Вся история подачи бензина в камеры сгорания — это бесконечная эволюция способов сделать распыл более управляемым, более мелкодисперсным и в итоге получить максимально полное сгорание горючей смеси. В общем, снизить расход топлива, сделать выхлоп чище и улучшить приемистость двигателя.
Нас же больше интересует современный период. А в нем значимым этапом, олицетворяющим новый период развития топливных систем, стало массовое внедрение непосредственного впрыска.
Экологичность = большое давление
Как бы немецкие производители ни кичились своими заслугами по разработке и внедрению технических ноу-хау, но именно японский экономический подъем 80-х позволил direct injection получить конвейерную прописку. Сразу две компании — Mitsubishi и Toyota — во второй половине 90-х представили свои серийные GDI и D4.
В 1997 году на серии моторов VQ Nissan начал применять свой Neo Di. Двигатели с ним, в отличие от конкурентов, могли располагаться как поперечно (Cefiro), так и продольно (Gloria, Skyline и т. д.).
Примерно через десятилетие подключились европейские автопроизводители — BMW, Mercedes-Benz, VAG, Ford, Peugeot и Citroen. Непонятно, почему ждали так долго. Видимо, изучали вопрос ценовой целесообразности, надежности и реальных, а не гипотетических, характеристик. Ведь по теории и так было ясно, что непосредственный впрыск в условиях ужесточающихся экологических требований — то что надо! Конечно, при плавном разгоне и равномерном движении и двигатели с direct injection работают на обычной смеси с соотношением 14,7:1. Зато в ненагруженных режимах моторы с прямым впрыском питаются смесью 40:1. Вот это экономия, вот это экологичность! И ничего, что, например, для резкого ускорения, когда возникает риск детонации, в начале такта впуска понадобилось устраивать предвпрыск бензина, охлаждающий камеру сгорания. Или в конце такта сжатия ради воспламенения сверхбедной смеси подавать небольшую дозу бензина.
А для того, чтобы она концентрировалась в зоне свечи зажигания, на днище поршня не просто сделать выемки под клапаны — превратить плоскость в поверхность со сложным «рельефом».
Таким образом, у свечи зажигания оказывалось небольшое количество богатой смеси, которая была способна вспыхнуть. Уже от нее воспламенялся основной объем попавшего в камеры сгорания горючего, перенасыщенного воздухом. Однако все эти предвпрыски и подкручивания (то есть послойное смесеобразование) были бы невозможны без принципиальной составляющей — повышенного давления в топливной системе.
Большое давление — источник проблем
Если при распределенном впрыске давление в топливной системе лежит в пределах 3–5 атм., то для того, чтобы создать вышеописанные условия, бензин должен подаваться в камеры сгорания, будучи «спрессованным» в десять раз сильнее. Это, конечно, не 600 и тем более не 2000 атмосфер в топливной аппаратуре дизелей, но для не столь «жирного» топлива все равно достаточно много. Причем значения для своих систем производители выбирали по максимуму, то есть от 40–50 атм. Хотя первым подводило не давление — инженерные эксперименты. Например, Toyota со своим 3S-FSE сделала недостаточно надежным одно из резиновых уплотнений внутри топливного насоса высокого давления. И бензин через него попадал в картер. Со временем изнашивался и сам насос, отчего избытки топлива не полностью стекали по каналу обратки и опять же попадали в масло. На щупе в том и другом случае могло набираться по два-три уровня. Если владелец не следил за этим, капитальный ремонт был гарантирован. Естественно, при проблемах с пуском и тягой.
Mitsubishi выбрала для своей GDI насос не плунжерного, а пластинчатого типа. И он тоже как более нагруженный и менее ресурсный выходил и выходит из строя.
В конце концов, не показывали корректную информацию датчики давления. Отказывал погружной насос, перенапрягавшийся при попытке прокачать топливо через забитые и к тому же узкие магистрали. Но даже когда «детские болезни» победили и отсутствовали проблемы с бензином, составляющие direct injection по ресурсу не стали ближе к аналогам от распределенного впрыска. Виной всему прецизионное исполнение деталей, необходимое для того, чтобы создавать и держать повышенное давление. А таким нужна смазка. И если солярка маслянистая, то бензин… Ну вы сами понимаете. Несмотря на это, форсунки в камерах сгорания прочно вошли в нашу жизнь и до замены ДВС электромоторами уже никуда не денутся.
Впрочем, распределенный впрыск не уступил позиций до конца. Например, Toyota со второй половины нулевых начала использование системы D4-S — комбинированного впрыска. В ненагруженных режимах работает только форсунка, расположенная в камере сгорания. При разгоне и на высоких скоростях подключается та, что находится во впускном тракте.
Обе форсунки работают и при холодных пусках. Причем та, что в коллекторе, подает бензин на такте впуска. «Непосредственная» — на такте сжатия.
Toyota и Lexus начинали применять D4-S на «шестерках» линейки GR и «восьмерках» серии UR. А потом двинули систему в массы и сейчас используют на многих четырехцилиндровых моторах, включая те, что имеют хождение на российском рынке.
При этом до конца не уходит со сцены и распределенный впрыск. Отдельные производители до сих пор продолжают отдавать ему предпочтение. Не говоря уже о том, что среди иномарок из разряда second hand, особенно престарелых, port injection превалирует. И проблемы с бэушными форсунками если и не носят массовый характер, то, во всяком случае, далеко не единичны. Хотя едут в сервисы и с достаточно свежими, а порой и совсем новыми машинами.
— Ресурс старых форсунок распределенного впрыска у Toyota (скажем, двигатели серий A, E, S 90-х годов) никак не меньше 350 000 км. В ряде случае доходит до полумиллиона км. В переводе на возраст автомобиля это значительно больше 20 лет. Мицубисиевские, например, на известный V6 6G72, ходят примерно столько же. А вот у Honda, Subaru и совершенно точно у Nissan они способны прожить даже дольше. Разве что на Хондах типичное явление — гнилые баки. Это, конечно, сказывается на ресурсе форсунок. Кстати, на Toyota их поставляла фирма Denso. А как минимум Nissan и Subaru выпускали форсунки самостоятельно.
Естественно, та же грязь в баке, ржавчина или некие «присадки» в топливо, которые добавляют на АЗС, могут серьезно сократить ресурс деталей. Но форсунки, что появились позже, уже не обладают подобной ходимостью. Тут надо сказать, что у них есть определенные поколения. Так, до 1998 года все инжекторы выполнялись в металлическом корпусе. С этого момента пошли в пластиковом. Например, на тех же тойотовских сериях двигателей A и S, исходя из года выпуска, устанавливались и те и другие. На новых линейках моторов уже шли только в пластмассовом корпусе.
Однако и их во второй половине 2000-х сменили форсунки нового образца — с длинным носиком. Такие применяются до сих пор, в том числе на тойотовском комбинированном впрыске. То есть, по сути, у распределенного впрыска было три поколения форсунок.
Кроме того, те, что в металлических корпусах, фактически не распыляли бензин — сливали его в камеру сгорания из двух отверстий. Разница была только в угле подачи этих струек. А форсунки в пластиковых корпусах несли уже ряд форсунок, создававших над поршнем мелкодисперсное облако.
Так вот «пластиковые» форсунки конца 90-х также ходили довольно долго. И на AZ поначалу были неплохие, синего цвета — работали порядка 300 000 км. Потом их сменили на детали зеленого цвета (см. фото выше), и ресурс упал примерно в полтора раза. Конечно, те и другие температурно нагружены, поскольку расположены позади двигателя и не обдуваются воздухом (скажем, на NZ стоят спереди и довольно ресурсны). Но это не объясняет такую разницу в пробеге до выхода из строя. Детали ZR с большим выносом распылителя и вовсе начинают отказывать со 150 000 км. При этом внутри распылителя они несут керамический элемент и их нельзя мыть ультразвуком — керамика разрушается.
Был и совсем вопиющий пример — «российская» Camry c 2,0-литровым 6AR-FSE, у которого D4-S. Пробег около 40 000 км, возраст больше трех лет, так что уже слетела с гарантии. Лили форсунки, расположенные именно во впускном коллекторе. У дилера, как отметил владелец, такие предлагаются по 70 000 рублей за штуку.
У форсунок для непосредственного впрыска такого разделения по конструкции/поколениям нет. Все они имеют металлический корпус с пластиковой частью — для присоединения проводки. Причем корпус достаточно массивный — чтобы держать повышенное давление.
Естественно, по маркам отличаются внешне. Вот форсунка от серии JZ.
Это от GDI.
И от Neo Di.
Разнится и давление в системах. У D4 оно лежит в пределах 50–60 атм., у GDI — 40–50 атм. У Neo Di давление повыше — от 60 до 90 атм. А на различных моделях VAG еще больше — от 70 до 140 атм. Но нельзя сказать, чтобы именно подобные отличия в давлении как-то сказывались на ресурсе форсунок. Обращаются с очень различными пробегами — и на 100 000 км, и на 250 000. Приезжал кроссовер Lexus. Не помню какой, но в возрасте нескольких лет. С системой D4. У него, кстати, блок дроссельной заслонки находился между двигателем и моторным щитом — пришлось снимать «лыжу» подрамника с глушителем. И пайпы от кулера до БДЗ были все из пластика либо дюраля и на болтах — очень неудобно при демонтаже. На CX-7 встречалась иная особенность. ЭБУ писал ошибку на пропуск воспламенения — форсунки недоливали.
Так что порой очевидна привязка к качеству бензина и загрязнению топливной системы. По топливу вообще был интересный пример. Установили контрактный двигатель Mitsubishi с GDI, и пока в рампе находился японский бензин, он работал ровно-ровно. А потом перешел на наш и затроил, зачихал. Начал в блоке управления подстраивать топливные карты.
Форсунки D4 часто повреждаются при неаккуратном обращении — легко заминается сопло распылителя. Был случай, когда клиент для 2AZ-FSE имел четыре комплекта форсунок (на своем старом моторе, на контрактном и два были приобретены отдельно), и ни один не работал. К слову, сопло распылителя на «непосредственных» форсунках имеет одно отверстие.
Те же детали от D4 страдают отломанными разъемами.
И все вне зависимости от марки и модели — некачественной установкой. Форсунку монтируют неровно, зазор забивается сажей и она закисает так, что потом не снимешь. Наконец, тянуть ее надо исключительно динамометрическим ключом, иначе можно вытянуть резьбу.
Как можно понять, что с форсунками начались проблемы? Изменения в динамике владелец не заметит — растянуты по времени. А вот плохой запуск даже на горячую и выросший расход бензина — запросто. На каких-то двигателях встречается либо то, либо другое. На иных — сочетание симптомов. При непосредственном впрыске система управления, видя льющую форсунку, может обеднять смесь в других цилиндрах. Будут обрастать сажей впускные клапаны — вплоть до их прогара. Что делать в этом случае?
Сначала надо проверить форсунки (250 руб./шт.). Это делается на стенде, к которому мы подключаем ТНВД от дизеля — чтобы подать избыточное давление.
И смотрим, держит ли форсунка топливо. Если нет, то, как правило, его начинает выдавливать через распылитель. Или по стыку пластика и металла на старых форсунках.
Компоненты распределенного впрыска можно промыть. Или на том же стенде дать им до 8000 импульсов в минуту. В 60% случаев игла распылителя садится на место. С форсунками direct injection, которые, кстати, проверяются только на импульсном генераторе (500 руб./шт.), сделать этого не получится. Удается лишь проверить и поставить диагноз — работают или нет.
На моторы 90-х форсунки не выпускаются. Но на ту же Toyota можно найти еще рабочие в пластиковом корпусе (от аналогичной серии моторов) и поставить вместо металлических. Посадочное место идентичное, надо лишь поменять разъем на «косе» проводки. Имеется опыт установки форсунок от 1NZ на маздовскую «четверку» B5. К сожалению, не очень удачный — из-за неправильной дозировки топлива появилась детонация.
Из форсунок в пластиковом корпусе можно найти работающие подержанные. Стоимость — от 500 до 3000 руб./шт. Оригинальные, к примеру, на тот же ZR, очень дороги — 10 000 руб./шт.
Бэушные детали для непосредственного впрыска несколько дороже — 1500-–6000 руб./шт. Цена новых под брендом автопроизводителя может достигать 20 000 рублей. Если их шесть, а возраст автомобиля приближается к 20 годам, выходит неподъемная сумма.
Альтернатива — китайские. 1000–5000 руб./шт. за деталь для распределенного впрыска и 1500–7000 руб./шт. для непосредственного. Увы, плохая альтернатива. Ставили на Daewoo Lacetti — тут же появился запах бензина. Оказалось, полила из-под соединения пластик/металл. По корпусу начали пропускать и форсунки для мотора серии A. Правда, продержались целых две недели. Столько же прослужили детали на «непосредственном» QR25DD. Думайте сами, стоит ли подобные приобретать? Существует другой вариант — тайваньские Denso. На распределенный впрыск они вчетверо дешевле оригинальных и при этом имеют неплохой ресурс.
Как вы понимаете, восстановить изношенные форсунки не удастся. Они неразборные, нет ни технологии, ни запчастей. Мыть превентивно также нет смысла — только тогда, когда появились указанные выше признаки их некорректной работы. Но если они появились или зажегся check engine — нужно выяснять причину. Особенно когда речь идет об автомобилях немецких и относительно свежих. Недавний случай — ваговский 3,2 TFSI, чьи форсунки не просто смывали масляную пленку со стенок цилиндров («масложор» достигал литра на 2000 км), но и разжижали масло. Полное уничтожение двигателя. На «японцах» с прямым впрыском такое, между прочим, не встречали.
Что касается мытья, то лучше периодически — скажем, раз в год — делать промывку камер сгорания. Мы отсоединяем топливный бак и к магистрали подключаем емкость со средствами Lavr или Wynn`s. Операцию лучше осуществлять перед заменой масла (с Wynn`s это обязательное условие), стоит она у нас всего 1600–2000 рублей и позволяет содержать пространство над поршнем в идеальной чистоте. Есть клиент, который делает это регулярно. Так его 2AZ буквально шепчет.
