Инжекторные форсунки являются составным элементом системы питания бензинового или дизельного двигателя. Данное устройство отвечает за высокоточный дозированный впрыск горючего под определенным давлением во впускной коллектор или напрямую в камеру сгорания, что зависит от конструктивных особенностей и реализации схемы питания силового агрегата.
В процессе эксплуатации любого ДВС форсунки инжектора имеют свойство забиваться. На автомобилях с большим пробегом данное устройство может выйти из строя, так как данные элементы работают в условиях высоких температур, зачастую само горючее содержит много примесей. В результате изнутри форсунка покрывается лаковыми отложениями.
По указанным выше причинам пропускная способность нарушается, могут наблюдаться проблемы как с открытием, так и с закрытием форсунок и т.п. В подобных условиях двигатель теряет мощность, расход топлива повышается, осложняется холодный запуск, отмечается дымление. С учетом вышесказанного возникает периодическая необходимость снятия форсунок для диагностики или чистки, а также для замены. Далее мы рассмотрим, как снять форсунки самому, а еще поговорим о том, как проверить снятую форсунку.
Читайте в этой статье
Когда нужно проверять инжекторы и качество топливного впрыска
Топливные форсунки изначально рассчитаны на достаточно большой срок эксплуатации (100-150 тыс. км). При этом горючее низкого качества и несвоевременная замена топливных фильтров может привести к необходимости очистки уже через 30-40 тыс. км. Добавим, что для проверки и чистки форсунок существуют способы, которые позволяют реализовать данную процедуру без их снятия.
Острая необходимость снимать элементы для впрыска зачастую возникает ближе к 100 тысячам пройденных километров, так как устройства к этому времени обычно нуждаются не только в чистке, но и в подробном тестировании, калибровке форсунок или даже замене. Основными поводами к такой процедуре можно считать усиленное дымление двигателя, заметно повышенный расход топлива, троение, нестабильную работу мотора на разных режимах (как под нагрузкой, так и на переходных).
В ряде случаев бывает достаточно определить только один неисправный элемент, что позволяет избавиться от неисправности без необходимости снятия сразу всех форсунок с двигателя. Особенно это актуально для дизельных ДВС, где демонтаж бывает несколько осложнен сравнительно с аналогами на бензине. Если коротко, каждая форсунка просто отключается поочередно. Тот момент, когда один из инжекторов отключен и одновременно прекратилось дымление мотора, укажет на необходимость снятия и проверки конкретного устройства без потребности извлекать остальные.
Снятие форсунок с мотора для диагностики
На современных инжекторных системах элемент представляет собой электромагнитное устройство, которое открывается по команде ЭБУ для пропуска части топлива. На большинстве автомобилей форсунки установлены на топливной рампе (рейке). Процесс снятия может несколько отличаться зависимо от типа и конструкции ДВС, также могут понадобиться разные инструменты. Зачастую, чтобы снять топливные форсунки, необходимо подготовить:
- набор отверток;
- несколько ключей;
- плоскогубцы или пассатижи;
- средство для чистки карбюратора;
- тряпки или подходящую ветошь;
Теперь давайте подробнее рассмотрим процесс и ответим на вопрос, как снять форсунки на ВАЗ или на любом другом инжекторном автомобиле. Для начала нужно снизить давление в топливной системе. Многие модели автомобилей имеют регулятор давления на топливной рейке. Данный регулятор является клапаном, на который нужно нажать. В результате топливо из рампы вытечет наружу, давление упадет.
Далее нужно снять топливную рампу, на которой закреплены форсунки. Для демонтажа необходимо отключить разъемы с проводами, которые закреплены при помощи специального фиксатора. Указанный фиксатор представляет собой пружинную скобу, на которую нужно нажать. Затем потребуется сдвинуть отверткой зажим вдоль рампы. Теперь форсунки можно извлекать.
Извлечение осуществляется посредством небольшого поворота или покачивания устройства, после чего плоской отверткой требуется снять уплотнительные кольца. Кольца обычно размещены на корпусе и на распылителе. Отметим, что после снятия резиновые уплотнительные кольца форсунок подлежат замене.
Демонтаж форсунок на дизеле и двигателях с непосредственным впрыском
Что касается необходимости снять дизельные форсунки или аналогичные устройства на моторах с прямым впрыском, в этом случае процедура несколько отличается. Главной сложностью является то, что элементы для подачи горючего «вкручены» в двигатель наподобие свечей зажигания. Работа в условиях сильного нагрева нередко приводит к прикипанию форсунок к ГБЦ.
Устройство закисает от того, что влага попадает в колодец форсунки, происходит закоксовка колодца после прорыва отработавших газов, на уплотнительном кольце скапливается нагар и т.д. Процесс снятия форсунки на дизеле с системой Сommon Rail, а также агрегатах с непосредственным впрыском топлива предполагает дополнительное наличие специальных съемников (обратный молоток) и других инструментов.
Другими словами, резьба закисает и корпус может попросту лопнуть во время демонтажа. В результате приходится высверливать оставшиеся части, восстанавливать резьбу и совершать ряд других манипуляций. В отдельных случаях после непрофессионального снятия может понадобиться частичный ремонт головки блока цилиндров. Также следует помнить, что сами форсунки являются дорогостоящими устройствами. Замена сломанного элемента приведет к дополнительным финансовым расходам.
Как проверить топливные форсунки
Существует много способов проверки устройств впрыска топлива, начиная от кустарных и заканчивая проверкой на специальных диагностических стендах. При самостоятельной проверке зачастую удается оценить только способность устройства открываться и закрываться, убедиться в том, что форсунки не «льют» или же переливают топливо, а также визуально оценить качество распыла топлива (факел). Для этого на снятую форсунку подается питание, а также через нее прокачивается горючее или очиститель.
Цикл публикаций, посвященных системе впрыска Common Rail современных дизельных двигателей, вызвал появление ряда технических вопросов у читателей газеты. Они поступают по электронной почте, а также задаются на форуме газеты (abw.by) в "ветке", посвященной обсуждению данных систем впрыска. Среди них есть и вопросы, связанные с ремонтом и эксплуатацией систем впрыска Common Rail производства японской компании DENSO Corporation.
"Просьба рассказать про топливную аппаратуру Nissan X-Trail 2.2 dCI 114 л.с., 136 л.с., 2003-2007 г.в." (Виктор Виктор).
"Видимо, нет спецов по 2.2 D-4D D-CAT 177 л.с. Никто про Toyota не расскажет!" (Instolyator).
Что же, попробуем рассказать об устройстве, особенностях эксплуатации и возможных проблемах системы Common Rail DENSO вместе со специалистами СТО "Common Rail Service" и ООО "Белтехнодизель".
Немного истории
Как уже говорилось, первый прототип системы Common Rail (CR) был разработан еще в конце 60-х годов прошлого века. Однако, как и многим изобретениям, опередившим свое время, будущей системе впрыска предстояло лежать на полке долгие 30 лет. Реализовать идею в металле удалось лишь только в середине 90-х годов специалистам японской корпорации DENSO. Работавшие на нее доктора Шохей Ито и Масахико Мияки смогли разработать работоспособную версию системы CR для дизелей коммерческого автотранспорта. Новая система впрыска получила внутризаводское обозначение ECD-U2 и была использована на двигателях грузовиков HINO Rising Ranger, однако уже в 1995 году технология была продана другим производителям. Но именно компания DENSO вошла в историю дизельного двигателестроения как пионер адаптации системы впрыска Common Rail для нужд автомобильного транспорта.
На сегодняшний день система впрыска Common Rail производства компании DENSO Corporation является одной из наиболее распространенных в автомобильном мире. Так, впрыском DENSO традиционно оснащаются дизели грузовиков и спецтехники Komatsu, широкая линейка "тяжелых" дизельных моторов Isuzu (взять, к примеру, 5,2-литровый турбодизель Isuzu автобуса "Богдан"), а также силовые агрегаты тракторов и комбайнов John Deere.
"Японцы".
Первым легковым турбодизелем, получившим впрыск CR DENSO, стал 110-сильный мотор 1CD-FTV автомобиля Toyota Avensis 2.0D D-4D (с 02.1999). С тех пор CR DENSO широко применяется в легковом дизелестроении. Например, тот же мотор 1CD-FTV, пройдя ряд модернизаций, благополучно "дожил" до своего семилетнего юбилея. Разные модификации этого двигателя устанавливались на автомобили Toyota Avensis (1999-2003), Avensis Verso/Picnic (2001-2006), Corolla (2001-2007), Corolla Verso (до 2004 г.) и Previa (2000-2006). В 2001-2006 гг. этим турбодизелем оснащался и компактный кроссовер Toyota RAV4.
В 2006-м на смену силовому агрегату 1CD-FTV пришел 127-сильный 2,0-литровый двигатель 1AD-FTV. Данный турбодизель устанавливался на модели Avensis (c 2006 г.), Corolla и Auris (c 2007 г.).
В 2005-м Toyota представила 2,2-литровые силовые агрегаты (2.2D D-4D), оснащенные системой впрыска CR DENSO. Двигатель 2AD-FTV в зависимости от модификации развивал мощность 134/136 или 148 л.с., а мотор 2AD-FHV – 175/177 л.с. Турбодизели 2AD-FTV (148 л.с.) и 2AD-FHV (175 л.с.) устанавливались на автомобиль Toyota Avensis 2.2D D-4D, а 134- и 175-сильные версии указанных моторов – на Corolla Verso (с 2005 г.). Кроссовер Toyota RAV4 получил 136- и 177-сильные моторы (с 2006 г.), а хэтчбек Auris – 177-сильный турбодизель 2AD-FHV (с 2007 г.). Этот же силовой агрегат устанавливался и на Lexus IS 220 D (c 2005 г.).
Оснащались турбодизелями с системой впрыска Common Rail и легендарные внедорожники Toyota. Например, различные модификации 163-сильного 3,0-литрового двигателя 1KD-FTV (3.0D D-4D) устанавливались на Toyota Land Cruiser Prado с 2000-го аж по 2007 год.
Получил впрыск CR DENSO и 2,5-литровый агрегат 2KD-FTV (2.5D D-4D) автомобилей Toyota Hi-Lux/Hi-Ace (2001-2005 и 2001-2007 гг. соответственно).
Интересной особенностью тойотовских турбодизелей CR первого поколения (1CD-FTV, 1KD-FTV, 2KD-FTV) является необходимость периодического выполнения архаичной процедуры ТО, давно забытой владельцами немецких или французских "одногодок", – регулировки тепловых зазоров клапанов. Моторы второго поколения, получившие начальный индекс AD, уже имеют в механизме газораспределения гидрокомпенсаторы клапанов.
Не оставались в стороне и другие японские автоконцерны. Так, впрыском CR производства DENSO Corporation оснащала турбодизели своих машин и Mazda Motor Corp. С 2002 года 2,0-литровый двигатель MZR-CD в версии 121 и 136 л.с. устанавливался на автомобиль Mazda6 (GG/GY-series), а в 136-сильной версии – на Mazda MPV (LW-series). В 2005 году дебютировало второе поколение 2,0-литровых моторов MZR-CD, устанавливавшееся на модели Mazda5 и Mazda6. Особенностью всех упомянутых 2,0-литровых турбодизелей Mazda также является необходимость периодической регулировки тепловых зазоров клапанов…
Самым первым и одновременно самым распространенным турбодизелем производства Nissan, оснащенным системой прямого впрыска с высоким давлением подачи топлива Common Rail, является 2,2-литровый двигатель dCi. Этот силовой агрегат пришел на смену старым моторам завода в 2002-м и продержался на конвейере до 2007 года. Различные версии этого мотора (114 и 136 л.с.) устанавливались на автомобили Nissan X-Trail (T30), Almera (N16), Almera Tino (V10). А 136-сильная версия турбодизеля 2.2 dCi (агрегат YD22DDTi) шла также и на Nissan Primera (P12).
В 2005 году к мотору 2.2 dCi добавился новый 2,5-литровый турбодизель 2.5 dCi (агрегат YD25DDTi), также оснащенный системой впрыска CR DENSO. Этот двигатель устанавливался на Nissan Pathfinder (R51) (174 л.c., 2004 г.) и Nissan Pick-up/Navara (D40) (174 "лошадки", с 2005 г.), а также Cabstar (F24) (110 и 130 л.с., c 2006 г.). Владельцам Nissan с турбодизелями 2.2/2.5 dCi также приходится сталкиваться с процедурой регулировки тепловых зазоров клапанов.
. и "европейцы"
Несмотря на географическую отдаленность японской компании-разработчика системы впрыска Common Rail от европейских автопроизводителей, турбодизели ряда автоконцернов Старого Света оснащались впрыском CR DENSO. Например, компания Renault использовала его для своего мотора 3.0 dCi. Этот 180-сильный силовой агрегат, получивший обозначение P9X 701, устанавливался на автомобили Renault Vel Satis (2000-2009) и Espaсe/Espace IV (177 л.с., 2002-2006). В 2006-2009 гг. минивэн Renault Espaсe/Espace IV оснащался 185-сильным двигателем 3.0 dCi (P9X 715). Особенностью 3,0-литровых турбодизелей dCi является необходимость периодической регулировки тепловых зазоров клапанов.
Нашлось применение Common Rail DENSO и на дизельных двигателях компании Adam Opel AG. Так, 100-сильный 1,7-литровый турбодизель 1.7D CDTi (Z17DTH) устанавливался на Opel/Vauxhall Corsa-C (2003-2007), Combo-C (с 2004 г.), Meriva (c 2006 г.) и Astra-H (c 2004 г.). С 2006 года автомобиль Opel/Vauxhall Astra-H оснащался также 110-сильной (мотор Z17DTJ) и 125-сильной версиями 1,7-литрового турбодизеля CDTi (Z17DTR). Двигатель мощностью 125 "лошадок" получил также и Opel Meriva (c 2006 г.). Оснащался впрыском CR DENSO и опелевский 3,0-литровый 177-сильный турбодизель 3.0D CDTi (Y30DT). Этот силовой агрегат устанавливался на модели Vectra C (2002-2005) и Signum (2003-2005). Как и на многих других двигателях с CR DENSO, особенностью 1,7- и 3,0-литровых моторов CDTi также становится необходимость периодической регулировки тепловых зазоров клапанов…
Турбодизель с впрыском CR DENSO был и у шведской компании Saab, в те годы, как и Opel, входившей в корпорацию General Motors, – 177-сильный З,0-литровый мотор 3.0TiD (D308L) в 2001-2005 гг. устанавливался на соплатформенную Opel Vectra C модель "9-5".
Использовал систему впрыска CR производства DENSO и Ford of Europe Ina. Так, c 2006 года семейство легких коммерческих грузовичков Ford Transit оснащается 100- (мотор PHFA) и 115-сильной (мотор JXFA) версиями 2,4-литрового турбодизеля TDCi. В том же 2006-м дебютировал и 2,2-литровый двигатель TDCi, в зависимости от модификации развивающий 100 или 130 л.с. (агрегаты QVFA и QWFA соответственно).
Немного теории
Глобальных конструктивных отличий CR DENSO от систем впрыска Common Rail других производителей нет.
По маркировке применяемого насоса высокого давления все системы впрыска DENSO можно разделить на 4 вида: HP0, HP2, HP3, HP4.
Двухплунжерный ТНВД HP0 относится к CR DENSO первого поколения и устанавливался с 1996 года на дизели грузовой автотехники. Этот насос обеспечивал максимальное давление впрыска 120 MPa (1200 бар).
В 1999 году дебютировал четырехплунжерный ТНВД HP2, создававший максимальное давление впрыска 145 MPa. Этот управляемый двумя клапанами наполнения насос является практически единственным ТНВД CR с фазированным впрыском, то есть существует установочное положение насоса и соответствующие метки на его валу. (Данное обстоятельство весьма важно учитывать при замене ремня ГРМ – в противном случае двигатель просто не будет работать!)
Второе поколение ТНВД CR DENSO увидело свет в конце 2001 года, когда был представлен двухплунжерный насос HP3, развивавший максимальное давление впрыска 180 MPa (1800 бар). Этот ТНВД имел один управляющий клапан и оппозитное расположение плунжеров относительно вала насоса.
В 2004-м на смену ТНВД HP0 в классе легких коммерческих грузовиков пришел насос HP4 с максимальным давлением впрыска 180 MPa (1800 бар). По своей конструкции он очень близок к ТНВД CR Bosch CP3, ибо также имеет механический подкачивающий насос и три плунжера с радиальным расположением относительно оси ТНВД (под углом 120°).
Определенный эволюционный путь прошли и форсунки (инжекторы) системы впрыска системы CR DENSO.
Хронологически можно выделить 3 типа форсунок:
* тип 1 – четырехконтактная форсунка, имеющая 2 контакта для питания управляющего электромагнитного клапана. Вторая же пара контактов представляет собой кодирующий резистор. (По его сопротивлению ЭБУ дизеля определяет, какую коррекцию по впрыску нужно применять к данной конкретной форсунке в процессе работы двигателя.) Инжекторами этого типа оснащались дизели 1CD-FTV автомобилей Toyota Avensis 2.0 D-4D;
* тип 2 – эти двухконтактные форсунки пришли на смену инжекторам первого типа. Имеют 2 контакта для питания управляющего электромагнитного клапана. А вот кодировка данных форсунок осуществлялась уже 30-значным QR-кодом, нанесенным сверху на торце форсунки. При ее замене этот код используется для согласования работы инжектора с ЭБУ дизеля (с помощью дилерского оборудования – по аналогии с CR Delphi). Сделано это с целью защиты системы впрыска от неквалифицированного вмешательства (т.н. "защита от дурака"): на этапе "прописывания" инжекторов в ЭБУ двигателя по контрольной сумме QR-кода форсунки блок управления определяет, подходит ли конкретно она для использования в данном двигателе. Если контрольная сумма форсунки не соответствует хранящейся в памяти ЭБУ – блок управления не позволит "прописать" такой инжектор;
* тип 3 – двухконтактные пьезофорсунки. Имеют пьезоэлектрический управляющий клапан, момент и продолжительность открытия которого непосредственно определяют параметры впрыска. Кодировка данных форсунок также осуществляется с помощью адаптационного QR-кода.
Отдельно можно упомянуть и форсунки-"дожигатели", применяемые на автомобилях, оснащенных FAP-фильтром (D-cat у Toyota). В данном случае в выпускном тракте дизеля перед фильтром частиц устанавливается дополнительная форсунка, не имеющая питания от рампы-аккумулятора системы CR. Активация форсунки происходит автоматически при критическом загрязнении FAP-фильтра. Впрыскиваемое дополнительным инжектором в выпускной тракт топливо, сгорая, обеспечивает прожиг фильтра частиц. Хотя со стороны это зрелище выглядит не очень эстетично – из выхлопной трубы автомобиля валит густой сизый дым…
Восток – дело тонкое.
По опыту эксплуатации в наших условиях ТНВД CR DENSO зарекомендовали себя относительно надежными агрегатами. А вот форсунки, напротив, становятся источником постоянной головной боли для владельцев автомобилей с такой системой впрыска из-за повышенного износа всех подвижных узлов (пары распылитель – игла и мультипликатор). Впрочем, об этом подробнее…
Несмотря на общую требовательность и чувствительность компонентов системы впрыска CR к качеству применяемого топлива, форсунки CR DENSO здесь в явных лидерах и весьма сильно страдают от низкокачественной солярки. Как свидетельствует опыт СТО "CRS", главной причиной этого становится сам хозяин автомобиля, почему-то считающий нужным менять топливный фильтр (ТФ) не чаще одного раза в 60 тыс. км. Тогда как в наших условиях эксплуатации рекомендуемый СТО "CRS" интервал замены топливного фильтра – 10 тыс. км пробега, и превышать его не стоит. При этом не нужно заниматься и самоуспокоением, думая, что установленный 5 тыс. км назад фильтр хорошего качества спасет ото всех бед. Увы, некачественную солярку "из-под трактора" он не остановит, ведь его функция – очищать, а не модифицировать топливо!
Что касается самого ТФ, то на многих дизельных автомобилях с CR DENSO он расположен весьма неудобно. Осложняет процедуру замены ТФ и то обстоятельство, что фильтр DENSO – "навертного" типа, из-за чего поменять его после пробега 60 тыс. км бывает весьма проблематично: зачастую ТФ "укоревает" так, что приходится снимать его вместе с кронштейном крепления, а уже потом разбирать узел на столе в тисках.
Что касается форсунок CR DENSO, то конструктивно они отличаются от инжекторов Bosch. Например, клапан-мультипликатор является одним целым с корпусом форсунки, а потому прецизионная пара шток – мультипликатор не подлежит замене. Решение вопроса – замена форсунки в сборе (350-400 евро за штуку). Впрочем, даже при желании восстановить форсунку до идеального состояния невозможно… Дела с запчастями для ремонта форсунок DENSO обстоят очень строго: официально компания-производитель не распространяет политику их капитального ремонта на страны постсоветского пространства и не поставляет в СНГ запчасти для форсунок. Поэтому, к сожалению, качественный капитальный ремонт инжектора CR DENSO с гарантией выполнить у нас нельзя, равно как и получить для этого запчасти… (Даже дилер класса "А" в Москве официально не сможет заказать запчасти для ремонта форсунок CR DENSO!) Официально отремонтировать форсунку CR DENSO на сегодняшний день можно лишь в некоторых странах Западной Европы.
Следующим "сюрпризом", связанным с форсунками, для владельца автомобиля, оснащенного дизелем с впрыском DENSO, становится тот факт, что на большинстве таких моторов для снятия форсунок необходимо демонтировать клапанную крышку (конструктивная особенность), а иногда еще и "трапецию" стеклоочистителя!
Помимо форсунок особой надежностью не отличаются и установленные на ТНВД клапаны наполнения (регуляторы давления). Эта довольно дефицитная позиция стоит $200-250.
Японский "паркетник"
Что касается упомянутого читателями кроссовера Nissan X-Trail, то, как уже говорилось, данный автомобиль оснащался двумя версиями турбодизельного двигателя 2.2 dCi с системой впрыска CR DENSO (мощностью 114 и 136 л.с.). В 2002-2003 гг. этот силовой агрегат оснащался ТНВД HP2 (турбодизель мощностью 114 л.с.), а в 2003-2007 гг. – насосом HP3 (мотор YD22DDTi мощностью 136 "лошадок"). Изменения коснулись также и форсунок: 4-контактные инжекторы ранних моторов были заменены двухконтактными форсунками с адаптационным QR-кодом.
Вообще говоря, система впрыска Common Rail 2,2-литрового турбодизеля dCi отличается сложным алгоритмом работы, что и обусловливает трудоемкость диагностики.
Как и прочие агрегаты с CR DENSO, двигатель YD22DDTi унаследовал "фамильные болезни" данной системы – проблемы с форсунками впрыска и клапаном наполнения ТНВД. Кстати, помимо злополучного клапана у насоса высокого давления этого мотора были и другие вопросы… Демонтаж ТНВД – процедура чрезвычайно трудоемкая.
Встречается на 2,2-литровых моторах и отказ клапана EGR, гораздо реже – клапана управления турбиной. Конструктивно плохая экранировка стартера может послужить причиной отказа запуска мотора (в случае "искрения" стартера идет помеха на индуктивный датчик положения коленвала). А причиной "провалов" в работе двигателя может стать болтающийся маркерный диск датчика положения распредвала (со временем у него разбивает фиксирующую шпонку).
Владельцу Nissan X-Trail с турбодизелем 2.2 dCi придется столкнуться и с процедурой регулировки тепловых зазоров клапанов. Такая конструкция ГРМ обуславливает достаточно громкий и жесткий звук работы этого мотора, что может послужить поводом для волнения для технически неискушенных владельцев.
Слушал и записывал Егор АЛЕСИН, фото Глеба МАЛОФЕЕВА и СТО "CRS".
Продолжение следует…
Уважаемые читатели "Автобизнеса", если у вас есть вопросы касательно дизельных двигателей, оснащенных системой впрыска Common Rail, – спрашивайте. Вопросы направляйте на почтовый или электронный адрес газеты.
