Во всех грузовиках и автобусах Hyundai используются дизельные моторы с различными системами впрыска топлива. Но независимо от типа во всех системах используются форсунки — об этих деталях, их назначении и устройстве, а также о типах форсунок грузовиков HD65/72/78 и автобусов County читайте в этой статье.
Назначение и роль форсунки в топливной системе дизельного двигателя
Дизельные двигатели имеют ряд принципиальных отличий от бензиновых, главное из которых — воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндрах за счет тепловой энергии, выделяющейся при сжатии. В дизеле нет системы зажигания, однако для эффективного образования горючей смеси и ее воспламенения топливо в цилиндре перед сжатием должно быть распылено, причем, чем тоньше будет распыл, тем лучше. Эта задача в дизельных двигателях решается с помощью топливных форсунок.
Форсунка решает две задачи:
• Подача в цилиндр строго отмеренного количества топлива (дозирование);
• Распыление топлива в цилиндре для эффективного образования топливно-воздушной смеси.
Форсунка входит в состав системы питания дизельного двигателя, являясь одним из ее основных элементов. В дизелях традиционной конструкции, в том числе и в моторах Hyundai, форсунки могут работать только при наличии топливного насоса высокого давления (ТНВД), так как они, в сущности, являются клапанами, которые открываются при достижении определенного давления. Во многих современных двигателях используются насос-форсунки, которые не нуждаются в отдельном ТНВД. Однако здесь мы насос-форсунки рассматривать не будем, так как в автомобилях Hyundai HD65/72/78 и автобусах County они не применяются.
В интересующих нас моделях грузовиков и автобусов используется довольно ограниченный набор типов и моделей форсунок, о которых нужно сказать подробнее.
Типы форсунок Hyundai HD 65/72/78 и County
Типы топливных форсунок, используемых в грузовиках Hyundai HD65/72/78 и автобусах Hyundai County, зависят от модели и года выпуска двигателя, а если точнее — от типа установленной на двигатель топливной аппаратуры. На сегодняшний день в дизелях Hyundai применяется два типа аппаратуры:
• Классическая система питания на основе ТНВД, каждая секция которого подает топливо на гидравлическую форсунку, система не имеет электронного управления;
• Топливная аппаратура Common Rail с электронным управлением.
• В этих системах используются разные по конструкции и имеющие разный принцип работы форсунки:
• Обычные гидравлические форсунки полого типа, работающие в классической системе питания;
• Электрогидравлические форсунки (с электромагнитным клапаном), работающие в составе системы Common Rail.
Гидравлические форсунки применяются на всех двигателях Hyundai HD/65/72/78/County экологических классов «Евро-1» и «Евро-2». Если говорить конкретно, то они использовались на ранних модификациях двигателей D4DD (до 2008 года), также они до сих пор ставятся на дизели D4AL, D4AF, D4DA и D4DB. Причем на одной модели двигателя двух разных классов используются неодинаковые по конструкции форсунки, что обязательно необходимо учитывать при покупке.
Электрогидравлические форсунки ставятся на более современные двигатели экологических классов «Евро-3», «Евро-4» и наиболее современных «Евро-5». Это моторы D4DC и D4DD с 2008 года выпуска («Евро-3»), а также наиболее новый дизель D4GA («Евро-4» и «Евро-5»). В двигателях D4DC и D4DD используется один тип форсунок, а в моторах D4GA классов «Евро-4» и «Евро-5» форсунки по характеристикам несколько отличаются.
Также отметим, что одинаковые электрогидравлические форсунки используются в четырехцилиндровых моторах D4GA «Евро-4», которые ставятся на новые модели Hyundai HD65/72/78, и в шестицилиндровых D6GA «Евро-4», которые ставятся на грузовики Hyundai HD120 и на некоторые украинские автобусы «Богдан».
Сегодня на рынке представлены следующие модели форсунок от двух производителей:
• Форсунки «Евро-1» каталожный номер 33800-41400 Mobis (Мобис) из Кореи;
• Форсунки «Евро-2» каталожный номер 33800-41700 Mobis (Мобис) из Кореи;
• Форсунки «Евро-3» каталожный номер 33800-45700 Mobis (Мобис) из Кореи;
• Форсунки «Евро-3» каталожный номер 095000-5550 Denso из Японии;
• Форсунки «Евро-4» каталожный номер 33800-52000 Mobis (Мобис) из Кореи;
• Форсунки «Евро-5» каталожный номер 33800-52700 Mobis (Мобис) из Кореи.
Гидравлические и электрогидравлические форсунки Hyundai имеют различное устройство и принцип работы, поэтому рассмотрим их отдельно.
Устройство и работа гидравлической форсунки
Гидравлические форсунки имеют простое устройство. Основу форсунки составляет стальной полый корпус, к которому в нижней части с помощью стопорной гайки крепится наконечник форсунки и распылитель с одним отверстием. Отверстие распылителя закрывается игольчатым клапаном, который прижимается с помощью цилиндрической пружины (усилие от пружины на иглу передается с помощью штифта), с противоположной стороны пружина через регулировочные шайбы опирается в буртик. Между иглой и стенками распылителя остается свободное пространство — это полость распылителя, которая играет ключевую роль в работе форсунки.
Верхняя часть корпуса форсунки завершается штуцером для соединения с топливной трубкой высокого давления. От штуцера в полость распылителя ведет канал, по которому поступает топливо. Еще один канал проходит в центре корпуса форсунки, он начинается над полостью установки пружины, и выходит в боковой части корпуса форсунки, завершаясь штуцером — это сливная магистраль для удаления остатков топлива в бак. Сливной штуцер форсунок Hyundai «Евро-1» и «Евро-2» выполнен Т-образным, что позволяет подключать все четыре форсунки к одной сливной магистрали.
Работает гидравлическая форсунка следующим образом. Топливо от секции ТНВД поступает в полость распылителя, и в какой-то момент его давление превышает силу, с которой пружина прижимает игольчатый клапан к отверстию — в этот момент игла поднимается, и топливо через открывшееся отверстие выдавливается и распыляется в цилиндре. Спустя доли секунды давление в опустевшей полости распылителя падает, и пружина вновь прижимает иглу к отверстию — происходит отсечка топлива. Также во время отсечки излишек топлива, оставшийся в полости, через промежуток между наконечником форсунки и иглой поступает в сливную магистраль.
В двигателях Hyundai «Евро-1» и «Евро-2» форсунки устанавливаются посредством специальных держателей (или мостиков). Держатель с помощью выемки (вилки) плотно фиксирует форсунку в своем колодце, сам держатель прикручивается к головке двигателя с помощью одного болта. Герметичность посадки форсунки обеспечивается кольцевым уплотнителем, уложенном на дне колодца форсунки.
Гидравлическая форсунка при своей простоте и надежности имеет ряд недостатков. Главный из них — некоторая инерционность и невозможность сделать быструю отсечку топлива. Это не позволяет двигателю быстро изменять обороты, да и высокооборотистый дизель с помощью такой форсунки не сделать. Эти проблемы решает электрогидравлическая форсунка, используемая на наиболее новых моторах Hyundai.
Устройство и работа электрогидравлической форсунки
Электрогидравлическая форсунка устроена несколько сложнее гидравлической. Ее основу составляет корпус, который в нижней части переходит в распылитель с одним отверстием, закрытым игольчатым клапаном. Между иглой клапана и стенками распылителя имеется промежуток, образующий полость распылителя. В верхней части игла упирается в управляющий плунжер, над которым располагается еще одна полость малого объема — камера гидроуправления. К обеим полостям подходят каналы, через которые подается топливо от установленного на боковой поверхности корпуса форсунки штуцера. При этом канал, ведущий к камере гидроуправления, сужается и образует жиклер.
В верхней части камеры гидроуправления имеется еще один канал, который перекрывается электромагнитном клапаном. Клапан открывает путь топливу из камеры гидроуправления в сливную магистраль, для подключения форсунки к сливной магистрали в ее верхней части предусмотрен Т-образный штуцер. Также в верхней части форсунки, сбоку от сливного штуцера, предусмотрен электрический разъем для подключения соленоида клапана к блоку управления.
Установка форсунок этого типа в двигателях D4DC, D4DD, D4GA и D6GA производится так же, как и в случае с простыми форсунками — с помощью держателей (мостов) через уплотнители.
Работает такая форсунка следующим образом. Топливо под давлением из рампы (так как речь идет о топливной аппаратуре Common Rail) поступает в полость распылителя и камеру гидроуправления (которая закрыта обесточенным электромагнитным клапаном), давление в обеих полостях одинаково, поэтому уравновешенная игла вместе с плунжером остается неподвижной и закрывает отверстие распылителя. В определенный момент от блока управления поступает команда на открытие электромагнитного клапана — в этот момент топливо из камеры гидроуправления через открывшийся клапан поступает в сливную магистраль, новое топливо через узкий жиклер не успевает наполнять камеру, и давление в ней резко падает. Однако давление в полости распылителя осталось высоким, вследствие этого игла вместе с плунжером поднимается и открывает отверстие распылителя — происходит распыление топлива в цилиндре.
Для отсечки топлива на электромагнитный клапан снова подается ток, он закрывается, и топливо перестает сливаться из камеры гидроуправления — давлений в ней быстро нарастает, и при его выравнивании с давлением в полости распылителя игла занимает первоначальное положение, закрывая отверстие.
Главное преимущество электрогидравлической форсунки — возможность производить короткий впрыск топлива и быструю отсечку. А это позволяет дизелю быстрее набирать обороты и извлекать большую мощность при меньшем объеме. Кроме того, четкий контроль времени начала и завершения впрыска топлива важен для снижения токсичности отработанных газов. Поэтому на новых дизельных силовых агрегатов Hyundai экологических классов «Евро-3» и выше используются только эти форсунки.
Особенности эксплуатации, обслуживания и ремонта форсунок
Форсунки — важные и ответственные детали, от состояния которых зависит работа двигателя. При условии использования качественного топлива и правильных регулировках ТНВД и блока управления, форсунка Hyundai может «проходить» 250-300 тысяч км. Однако большего срока службы ждать от нее не следует — с течением времени ее детали изнашиваются, каналы засоряются отложениями, пружины проседают, а на внешней поверхности образуется слой нагара, забивающий отверстие распылителя. Так что форсунки в любом случае приходится менять, даже если двигатель регулярно обслуживается.
Чтобы обеспечить указанный срок службы форсунок, стоит обращать внимание на качество используемого топлива. Заливая в бак дизтопливо сомнительного качества и неизвестного происхождения, можно вывести форсунки из строя буквально за одну-две поездки.
При замене форсунок очень часто возникает сложность с их извлечением из колодцев вследствие образования нагара и «прикипания». Для этого можно использовать специальные приспособления для съема форсунок. Также специальные щипцы могут потребоваться для извлечения уплотнителя форсунки. Устанавливать новые форсунки следует только после очистки колодцев с помощью специальных средств.
Нужно обратить внимание на важную деталь: при замене форсунок в двигателях Hyundai с аппаратурой Common Rail также производится замена уплотнителей и топливных трубок высокого давления. При установке трубок важно не гнуть их и никак не изменять их конфигурацию, в противном случае топливная аппаратура будет работать некорректно.
Обычно при неисправности форсунок автовладельцы обращаются в автосервис, однако некоторые проблемы с форсунками можно решить самостоятельно. Например, легко поддается очищению засоренное отверстие распылителя, хотя заметим, что профессионалы для этой работы используют специальный инструмент с высокопрочными бурами. Для этой же цели существуют специальные растворы, но, как показывает практика, механическая чистка проще и проводится быстрее.
Также можно произвести замену отдельных деталей форсунки — распылителя, гайки, пружины, плунжера, штоков и т.д. Для этого необходимо произвести разборку форсунки, что опять-таки требует некоторых инструментов. После разборки все детали промываются в бензине, при этом очень важно защищать детали от попадания любой грязи. Сами детали требуют аккуратного обращения, даже небольшая царапина или вмятина на них может привести к некорректной работе всего двигателя.
Однако в большинстве случаев при поломке форсунку проще и дешевле (особенно в случае обычных форсунок моторов «Евро-1» и «Евро-2») заменить на новую. Правда, цена некоторых электрогидравлических форсунок Hyundai вдвое, а то и втрое выше обычных, поэтому иногда имеет смысл производить ремонт, но лучше доверять его специалистам.
Никто не застрахован от проблем с форсунками, но риск поломки можно снизить заправкой качественным топливом и регулярным техническим обслуживанием двигателя. В этом случае форсунки надежно прослужат несколько лет, обеспечивая нормальную работу автомобиля.