Пьезоэлектрическая форсунка: устройство, принцип работы и проверка на стенде

В этой статье мы поговорим о таких важных аспектах, связанных с пьезоэлектрическими форсунками, как:

Устройствопьезоэлектрической форсунки;
Принцип работы пьезоэлектрической форсунки;
Преимущества пьезофорсунок;
Причины и следствия неправильной работы пьезоэлектрических форсунок;
Проверка пьезофорсунок.

Немного о самих пьезоэлектрических форсунках. Пьезофорсунка или пьезоэлектрическая форсунка преподносится нам производителями инжекторов как уникальный механизм, за счёт которого происходит подача топлива в автомобиле. Главными её плюсами называют высокую точность дозирования топлива и скорость срабатывания. Благодаря этому инжектор обеспечивает многократный впрыск топлива во время прохождения одного рабочего цикла.

Устройство пьезоэлектрической форсунки

Устройство пьезоэлектрической форсунки
наглядно изображено на картинке и включает в себя следующие элементы: Теоретически можно выделить три основных блока пьезофорсунки:

Исполнительный;
Гидравлический;
Управляющий.

Сверху находится пьезоэлемент. В середине расположены гидравлический цилиндр и переключающий клапан. А внизу находятся распылитель и дроссельная пластинка. Далее изучим данные элементы подробнее. Пьезоэлемент по своей сути это пьезокристалл, состоящий из соединённых пластин из керамики. Импульс электричества подаётся на него, что приводит к расширению на 80 микрометров за 0,1 миллисекунды. Для повышения его результативности в его состав включают также цирконий и палладий. Любопытно, что энергия расходуется исключительно при включении напряжения, зато после его выключения она регенерируется. Гидравлический цилиндр находится внутри амортизирующей пружины. В его корпусе находятся взаимозависимые поршни, расстояние между которыми заполнено бензином с давлением 10 бар. Бензин играет здесь амортизирующую роль, а сам цилиндр связывает пьезоэлемент и клапан переключения. Клапан переключения отвечает за переход из области низкого в область высокого давления и обратно. Метод работы распылителя подобен методу в электромагнитном инжекторе – бензин под высоким давлением подаётся одномоментн7о с разных концов иглы, что удерживает инжектор в закрытом состоянии. Над ним находится дроссельная пластина, содержащая отверстия, через которые осущеcтвляется движение бензина между каналом высокого давления, распылителем и каналом переключения.

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.

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

Читайте также:

Помощь при старте на подъеме (Hill-Start Assist Control): суть системы и принцип работы

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

Принцип работы пьезоэлектрической форсунки

В пьезоэлектрической форсунке
, как и в обычном инжекторе, применяется
принцип
гидравлики. В закрытом состоянии распылителя игла остается посаженой на седло под действием высокого давления. Электрический сигнал попадает с блока управления на пьезоэлемент, в результате чего растёт его длинна, открывая переключающий переключения. Когда бензин уходит в обратку, происходит падение давления выше иглы, и в результате этого она поднимается снизу, осуществляя подачу бензина. Количество подаваемого бензина зависит от длительности сигнала и его давления в топливной рампе. Пьезоэлектрические распылители работают по принципу электромагнитных, отличие в том, что в роли подвижной сердцевины выступает пьезоэлемент. Скорость срабатывания пьезоинжектора в несколько раз выше, чем у электромагнитных инжекторов. Небольшое время включения пьезоинжектора позволяет эффективно управлять каждым этапом подачи топлива. За счет предварительного впрыска бензина перед основным циклом достигается повышение давления и температуры в камере сгорания и снижается задержка воспламенения основного впрыска. Это положительным образом влияет на степень загрязнённости выхлопа автомобиля.

Преимущества пьезофорсунок

Среди основных преимуществ пьезоэлектрических форсунок можно подчеркнуть следующие:

Высокая скорость срабатывания;
Высокая частота срабатывания;
Количество впрысков за один рабочий цикл форсунки;
Высокая точность дозирования топлива;
Уменьшение уровня шума мотора;
Повышение экологичности за счет снижения загрязнённости выхлопных газов.

Причины и следствия неправильной работы пьезоэлектрических форсунок

Особенности устройства в случае их неисправности проявляются в следующих возможных проблемах автомобиля:

автомобиль глохнет при нагрузке или на холостом ходу;
троение двигателя;
потеря тяги;
образование тёмного дыма при нагрузке.

Описанные выше следствия могут появляться по различным причинам, но зачастую основная причина заключается в несправных инжекторах. При выявлении вышеуказанных симптомов рекомендуется пройти соответствующую диагностику работы топливной системы и конкретно форсунок.

Признаки неправильной работы пьезофорсунок	Следствия	Возможная причина неисправности пьезофорсуноки
Двигатель останавливает работу при нагрузке или на холостом ходу	Инжектор не держит давления	Повреждение клапана переключения, Разгерметизация сливной системы
Двигатель троит и теряет тягу	Выход из строя инжектора или пьезоэлемента	Закрытый клин Недостаточная емкость пьезоэлемента (или слабое сопротивление)
Двигатель не заводится или останавливает работу через короткое время	Замыкание инжектора на массу	Нарушен слой изоляции пьезоэлемента

Ориентировочная цена ремонта пьезофорсунки

В 2021 году восстановление пьезофорсунок в среднем стоило порядка 7000-9000 рублей (из них порядка 3500-4000 это оплата за работу, остальная разница – запчасти). Стоимость ремонта форсунок зависит от количества факторов, привёдших её в негодность. Так форсунка может пройти следующие виды ремонта (смотри ниже):

— Разборка-чистка-сборка-регулировка

— Разборка-чистка-замена клапана-сборка-регулировка

Читайте также:

Почему Lada Vesta может уступить лидерство на рынке новому Hyundai Solaris 2021? Небольшая разница в цене, но колоссальная в исполнении

— Разборка-чистка-замена распылителя-сборка-регулировка

— Разборка-чистка-замена клапана и распылителя-сборка-регулировка

По поводу проблем с пьезоэлементом, как я указывал выше – форсунка считается полным мусором, единственное, что можно сделать – пересыпать запчасти в другой корпус с рабочей пьезой.

Проверка пьезофорсунок

Проверка пьезофорсунок
достаточно сложный процесс и требует наличия не только сложного специального оборудования, но и квалифицированного персонала владеющего необходимыми навыками. Пьезоэлектрические инжекторы очень чувствительны к качеству бензина, при отсутствии которого в них достаточно быстро возникают различные вышеописанные нарушения.
Проверить пьезофорсунки
вы сможете в нашей мастерской по
низким ценам
. Для этой цели мы используем Стенд для проверки форсунок высокого давления Carbon Zapp GD1R.
Проверка пьезофорсунок
с предварительной внешней ультразвуковой очисткой стоит у нас 600 руб. за 1 шт. Стоимость новых оригинальных инжекторов, такаих производителей как Bosch, Delphi, Denso и Siemens. достаточно высока и в зависимости от модели составляет от 10 000 до 40 000 рублей. Поэтому предварительная проверка пьезофорсунок, позволит сэкономить значительные средства на покупке новых.

Ремонт форсунки пьезо

Считается, что ремонт пьезофорсунок один из самых сложных в дизельных системах, из-за того, что не каждый сервис может позволить себе приобрести сертифицированное оборудование, которое стоит не малых денег и для его окупаемости необходимо иметь определённый объём. А также являясь авторизованным сервисом и обладая необходимым сертифицированным оборудованием, а также обновляемым программным обеспечением для диагностики топливных систем BOSCH, для проверки форсунок с пьезоэлементом, позволяющих диагностировать их по заводским параметрам, данные организации не имеют права их ремонтировать.

Но русский человек никогда не упустит шанс заработать лишние деньги и осуществляет ремонт и восстановление пьезофорсунок. Итак ниже по порядку что для ремонта надо и как его делают.

Оборудование для диагностики пьезофорсунок

Отличие при ремонте пьезофорсунок на сертифицированном оборудовании и аналогами китайско-турецко-российского производства не только в правильности считывания данных при диагностики, количеством проверяемых режимов работы, но и в обновлении программного обеспечения, обеспечивающего достоверную проверку по специальным тест-планам от производителя форсунок.

К примеру, диагностика на сертифицированном оборудовании пьезофорсунок длиться более часа, не считая подготовку стенда к работе, а на аналогах около 15-30 минут, так как не включают в себя полный цикл проверки при котором выявляются скрытые неисправности (секреты пьезофорсунки) не говоря уже о послеремонтных настройках. Аналоги также не могут выдать не только точные измерения, но и сравнительную характеристику, заложенную заводом-изготовителем. А проверить досконально сам пьезоэлемент форсунки можно только на специализированном стенде, оборудованным дополнительным комплектом для диагностики пьезофорсунок, который достаточно дорогостоящий. В России такое оборудование имеет малое количество дизельных сервисов, даже в Москв, подобное оборудование применяют только несколько официальных BOSCH центров по ремонту топливного оборудования.

Итог

Таким образом, форсунка является одним из самых совершенных механизмов для впрыскивания топлива. При должном уходе и ремонте она способна прослужить достаточно долгое время. Наиболее целесообразно брать машины с дизельными двигателями, поскольку используемые там пьезоэлектрические форсунки имеют более совершенную конструкцию по сравнению с другими видами форсунок. При этом после 100 тысяч километров форсунка нуждается в замене, так как к этому моменту становится вредной ее очистка и прочие ремонтные работы.