в свою очередь, опрессована на корпусе, что образует неразборную конструкцию. Поэтому проще заменить эту часть корпуса целиком.

Каков итог?

Пьезофорсунка — высокотехнологичный компонент, изначально предназначенный для замены целиком и плохо поддающийся ремонту. Но жизнь диктует свои правила — появились сервисы, в которых научились восстанавливать эти детали так, чтобы клиент был доволен. Осталось сказать свое слово производителям неоригинала и начать выпуск аналогов. А также самим производителям оригинальных пьезофорсунок, предложив фирменные технологии восстановления и запчасти для ремонта.

Алексей Зубиков, руководитель развития сети Бош Дизель Центр / Сервис в России, Закавказье и Средней Азии:

— Для ремонта пьезофорсунок в мастерских Бош Дизель Сервис у компании пока нет технологий, не готовы комплекты специального инструмента и запасных частей. На данный момент мы можем только проводить диагностику форсунок этого типа. Планируется, что услуги по ремонту пьезофорсунок мы начнем оказывать с 2017–2018 года.

Источник

Самостоятельное восстановление форсунок дизеля (система Common Rail)

Сегодня система Common Rail применяется практически во всех современных автомобилях, независимо от того, дизельные в них двигатели или бензиновые. У этого явления есть объяснение: система очень эффективна и надёжна. Но далеко не каждый автолюбитель чётко представляет себе, как она работает, когда нужно восстановление или замена детелей этого типа. Да и о ремонте форсунок в этой системе у многих весьма поверхностное представление. Разберёмся в этих моментах подробнее.

Что такое система Common Rail

Система Common Rail на сегодняшний день является самым последним этапом развития дизельных и бензиновых моторов с прямым впрыском топлива. Особенностью системы является то, что процесс впрыска и процесс нагнетания давления в топливной рампе происходят отдельно друг от друга.

На сегодняшний день топливная система Common Rail считается передовой

То есть сначала топливо под высоким давлением скапливается в рампе, а затем порциями подаётся на форсунки для последующего распыления в камерах сгорания. В рампу топливо нагнетается топливным насосом высокого давления (ТНВД), а управляется система Common Rail электронным блоком управления (ЭБУ).

Отличие Комон Рейл от бензиновых топливных систем

Главное отличие системы Common Rail от бензиновых систем подачи топлива заключается в её невероятной гибкости. Автолюбитель может очень тонко настроить как параметры впрыска, так и уровень давления в топливной рампе в зависимости от режима работы мотора. Всё, что для этого нужно — изменить настройки ЭБУ автомобиля. Изменение настроек позволяет удовлетворять постоянно ужесточающиеся требования к токсичности выхлопных газов, к уровню шума мотора и к его экономичности. Бензиновые системы подобной гибкости не могут обеспечить в принципе. Чтобы изменить хотя бы один из вышеуказанных параметров и подогнать его к желаемому значению, владельцу бензинового мотора придётся очень долго его регулировать.

Основные типы форсунок, используемые в этой системе

В системе Common Rail используются различные типы деталей этого типа Они отличаются как по конструкции, так и по рабочим характеристикам. Перечислим наиболее популярные модели.

Пьезоэлектрическая

Подавляющее большинство моторов с системами Common Rail используют именно пьезоэлектрические форсунки, поскольку они считаются передовыми и имеют множество достоинств.

Исполнительный механизм пьезоэлектрической форсунки основан на компактном пьезоэлементе

Как видно из названия, исполнительный механизм выполнен на основе пьезоэлемента. Использование такого элемента даёт целый ряд плюсов:

• форсунка с пьезоэлементом переключается в 8 раз быстрее по сравнению с аналогами, выполненными на основе электромагнитных клапанов;
• игла в ней весит на 70% меньше;
• такая деталь в течение одного рабочего такта двигателя может впрыснуть топливо несколько раз;
• топливо, впрыскиваемое ней, очень точно дозируется.

Электромагнитная

Электромагнитные форсунки используются преимущественно в бензиновых двигателях. Игла в ней приводится в движение с помощью пружины и электромагнита, причём за один рабочий такт двигателя деталь может произвести лишь один впрыск топлива. С конструкцией этого устройства можно ознакомиться на рисунке ниже.

Следует отметить, что по точности дозирования топлива электромагнитная существенно уступает пьезоэлектрической. Этот показатель напрямую зависит от типа системы управления. Например, если автомобиль оборудован современным ЭБУ, точность дозирования бензина повышается на 10–12%. Есть определённая погрешность и во временных показателях электромагнитных форсунок. Например, игла форсунки может удерживать канал распылителя открытым в течение 2–2.5 мс с погрешностью в 6%. Этот показатель весьма далёк от идеала.

Основные неисправности форсунок

Практически все неисправности, возникающие как в дизельных, так и в бензиновых форсунках, связаны с их засорением. И вопрос сводится лишь к тому, как именно в распылителе возник засор.

Так называемый стук — неисправность, возникающая вследствие закоксовывания отверстий распылителя. Дело в том, что эта деталь регулярно подвергается воздействию высоких температур. Если водитель постоянно использует некачественное топливо, на распылителях скапливаются смолистые отложения.

Постепенно поверхность этих отложений покрывается твёрдым нагаром, а в подаче топлива начинаются перебои. Именно в этот момент механизм начинает «стучать». Вот признаки его стука:

• мощность двигателя существенно снижается;
• увеличение оборотов двигателя приводит к рывкам и провалам;
• на низких оборотах мотор работает нестабильно и часто глохнет;
• токсичность выхлопных газов увеличивается в два, а иногда и в три раза.

Для устранения устройство необходимо промыть. Вот основные способы промывки:

• промывка с помощью особых топливных присадок;
• промывка на стенде (для этого детали придётся снимать).

Течь форсунки обычно возникает из-за разрушения уплотнительного кольца, находящегося под ней. Любая, даже самая незначительная трещина в этой детали ведёт к утечке, так как давление в топливопроводе очень высокое. Кроме того, из-за разрушившегося кольца топливная система утрачивает герметичность и начинается и начинается подсос воздуха в камеру сгорания двигателя.

Из-за разрушения уплотнительного кольца форсунка Common Rail может потечь

Вот признаки того, что форсунка потекла:

• при осмотре двигателя вокруг детали видны характерные маслянистые потёки;
• двигатель очень трудно завести;
• запущенный двигатель работает с перебоями и характерными хлопками.

Ремонт

Дизельные форсунки ремонтируют тогда, когда промывка оказалась безрезультатной. Весь ремонт, в сущности, сводится к замене закоксованного распылителя. Если проблема не исчезла, заменяется и обратный фильтр детали. Для работы нам потребуются следующие инструменты:

• ремкомплект для Common Rail (состоит он из нового распылителя и обратного фильтра);
• набор рожковых ключей;
• спецсъёмник для этих деталей.

Последовательность ремонта

1. Съёмник устанавливается на извлекаемую форсунку.
   Для извлечения форсунок Common Rail лучше всего пользоваться фирменным съёмником
2. В съёмник вставляется шток, на шток накручивается гайка с левой резьбой (эти штоки и гайки поставляются в комплекте с фирменными съёмниками).
   На форсунку Common Rail устанавливается шток и гайка с левой резьбой
3. Рожковым ключом на 36 гайка ослабляется. Вместе с ней ослабляется и сам ремонтируемый элемент.
4. Теперь деталь вручную выкручивается из гнезда.
   Предварительно ослабленная форсунка Common Rail извлекается вручную
5. На неё со стороны фильтра надевается рожковый ключ на 17, на крышку распылителя надевается ключ на 13. После чего ключ на 17 удерживается, а крышка распылителя ослабляется другим ключом.
6. Теперь ослабленная ключами крышка распылителя откручивается вручную.
   Предварительно ослабленная ключами крышка распылителя форсунки Common Rail откручивается вручную
7. Из крышки аккуратно извлекается старый распылитель и заменяется новым.
   С форсунки Common Rail снимается старый загрязнившийся распылитель
8. Из второй части извлекается обратный клапан.
   Обратный клапан форсунки Common Rail можно снять после извлечения распылителя
9. Из обратного клапана извлекается возвратная пружина.
   Возвратная пружина форсунки Common Rail извлекается из обратного клапана
10. Обратный клапан заменяется новым.
    Снятый обратный клапан форсунки Common Rail заменяется новым, из ремкомплекта
11. После этого производится обратная сборка.

Видео: ремонтируем дизельную форсунку Bosch системы Common Rail

Промывка своими руками

Вначале рассмотрим наиболее приемлемый для автолюбителя вариант: промывка форсунок без их снятия с автомобиля. Для проведения этой процедуры потребуются следующие вещи:

• промывочная жидкость Wynns;
• пустая пластиковая бутылка ёмкостью 1.5 л;
• шланг резиновый длиной 1.5 м;
• 2 соска для автомобильных колёс;
• компрессор автомобильный;
• фильтр для инжектора, 1 штука;
• хомуты стальные для шланга, 4 штуки.

Последовательность промывки

Перед началом промывки придётся собрать простейшее моющее устройство, которое будет работать как капельница для больного.

1. Резиновый шланг разрезается на две части. Конец первой половики шланга надевается на штуцер рампы. Ко второму концу этой половинки подключается фильтр от инжектора.
   Инжекторный фильтр для тонкой очистки топлива, подключается к бутылке
2. В пробке и донышке бутылки высверливается пара отверстий, в которые устанавливаются колёсные соски. Из соска, установленного в донышке, выкручивается ниппель, а затем к нему подсоединяется конец второй половинки шланга. А другим концом этот шланг подсоединяется к выходу инжекторного фильтра.
   Соски для колёс автомобиля, которые будут установлены в отверстия бутылки
3. В результате получается конструкция, представленная на фото ниже.
   Самодельная промывочная система для форсунок Common Rail, сделанная из бутылки
4. Теперь нужно обязательно открыть топливный бак машины (это делается для того, чтобы полностью сбросить давление в топливной системе).
5. В бутылку заливается жидкость для промывки, затем к соску в горлышке подключается шланг автомобильного компрессора и фиксируется хомутом.
   Промывочная жидкость для форсунок от фирмы Wynns — оптимальный выбор при самостоятельной промывке
6. Компрессор включается. Давление не должно превышать 3 атмосферы.
7. Автомобиль заводится и работает на холостых оборотах до тех пор, пока вся промывочная жидкость не будет израсходована.
8. Когда двигатель заглохнет, ему необходимо дать остыть в течение 30 минут. После этого в бутылку заливается оставшаяся промывочная жидкость, а весь процесс повторяется до новой остановки мотора.

Стенд для промывки форсунок

Если самостоятельная очистка не дала результатов, то автовладельцу придётся использовать стенд. Изготовить такое оборудование в условиях гаража не представляется возможным. Поэтому автовладельцу придётся обращаться в специализированный сервисный центр, в котором такие стенды есть.

Промывочный стенд BLUSTAR, используется в большинстве современных автосервисов

При стендовой промывке все детали извлекаются из двигателя, устанавливаются на стенд, где и промываются в специальном сольвенте. Помимо этого они обрабатываются ультразвуком. Такой комплексный подход обеспечивает удаление даже самых стойких и твёрдых загрязнений.

Промывочные стенды для форсунок фирмы BOSCH стали появляться в сервисах относительно недавно

В большинстве центров промывка производится на стендах фирм BOSCH и BLUSTAR. Стоимость стендовой промывки форсунок варьируется в пределах от 1000 до 1800 рублей.

Итак, отремонтировать и промыть форсунку вполне можно и самостоятельно, если только случай не тяжёлый. Ну а если загрязнения оказались очень стойкими и их не взяла даже качественная промывочная жидкость, остаётся лишь один вариант: снимать детали и нести их в сервисный центр, на ультразвуковой стенд.

Источник