Технология ремонта форсунок (замена распылителей)

Автор: Мезерницкий Александр Юрьевич (aka Alex Diesel)

Всем приходится рано или поздно сталкиваться с повышенным расходом топлива, падением мощности, а иногда и с полным отказом вашего автомобиля передвигаться.

Теми или иными путями вы оказываетесь перед проблемой необходимости замены распылителей. Самое простое – отнести форсунки в ближайший дизель-сервис и оставить там некоторое количество денег. Бесспорно это самый правильный метод. Но что делать, если ближайший сервис находится за 200 км или хозяин машины считает, что он сам с этой проблемой справится не хуже сервисменов и денег сэкономит? Вот для этих случаев и предназначен настоящий текст. Либо он поможет человеку не наделать ошибок, либо поможет вовремя отказаться от затеи.

Прежде всего, надо сказать, что:

простая замена распылителя в форсунке на уровне: отвинтить гайку, заменить распылитель, закрутить гайку таит в себе большую опасность получить в результате форсунку гораздо худшего качеством, чем было до замены.

И это при условии самого высокого качества распылителей. Про случаи некачественных или бракованных распылителей здесь и рассуждать не будем. А главный вывод из сказанного – без проверки полученного результата на специальном стенде или простейшем приспособлении самодеятельная замена распылителей по меньшей мере вещь сомнительная.

Для начала надо разобраться в устройстве дизельной форсунки и в том, что там происходит и что на что может влиять. Сечение форсунки представлено на рис. 1,а. Все форсунки (за исключением суперсовременных) принципиально схожи и, процессы, происходящие в одном типе форсунок, аналогично осуществляются и в других.

Рис. 1,а                             Рис. 1,б

Итак, топливный насос высокого давления (ТНВД) подает топливо под давлением в штуцер форсунки, откуда по системе каналов оно попадает в полость “А” распылителя. Дальше топливу идти некуда т.к. путь ему заперт иглой распылителя 1, поджатой пружиной 9. ТНВД продолжая подавать топливо, поднимает его давление до величины, способной преодолеть усилие пружины и приподнять иглу распылителя над седлом (рис. 1,б). Происходит впрыск топлива в цилиндр, давление в системе падает, и игла садится на седло, запирая систему. Если ТНВД продолжает подавать топливо, то процесс повторяется. Главное условие, чтобы после окончания впрыска система закрылась. Иначе на следующем такте подача топлива осуществится не тогда, когда давление в системе поднялось до заданного, а в любой произвольный момент (а именно, как только насос начнет подавать топливо). Следствие – жесткая с ударами работа мотора вплоть до отказа принимать нагрузку. Кроме того, в незапертую систему возможно попадание продуктов сгорания и выход распылителя из строя из-за этого.

Что же может мешать нормальному запиранию системы при внешне исправных деталях? В основном это происходит из-за возникновения боковой силы, прижимающей иглу к корпусу распылителя. Для борьбы с этой силой существует промежуточный толкатель 10, разгружающий иглу от возможного воздействия искривленной пружины. Толкатель размещается в проставочном корпусе 3. Однако и сам промежуточный толкатель может стать причиной возникновения боковой силы, если на нем имеется некая выработка. То есть при замене распылителей всегда надо быть готовым к тому, что новый распылитель может “лить” и тогда потребуется неоднократная переборка с переворачиванием пружины или с заменой ее либо толкателя. В редчайших случаях приходится менять даже корпус форсунки.

Все остальное в форсунке весьма просто. Поскольку игла в распылителе ничем не уплотняется, то некоторое количество топлива просачивается в зазор между иглой и корпусом распылителя и попадает в полость “Б”, где расположена пружина 9. Если топливо оттуда не удалять, то после заполнения полости игла распылителя потеряет возможность перемещаться и форсунку “запрет”. Для удаления просочившегося топлива служит канал “обратки” 7. Остается добавить, что для регулирования величины давления открытия иглы распылителя служат регулировочные шайбы 8. Вся конструкция форсунки стягивается накидной гайкой 4. Никаких уплотнительных прокладок внутри форсунки не предусмотрено и герметичность стыков обеспечивается исключительно точностью и чистотой обработки и стыкующихся поверхностей.

Итак, мы подошли вплотную к процессу замены распылителей. Во всем изложении будем придерживаться мысли, что вам есть на чем проверить форсунки после проделанной работы. При любой работе с топливной аппаратурой надо соблюдать всего три правила.

Это чистота, чистота и еще раз чистота!

Причем чистота не только на этапе непосредственной разборки форсунки, но и на всех этапах начиная со снятия форсунок с мотора. Итак, прежде всего, тщательно замываем предстоящее операционное поле, особенно корпуса форсунок и головку в зоне форсуночных каналов. Это важно, поскольку грязь и песок при снятии форсунки могут попасть в канал и затем повредить резьбу или нарушить уплотнение форсунки. Увы, происходит это довольно часто, причем бедолага владелец даже не сопоставляет причину со следствием. Занеся мусор в резьбу, и поставив форсунку на место, потом возможно через год, с ужасом обнаруживает, что при попытке отвернуть форсунку у него выламывается кусок головки блока. Второй момент исключительно важный для достижения хорошего результата заключается в том, чтобы немедленно после отворачивания от форсунки трубки высокого давления, закрыть штуцер форсунки чистым и плотным колпачком.

При этом не надо тешить себя мыслями о том, что распылители все равно под замену и можно о чистоте не очень беспокоиться. Вот, дескать, потом... не будет никакого потом, если сразу не было. Малейший мусор, попавший в штуцер форсунки при проверке на стенде, будет загнан топливом внутрь и может заклинить иглу распылителя.

Дальше возможны только два варианта развития событий: либо, если вы еще не заменили распылитель, вы лишаете себя возможности увидеть, чем же были плохи ваши старые распылители, либо обрекаете себя на не всегда успешную чистку новеньких распылителей. Отсюда вывод - полость форсунки всегда, хоть до проверки и настройки, хоть после, должна быть абсолютно защищена от попадания любой пыли, не говоря о мусоре.

Кстати, табачные крошки в кармане тоже мусор и на форсунку действуют губительно. К слову, трубки высокого давления целесообразно снимать пакетом вместе со стяжками (если конструкция мотора это допускает), так меньше поводов потом ломать голову над тем как это все стояло. При всей внешней простоте проблемы тысячи людей страдали из-за собственной небрежности. В случае невозможности снять трубки пакетом необходимо отметить на насосе штуцер первого цилиндра и пометить сами трубки в каком порядке они стояли. Жизнь показывает, что на этом потом экономится много времени и нервов.

Снятие “ обраток ” обычно трудностей не составляет. Единственно, на японских моделях там где приходится снимать рампу “обраток ”, ослаблять гайки обраток надо с одетыми защитными колпачками на штуцера. Для снятия самой рампы, конечно, приходится колпачки снимать, но потом их надо немедленно одеть снова.

В подавляющем большинстве случаев форсунки непосредственно вворачиваются в корпус головки блока. Для вывинчивания их не стоит даже пытаться использовать рожковые ключи. Даже если это и удастся без повреждения форсунки, то уж вворачивание их обратно обречено на провал. Затянуть форсунку заданным моментом вы не сможете. Подавляющее большинство форсунок имеет шестигранник на 24 или на 27 и для их вывинчивания вполне подходят стандартные удлиненные торцевые головки. Более удобными для этих работ следует считать двенадцатигранные головки, которые несколько удобнее в стесненных условиях подкапотного пространства. При невозможности купить удлиненные головки выйти из положения можно, отрезав от обычной головки ее шестигранную часть и приварив ее к отрезку трубы с одного конца, а с другого ответную часть для воротка. Вот и вся проблема. Вывинчивать форсунки надо не сразу, а сначала слегка пошатав в резьбе после страгивания. Делать это надо именно для того, чтобы махом не повредить резьбу в головке или саму головку, если во время предыдущих вторжений в канал была занесена грязь.

Итак, форсунки благополучно сняты. Теперь сразу же (пока не забыли что и как, и пока сохраняется запал) надо удалить из форсуночных каналов уплотнительные шайбы или их остатки и вообще всякий мусор. Удаление шайб часто оказывается мучительной стоматологической операцией. Как правило, нормальные шайбы просто снимаются крючком, но иногда приходится изобретать для этого и всякие индивидуальные “выдергивалки” (например, вворачивать в них метчик и за него тянуть). От одного хочу предостеречь категорически – это от попыток подрубить шайбу в канале зубильцем. Повреждение торцевой части канала неизбежно, а исправление потребует снятия головки блока. Попытку решить проблему поврежденного торца установкой хитрых шайб можно смело назвать авантюрой. После очистки каналов для полного удаления мусора из них обязательно прокручиваем мотор стартером секунд 10-20. Мотор сам полностью себя очистит. Кстати одновременно очень удобно проверить состояние свечей и системы управления ими. При снятых форсунках работа свечей прекрасно видна. Теперь (если машина не в гараже и вы не сегодня же будете ставить форсунки на место) затыкаем форсуночные каналы промасленными тряпочками и накрываем мотор сверху полиэтиленом так, чтобы в каналы ни при каких условиях не могла попасть вода (к примеру, от дождя). В Nissan Patrol, например, заливание цилиндров дождевой водой, стекающей по капоту через форсуночные каналы - явление зауряднейшее.

Сняв форсунки, прежде всего, проверяем их работоспособность и убеждаемся, что ранее вынесенный приговор был справедлив. Каковы критерии оценки работы распылителей? Хоть этот вопрос в литературе подробно описан, для сохранения целостности изложения приведу эти критерии и здесь: при подаче топлива форсунка должна открываться под заданным давлением; до открытия форсунки подтекание или струи топлива из распылителя не допустимы; в момент распыла топлива капли и струи недопустимы;
факел распыла должен быть ровным без отклонений и соответствовать направлению отверстия (или отверстий) в распылителе (рис. 2);
после прекращения подачи топлива в форсунке должно некоторое время сохраняться давление (строго говоря, скорость падения этого давления должна контролироваться). 
 


Рис. 2

Обычно еще принято говорить о характерном звуке срабатывания форсунок, однако звук не является объективным параметром оценки форсунок. Игнорировать этот параметр нельзя, но и ставить во главу колонны тоже не следует.

Если оказалось, что распылители менять действительно необходимо, надеваем на форсунки защитные колпачки и готовим рабочее место. Подготовка заключается в тщательной уборке и мытье стола, тисков и подготовке, как минимум двух ванночек с чистой соляркой, необходимых ключей (как правило, двух штук) и, возможно, еще ножика – все лишнее помешает работе. Предполагаем, что у вас в гараже нет специального устройства для фиксирования форсунок при разборке. Значит разбирать будем в тисках. Сразу оговоримся, форсунки от японских автомобилей, у которых “обратка” отводится через рампу, категорически нельзя зажимать в тиски. При зажиме в тисках происходит смятие кромок уплотнительной поверхности под “обратку” (рис. 3).

 
Рис. 3

Такие форсунки разбирают, помещая их в накидной ключ, зажатый в тиски (рис. 4).

 

Рис. 4

Форсунки немецких производителей (не от самых продвинутых моделей) без ущерба для здоровья разбираются в тисках. Однако для разборки форсунки нельзя использовать рожковые гаечные ключи. Начать с того, что это просто неудобно, но самое главное, что накидные гайки корпусов форсунок некоторых моторов (например, Mercedes OM601,602,603) трескаются при попытке разобрать или собрать их с помощью рожкового ключа. А деталь эта весьма дорогая и труднопокупаемая. Посему для разборки форсунок используем ту же удлиненную головку, что и для снятия с мотора. Ослабив затяжку накидной гайки, руками свинчиваем ее. Часто она свинчивается вместе с распылителем, который прикипает к ней. Не беда. Распылитель, сняв гайку, выколотим любым подходящим стержнем, а полость гайки очистим от всякого безобразия ершом для чистки клемм аккумуляторов. Разумеется, для этой работы отойдем на пару метров от чистой зоны. Гайку промоем в первой ванночке – она у нас будет для грязных дел - и поставим стекать в сторонку на лист бумаги. Далее снимаем промежуточный корпус и ополаскиванием его в чистой ванночке, сливаем корпус форсунки, зажатый в тисках, топливом и кладем промежуточный корпус на место, более ничего не трогая. Вскрываем упаковку нового распылителя и, не разбирая его, споласкиваем в чистом топливе. Вынимать распылитель или промежуточный корпус (впрочем, как и любую деталь топливной аппаратуры) из ванночки после ополаскивания надо так, чтобы стекающее топливо могло унести с собой возможные пылинки с сопрягаемых поверхностей (рис. 5 и 6).

 


Рис. 5

 

Рис. 6

Устанавливаем распылитель на место и затягиваем накидную гайку. Теперь проверяем на стенде, что у нас получилось. Довольно частый вариант, когда до замены на форсунке стоял распылитель достойного производителя, и мы устанавливаем не менее достойный. Если при этом остальные детали форсунки не сильно изношены, то вполне может оказаться, что после замены распылителя форсунка заработает сразу как надо и никаких регулировок не потребуется. В таком случае сразу же закрываем штуцер форсунки колпачком и окончательно проверяем затяжку накидной гайки. Дело в том, что когда этой процедурой занимаешься каждый день по многу раз, то невольно не очень сильно тянешь накидную гайку – ведь через минуту снова разбирать. К сожалению, сразу получается не всегда: либо давление не соответствует, либо распылитель льет. Не надо надеяться на то, что он льет из-за того, что мы его не разобрали и не отмыли от консервации в первый раз. Такие надежды могут иметь почву только в случае консервации распылителей методом погружения в желатиноподобную массу, да и то редко. Обычно же современные распылители консервируются производителем либо в специальном масле, либо в инертной среде. И чище чем Bosch или Delphi очистил свои детали перед упаковкой, мы не сделаем. Так что причину плохого распыла надо будет искать в износе промежуточного толкателя (поз 2, см. рис. 1,а) или в деформированной пружине. Иногда помогает переворачивание пружины в корпусе, но, как правило, кардинальное решение находится в замене изношенных деталей. И таким образом процедура замены распылителя превращается в череду сборок-разборок-проверок пока не будет достигнут требуемый результат. Но, наконец, результат достигнут, работа форсунок нам нравится, можно ставить их на мотор. Не будем спешить! Вспомним, что форсунки уплотняются специальными сугубо разовыми шайбами, которые не только уплотняют форсуночный канал, но и отводят тепло от распылителей, не давая им перегреваться и закоксовываться. Не поставив новые шайбы мы запросто можем угробить новенькие распылители в первые же полчаса работы мотора. На японских форсунках разовыми являются также и шайбы уплотняющие рампу обратной магистрали. Про японские форсунки хочется особо отметить, что на моторах различных конструкций шайбы уплотнения “обраток” очень похожи (почти неотличимо) друг на друга и, тем не менее, постановка чужой шайбы или шайбы от странного производителя очень часто приводит к подтеканию обратки. Посему, подбирая шайбы уплотнения обраток, необходимо выяснять возможность бокового смещения шайбы на форсунке при затяжке и возможность перекрытия или наоборот неуплотнения отводящих топливо каналов.

Перед вворачиванием форсунок убеждаемся, проворачивая коленвал стартером, а также по масляному щупу в том, что вражеские силы не навредили вам, и в цилиндры не попала вода или нечто иное. Вот теперь можно вворачивать форсунки на место, предварительно смазав резьбу на корпусе медной или графитовой смазкой, и затягивать требуемым моментом (как правило, 6-7 кГ.м.). Однако одна милая подробность есть и тут: всегда надо вворачивать форсунку в канал только усилием пальцев (если не идет - чистить резьбу), на некоторых машинах (например, на Mercedes) очень легко ввернуть форсунку не по резьбе и загубить предкамеру, заворачивая тугую форсунку ключом. Сколько таких случаев было – не счесть.

Обратная сборка не доставит вам хлопот, если вы не погорячились и пометили при снятии все трубки и штуцера. Всего лишь несколько советов. Перед постановкой, трубки высокого давления надо промыть снаружи и обязательно пролить топливом изнутри. И еще не надо пренебрегать постановкой на место зажимов собирающих трубки в пакет. Эти зажимы существуют не для эстетики. Они не дают трубкам вибрировать. Трубки без зажимов быстро ломаются (их как ножом обрезает).

Ну вот вроде и все можно выгонять воздух из аппаратуры и пробовать запускаться.

На чем проверять работоспособность форсунок

Бесспорно, самым лучшим средством для этого является стенд для проверки форсунок, который может быть и сложнейшим электронным за тысячи долларов и очень простым, даже примитивным в духе пятидесятых годов (рис. 7) или вообще самодельным (рис. 8).

 
Рис. 7



    Рис. 8

Любой из них с большей или меньшей степенью удобства может использоваться для работы. В стране много дизельных гаражей и стенды хоть и простейшие у них имеются. А уж договариваться мы умеем. Но что делать, если ваш дизель единственный в округе? Не очень страшные усилия надо приложить, чтобы изготовить самодельный стенд из списанного тракторно-КАМАЗовского или судового насоса или приспособить ТНВД вашего мотора для проверки форсунок. Конечно не самый красивый способ, но на безрыбье...

Для этого надо изготовить трубку – тройник, которая одним концом будет подсоединяться к одному из штуцеров высокого давления Вашего ТНВД, на другой конец будем крепить форсунку, а на третий – манометр атмосфер эдак на 200-300 (можно и больше). Сначала прокручиваем мотор стартером, пока форсунка не начнет стрелять, а затем, не забыв оставить включенным зажигание, уже вручную. Мучительно конечно, но если другого выхода нет – вполне реально.

О давлении открытия форсунки

На такте сжатия воздушный заряд из цилиндра перетекает в камеру сгорания с очень высокой скоростью. При этом в камере сгорания, за счет ее формы, возникает направленный вихрь, в который впрыскивается топливо. В зависимости от конструкции камеры сгорания и степени сжатия скорость и форма вихря различна, поэтому и существуют различные виды распылителей и различные величины давления впрыска топлива. Проектировщики устанавливают рекомендуемые, а также допустимые величины давления впрыска для каждого двигателя. Как правило эти величины необходимо соблюдать с точностью до 5-10 кг.см2 в пределах комплекта форсунок. При переборке форсунки есть смысл выставлять давление впрыска на 10-15 кг.см2 больше требуемого, в расчете на то, что в первые же минуты работы форсунки произойдет некоторая усадка подвижных деталей и, соответственно, снижение установленного давления.

Особенно необходимо отметить специфическое свойство распределительных топливных насосов роторного типа фирмы LUCAS – очень жесткие требования к точности регулировки давления впрыска в пределах комплекта форсунок. Для справки в моторах с такими топливными насосами часто невозможен поиск неисправной форсунки методом отключения. Мотор тут же заглохнет из-за прекращения подачи топлива в остальные форсунки.

Как в домашних условиях отрегулировать давление открытия форсунки
В подавляющем числе современных форсунок давление открытия регулируется подбором толщины проставочной шайбы между пружиной и корпусом. В приличных мастерских есть наборы этих шайб для решения любых проблем с регулировкой. Для любителей следует иметь в виду, что шайбы существуют различных диаметров (под различные корпуса форсунок), и бывают в исполнении с отверстием и без оного. Вместо шайб без отверстия всегда могут быть использованы шайбы с отверстием, но обратная замена недопустима. Также недопустимым является применение шайб “неродного” диаметра.

Как правило, форсунки спроектированы таким образом, что увеличение толщины шайбы на 0,1 мм приводит к повышению давления впрыска на 10 кГ.см2. Очень часто приходится видеть при ремонте форсунок, что при предыдущих вмешательствах давление впрыска регулировалось с помощью кусочков бритвенных лезвий подложенных под пружину. Такой способ регулировки совершенно недопустим. Во-первых, имея подкладку неконтролируемой формы, вы создаете неопределенность опоры пружины и тем самым неоднородную ее выработку и провоцируете возникновение боковой силы. А во вторых, есть риск скола кусочка лезвия и что он натворит внутри форсунки никому не известно. Поэтому единственно качественным решением проблемы следует признать изготовление новых регулировочных шайб расчетной толщины. И только в тех случаях, когда токарный станок, термообработка и шлифовка абсолютно недоступны, допустимо регулировать давление шайбами из стальной фольги, подкладывая их только между корпусом и штатной шайбой. Если же у вас пружина будет опираться на незакаленную подкладку, то через короткое время от нее мало что останется.

Типичная проблема японских форсунок

Отличительной особенностью форсунок японских двигателей является отвод “обратки” через торец форсунки в специальную рампу. При неаккуратной разборке очень часто происходит деформация уплотнительного торца форсунки, из-за чего добиться герметичного уплотнения “обратки” не удается. Начинаются “эксперименты” с подтяжкой гаек рампы, с постановкой уплотнительных шайб под гайки и т.д. Однако единственным способом решения данной проблемы является только подрезание уплотнительного торца форсунки на токарном станке. Однако надо иметь в виду, что торцеванием исправляется только одна поверхность форсунки, а форма канавки на торце может оказаться деформированной настолько, что уплотнительная шайба уже не может перекрыть ее. Такая форсунка подлежит замене.

Неуемные попытки подтянуть потеющие или текущие обратки часто приводят к деформации фланцев рампы обраток. С такими фланцами уплотнения не добиться и необходимо их восстанавливать. Это совсем несложно сделать вручную на небольшой шлифованной плитке, положив на нее наждачную бумагу.