Устройство форсунки инжектора - что подает топливо в мотор? Форсунки инжектор


Устройство форсунки инжектора - как попадает бензин в двигатель?

Как правило, на сегодня, большое количество автомобилей оборудуются специальными системами впрыска горючего. Интересно будет узнать, о том что идея о внедрении такой системы в автомобильный мир появилась уже в далеких 50-х годах. Так, 1951 год стал годом рождения первой системы впрыска топлива, именно в этом году компания Bosch укомплектовала ею 2-х тактный двигатель купе Goliath 700 Sport.

Последователем Bosch стал Mercedes-Benz 300 SL, который подхватил эстафету в 1954 году. И вот, уже в конце 70-х годов началось массовое, серийное введение инжекторных систем впрыска топлива. Как оказалось на практике, впрыск топлива имеет множество достоинств и отличных характеристик, по которым такая система превосходит карбюраторную подачу топлива. От карбюраторного принципа смесеобразования система впрыска топлива отличается более безошибочной дозировкой топлива, а следовательно, и большей экономичностью и приемистостью автомобильного транспорта. Также система впрыска топлива славится меньшей токсичностью выхлопных газов. Можно сделать такой вывод, что переоценить работу системы впрыска топлива практически невозможно.

Форсунка является одной из аниболее важных частей системы впрыска топлива, поэтому она во многом и определяет эффективность и надежность работы движка. Однако, именно она работает в наиболее тяжелых условиях. Каждому автолюбителю важно знать что это за деталь и как она работает, дабы в случае какой-либо неисправности системы впрыска топлива произвести правильную диагностику поломки, ведь именно от состоянии форсунки зависит хорошая работоспособность самой системы. В данной статье мы акцентируем внимание именно на строении форсунки, ее видах и принципе работы. Итак, начнем.

1. Типы инжекторных форсунок

Для начала давайте разберемся, что такое форсунка и какое ее предназначение. Деталь форсунки (по-другому можно назвать инжектором) представляет собой конструктивный элемент системы впрыска горючего. Главными тремя функциями, которые выполняет форсунка являются дозированная подача топлива, распыление данной топливной жидкости в камере сгорания (другими словами – впускной коллектор), а также возникновение топливно-воздушной смеси.

Как правило, форсунка приводится в эксплуатацию в системах впрыска топлива как дизельных, так и двигателей, работающих на бензине. Если говорить о современных двигателях, установленные в них форсунки руководствуются электронным управлением впрыска. Данную деталь принято разделять на три типа, в зависимости от способа произведения впрыска.

Итак, существуют такие три вида форсунки:

1. Электрогидравлическая

2. Электромагнитная

3. Пьезоэлектрическая

Теперь о каждом виде поподробнее.

Форсунка электромагнитная

Данную форсунку, как правило, принято устанавливать именно на бензиновых движках, в том числе укомплектованных системой непосредственного впрыска. Сама по себе электромагнитная форсунка имеет довольно обычное строение и состоит непосредственно из электромагнитного клапана с иглой и сопла. Работает такая форсунка по своеобразному принципу. В соотношении с заложенным алгоритмом, установленный электронный блок управления способен обеспечить в нужный момент передачу напряжения прямиком на обмотку возбуждения клапана. В этот момент создается своеобразное электромагнитное поле, которое может преодолевать усилие пружины, втянуть якорь с иглой и отпустить сопло. После проделанной операции осуществляется впрыск топлива. После того момента, как напряжение исчезнет, пружина возвращает иглу форсунки обратно на седло.

Форсунка электрогидравлическая

Как правило, электрогидравлическую форсунку принято приводить в действие на двигателях использующих дизель, в том числе и таких, которые укомплектованы системой впрыска Common Rail. Сама по себе электрогидравлическая форсунка состоит из впускной и сливной дроссели, камеры управления, а также электромагнитного клапана. Такая форсунка приводится в эксплуатацию по принципу применения в процессе работы давления топлива, как при произведении впрыска, так и при его окончании.

Как правило, на начальной позиции электромагнитный клапан обесточен и находится в закрытом состоянии, игла форсунки прислоняется к седлу благодаря мощности давления топлива на поршень, которое имеет место в камере управления. В этом случае впрыск топлива не производится. В этот момент давление топлива на иглу ввиду несоответствии площадей контакта порядка меньше чем давление на поршень.

Электронный блок управления посылает сигнал и по его команде в работу включается электромагнитный клапан, который осуществляет открытие сливной дроссели. В свою очередь, топливо, которое выходит из камеры управления, начинает проходить через дроссель прямиком в сливную магистраль. В таком случае, дроссель способна воспрепятствовать скорой стабилизации давлений в камере управления и впускной магистрали. Таким образом, происходит снижение давления на поршень, но давление топлива на иглу остается на прежнем уровне. Под воздействием давления игла двигается вверх и происходит впрыск топлива.

Форсунка пьезоэлектрическая

Пьезоэлектрическая форсунка является самым совершенным и надежным устройством, которое способно обеспечить впрыск горючего. Такую форсунку, как правило, устанавливают на двигателях, использующих дизель, которые укомплектованы системой впрыска Common Rail. Такой вид форсунки имеет много достоинств, среди которых имеет место быстрота срабатывания Данная форсунка превосходит всех своих оппоненток и является самым надежным устройством, обеспечивающим впрыск горючего.

Преимуществом пьезофорсунки является быстрота срабатывания, которая в четыре раза превышает быстроту электромагнитного клапана. Из этого следует осуществимость многократного впрыска горючего в период одного цикла, а также безошибочная дозировка впрыскиваемого горючего.

Вся операция происходит благодаря использованию пьезоэффекта в руководстве форсункой, который был основан на изменении показателей длины пьезокристалла под воздействием напряжения. Вся конструкция пьезоэлектрической форсунки состоит из пьезоэлемента, переключающего клапана, толкателя, а также иглы, которые умещаются в корпусе. Пьезофорсунка приводится в работу по такому же принципу как и электрогидравлическая, а именно по гидравлическому. В связи с высоким давлением горючего, игла, находящаяся на исходной позиции, посажена на седло.

Во время подачи электрического сигнала на пьезоэлемент, производится увеличение его длины, при этом это позволяет пьезоэлементу толкать усилие непосредственно на поршень толкателя. В этот момент, переключающий клапан приходит в открытое состояние и топливо проходит в сливную магистраль. При этом падает давление, которое находится выше иглы. При этом, за счет давления в нижней части игла идет вверх и происходит впрыск горючего. Как правило, количество впрыскиваемого топлива может определяться длительностью воздействия на пьезоэлемент, а также уровнем давления горючего в топливной рампе.

2. Принцип работы форсунки инжектора

Для того, чтобы разобраться в принципе работы форсунки, нужно в общем понять работу всей системы впрыска топлива. Итак, данная система производит подачу горючего в цилиндр двигателя либо во впускной коллектор по принципу прямого впрыска благодаря форсунке, или как принято называть еще, инжектора. Исходя из этого, все автомобили, которые комплектуются такой системой, получают название инжекторных.

Классифицирование инжекторного впрыска проводится в зависимости от того, какой принцип работы инжектора, а также по месту его установки и суммарному количеству инжекторов. Как правило, центральный впрыск топлива осуществляется по такому принципу: во всеобщий впускной трубопровод, с помощью форсунки впрыскивается топливо на все цилиндры двигателя.

Форсунку, как мы уже упоминали, принято устанавливать именно перед дроссельной заслонкой, в том месте, где должен находиться карбюратор. Она показывает низкое сопротивление обмотки электромагнита (до 4-5 Ом). Как же распределяется впрыск? С помощью отдельных форсунок происходит впрыск топлива во впускные трубопроводы каждого имеющегося цилиндра. Они занимают место у основания впускных трубопроводов (как правило, у корпуса головки блока цилиндров) и отличаются довольно-таки высоким сопротивлением обмоток электромагнитов (до 12-16 Ом). Он может быть и меньшим, но при условии наличия дополнительного блока сопротивлений.

Как известно, большинство современных автомобилей снабжаются системой именно распределенного впрыска топлива. Как мы уже говорили, она работает по принципу, что отдельная форсунка отвечает за свой цилиндр. Важно знать, что каждая система распределенного впрыска топлива делится на четыре разных типа:

1. Одновременный

2. Попарно-параллельный

3. Фазированный

4. Прямой

Теперь о каждом поподробнее. Одновременный тип характеризируется подачей горючего от всех форсунок системы одновременно во все цилиндры. Что ж, название говорит само за себя. Попарно-параллельный тип впрыска подразумевает парное открытие форсунок, при котором, одна открывается непосредственно пред циклом впуска, а вторая - перед циклом впуска. Главной отличительностью этого типа является применение попарно-параллельный принцип открытия форсунок в момент запуска двигателя, или же в период аварийного режима неисправности датчика положения распредвала. В период эксплуатации автомобиля, то есть во время движения, в работу включается фазированный впрыск топлива. Это тип впрыска. При котором каждый инжектор открывается перед тактом впуска. Наконец, прямой тип впрыска происходит непосредственно в камеру сгорания.

Некоторые автомобили новейшего поколения могут похвастаться подачей топлива непосредственно в камеру сгорания (это и есть непосредственный впрыск). Отличительной чертой форсунок таких двигателей является наличие высокого рабочего напряжения электромагнита, которое достигает до 100 В. Маркировки форсунок отражают фабричную, или торговую, марку либо название, а также каталожный номер, или наименование и номер серии.

Как правило, горючее подается к форсунке под определенным давлением, которое зависит от режима работы движка. Принцип действия инжектора предполагает использование сигналов микроконтроллера, который в свое время получает данные от датчиков. Поступившие на электромагнит электрические импульсы, которые исходят от блока управления, заставляют работать игольчатый клапан, который открывает и закрывает канал форсунки. Все количество топлива которое распыляется зависит от длительности импульса, которая задается непосредственно блоком управления. Если говорить о форме и направлении распыляемого факела очень важны при смесеобразовании и определяются количеством и расположением распылительных отверстий.

Как правило, если топливо впрыскивается во всеобщий трубопровод с помощью одной форсунки, то это называется системой моновпрыска. Такая система на сегодня не пользуется особым спросом среди автомобилестроителей. Большинство автопроизводств предпочитают использовать сразу две форсунки в системе впрыска.

Как ни крути, но как и любая другая система, инжекторная ситсема имеет и свои недостатки, среди которых достаточно высокая цена на узлы инжектора, низкая уровень ремонтопригодности, высокие запросы по поводу состава и качества горючего, крайняя необходимость использования специального оборудования для диагностики каких-либо поломок, и, конечно же, довольно высокие ценовые показатели стоимости ремонта.

3. Как устроена форсунка инжектора

А теперь давайте рассмотрим конструкцию форсунки, из чего же она состоит. Каждому автолюбителю известно, что подача топлива в форсунках происходит преимущественно сверху вниз. Если говорить в общих чертах, можно сказать, что форсунка состоит из одного, реже двух каналов. Как правило, по первому к выходу подходит распыляемая жидкость, а по второму проходят жидкость, пар, газ, который служит для распыления первой жидкости. Как показывает практика, чистая и качественная форсунка способна дать конусообразный распыл, а факел получается непрерывный и ровный.

Если детализировать построение форсунки, можно сказать, что она, в первую очередь состоит из корпуса. В верхней части корпуса можно отыскать так называемый гидравлический разъем, который, в свою очередь, закрепляется к топливной рампе. Благодаря наличию насоса и обратного клапана в рампе непрерывно поддерживается установленное давление горючего. Известно, что форсунка прикрепляется к топливной рампе посредством специального зажимного устройства.

Нижнюю часть форсунки занимает распылительная пластина с отверстиями для впрыскивания топлива. Для того, чтобы обеспечить герметичность соединения сверху и снизу находятся специальные уплотнительные кольца. С одной стороны форсунки находится электрический разъем, который используется для управления соленоидом форсунки. Весь основной механизм находится внутри форсунки и состоит из фильтрующей сетки, электромагнитной обмотки, седлом клапана, пружины, игольчатого клапана с якорем соленоида и запорным сферическим элементом, а также распылительной пластины. Сопло принято считать самым важным элементом форсунки.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?Да Нет

auto.today

Чем отличается инжектор от форсунки?

Система впрыска топлива сменила устаревшую карбюраторную систему подачи топлива. Начиная с 80х годов прошлого столетия, система впрыска стала быстро распространяться и сегодня используется во всех бензиновых и дизельных двигателях автомобилей. Это стало возможным благодаря развитию электроники. В этой системе топливо подается в камеру сгорания двигателя дозировано под давлением через форсунки. Такой способ подачи называют инжекторным. Основное достоинство инжекторной системы в том, что топливо расходуется экономно, а выхлопные газы менее токсичны.

Что такое форсунка

Форсункой называют регулируемый распылитель жидкого или газообразного вещества. Область применения форсунки достаточно широкая: разбрызгивание воды, нанесение декоративных покрытий, очищение и охлаждение различных предметов и устройств, например, машин, удаление пыли.

Устройство форсунки

Наибольшее распространение устройство получило благодаря массовому применению в современных автомобилях бензиновых и дизельных двигателей с системой подачи топлива инжекторного типа. Форсунка является конечным звеном системы и непосредственно подает распыленное топливо дозированными порциями от топливного насоса в двигатель.

Форсунка характеризуется:

  • Временем срабатывания на открытие и закрытие.
  • Дальностью распыления и углом распыляющего конуса (факела).
  • Мелкостью распыления вещества в факеле.
  • Динамикой и цикличностью подачи.

Конструкция форсунки состоит из сопла, электромагнитного клапана с иглой для регулировки и двух каналов. По одному каналу подается распыляемое вещество (топливо, газ или вода), а по второму «носитель» – воздух, за счет которого вещество распыляется ровным факелом. Соединение компонентов двух каналов образует воздушно-топливную смесь.

Виды и отличия форсунок

Классифицируют форсунки по типу подачи:

  • Механические.
  • Электромагнитные.
  • Электрогидравлические.
  • Пьезоэлектрические.

Используется электромагнитная форсунка с бензиновым двигателем. Работает форсунка с помощью программы, зашитой в электронном блоке. Этот блок подает напряжения на обмотку клапана. Возбуждаемое электромагнитное поле отжимает пружину и поднимает клапан с иглой. Через свободное сопло впрыскивается топливо. Напряжение снижается и игла опускается на седло.

Электрогидравлическая форсунка работает в дизельных двигателях. Базовыми узлами конструкции являются два дросселя: впускной и сливной, электромагнитный клапан и камера управления. У данного типа форсунок прижим иглы к седлу обеспечивает давление топлива. С блока управления идет сигнал и через сливной дроссель из камеры управления топливо поступает в сливную магистраль. Впускной дроссель задерживает выравнивание давления в камере управления и подающей магистрали. Усилие прижима на поршне уменьшается и клапан открывается, топливо подается.

Пьезоэлектрическая форсунка считается наилучшей конструкцией для впрыска и применяется в дизельных двигателях. Основное ее достоинство в скорости срабатывания, превышающей скорость электромагнитного клапана в 4 раза. За счет этого обеспечивается точное дозирование подаваемого топлива и возрастает число впрысков в течение цикла.

В корпус форсунки вмонтирован пьезоэлемент, обеспечивающий управление, Устройство состоит из толкателя, клапана переключения, иглы и пьезоэлемента, собранных в одном корпусе. В закрытом положении давление топлива прижимает иглу к седлу, подобно устройству электрогидравлической форсунки.

Под действием напряжения, поступающего на пьезоэлемент происходят колебания длины пьезокристала, что связано с усилием на поршне толкателя. Регулировочный клапан смещается, топливо уходит в сливную магистраль. Происходит разрежение давления и игла поднимается, освобождая сопло. Порция топлива подается в двигатель.

Объем порции топлива зависит от времени воздействия на пьезоэлемент и давления в топливной рампе.

Инжектор

Инжектор (Inject–вдувать, впрыскивать) – это по сути форсунка, то есть устройство распыления топлива или составлющая инжекторной системы, подающей топливо методом впрыска в двигателях внутреннего сгорания. Инжектором еще называют всю систему впрыска.

Инжектор включает в себя несколько форсунок, установленных под каждым цилиндром. Они объединены с помощью топливной рампы, соединенной с бензонасосом.

Работу системы контролируют датчики и передают сведения в электронный блок управления, регулирующий открытое и закрытое положение форсунок. Цикличное наполнение в цилиндрах контролирует датчик массового наполнения. Он следит за расходом воздуха и в соответствии с этим рассчитывает наполнение цилиндра. Датчик, контролирующий температуру охлаждающей жидкости следит за включением электровентилятора и подачей топлива.

Типы систем впрыска разделяют в зависимости от места подачи горючего и числа сопел:

  • Одноточечные или моновпрыск.
  • Многоточечные или распределенные.
  • Прямые или непосредственные.

Одноточечный(центральный) впрыск обеспечивает одной форсункой все цилиндры. Многоточечный, когда к каждому цилиндру подведена своя форсунка. При непосредственном типе горючее через форсунки попадает прямо в цилиндры.

Самым простым считается одноточечный впрыск, потому что имеет мало электроники, но и менее эффективный.

Многоточечная система осуществляет более мощный впрыск. Самая экономичная и сложная система. Установка такой системы повышает производительность двигателя на 10%. Основные ее преимущества в автоматической настройке и точном наполнении цилиндров. Двигатель разгоняется благодаря этому гораздо быстрее. Близкое расположение впускных клапанов уменьшает потери на оседание и подача топлива осуществляется рационально.

Вывод

Инжектор и форсунка выполняют одинаковое действие, периодически подают порцию вещества. Их иногда даже объединяют в одно понятие. Понятие инжектора больше связано с автомобильной тематикой.

Различие между инжектором и форсункой в том, что форсунка это элемент в системе подачи топлива. А инжектор является более широким  названием всей системы впрыска.

vchemraznica.ru

Устройство форсунки дизельного двигателя

Дизельная форсунка представляет собой один из главных элементов системы питания дизельного двигателя. Форсунка (инжектор) обеспечивает прямую подачу солярки в камеру сгорания дизеля, а также дозирование подаваемого топлива с высокой частотой (более 2 тыс. импульсов в минуту). Инжектор осуществляет эффективный распыл горючего в пространстве над поршнем. Топливо в результате такого распыла получает форму факела. Форсунки отличных друг от друга систем топливоподачи имеют конструктивные особенности, различаются по способу управления. Инжекторы делят на две группы:

  • механические;
  • электромеханические;

Принцип работы механической форсунки

Принцип работы системы питания дизеля с механическим управлением форсунки состоит в следующем. К топливному насосу высокого давления (ТНВД) подается горючее из топливного бака. За подачу отвечает подкачивающий насос, который создает низкое давление, необходимое для прокачки солярки по топливопроводам.

Далее ТНВД в нужной последовательности осуществляет распределение и нагнетание горючего под высоким давлением в магистрали, ведущие к механической форсунке. Каждая форсунка данного типа открывается для очередного впрыска порции солярки в цилиндры под воздействием высокого давления топлива. Снижение давления приводит к закрытию дизельной топливной форсунки.

Простой механический инжектор имеет корпус, распылитель, иглу и одну пружину. В устройстве запорная игла свободно движется по направляющему каналу распылителя. Сопло форсунки плотно перекрывается в тот момент, когда нет нужного давления от ТНВД. Внизу игла опирается на уплотнение распылителя, имеющее коническую форму. Прижим иглы реализован посредством закрепленной сверху пружины.

Распылитель является одной из важнейших составных деталей среди других элементов в устройстве инжекторной форсунки. Распылители могут иметь разное количество распылительных отверстий, отличаться способом регулировки подачи топлива.

Простые дизельные моторы, которые имеют разделенную камеру сгорания, зачастую получают распылитель с одним отверстием и иглой. Дизельные моторы, которые устроены на основе непосредственного впрыска топлива, оборудованы форсунками с несколькими распылительными отверстиями. Число отверстий в таком распылителе колеблется от двух до шести.

Подача топлива регулируется зависимо от конструкции распылителя, так как существуют два основных типа подобных решений:

  • распылитель с возможностью перекрытия каналов;
  • распылитель с перекрываемым объемом;

В первом случае игла форсунки перекрывает подачу горючего путем перекрытия каждого отверстия. Второй тип форсунок означает, что игла перекрывает своеобразную камеру в нижней части распылителя.

Давление топлива, нагнетаемого ТНВД, заставляет иглу подниматься благодаря наличию на поверхности такой иглы специальной ступеньки. Солярка проникает в корпус под указанной ступенькой. В момент, когда давление горючего сильнее усилия, которое создает прижимная пружина, игла движется вверх. Таким образом открывается канал распылителя. Дизтопливо под давлением проходит через распылитель и происходит его распыл в форме факела. Так реализован впрыск топлива.

Далее определенное количество горючего, которое подается насосом высокого давления, пройдет через распылитель и попадет в камеру сгорания. После этого давление на ступеньке иглы начинает снижаться, в результате чего игла от усилия пружины возвращается в исходное положение и плотно перекрывает канал. Тогда подача солярки в распылитель полностью прекращается.

Инжектор с двумя пружинами

На эффективность топливоподачи и последующего сгорания топлива в цилиндрах дизеля можно влиять, изменяя различные характеристики форсунки, такие как структура и количество каналов распылителя, усилие пружины и т.п. Одним из конструкторских решений стало внедрение в устройство форсунок специального датчика подъема иглы. Данный подъем учитывается специальными электронными блоками управления, которые взаимодействуют с ТНВД.

Еще одним витком развития стали дизельные форсунки с двумя пружинами. Устройство таких форсунок сложнее, но результатом становится большая гибкость в процессе подачи топлива. Сгорание рабочей смеси становится более мягким, дизель тише работает. 

Особенностью работы указанных инжекторов является двухступенчатый подъем иглы. Получается, нагнетаемое ТНВД топливо сначала превышает по силе давления силу сопротивления одной пружины, а затем другой. В режиме холостого хода и при небольших нагрузках на мотор впрыск осуществляется только посредством первой ступени, подавая в двигатель незначительное количество солярки. Когда мотор выходит на режим нагрузки, давление нагнетаемого ТНВД топлива растет, горючее подается уже двумя дозированными порциями. Первый впрыск небольшого объема (1/5 от общего количества), а далее основной (около 80% солярки). Разница давлений впрыска для открытия первой и второй ступени не особенно большая, что обеспечивает плавность топливоподачи.

Такой подход позволил повысить равномерность, эффективность и полноценность сгорания смеси. Дизельный двигатель стал расходовать меньше горючего, снизилось количество токсичных примесей в выхлопных газах. Дизельные форсунки с двумя пружинами активно использовались на агрегатах с непосредственным впрыском топлива до момента появления систем питания под названием Commоn Rail.

Электромеханическая дизельная форсунка

Дальнейшее развитие систем топливоподачи дизельного ДВС привело к появлению форсунок, в которых солярка подается в цилиндры посредством электромеханических форсунок. В таких инжекторах игла форсунки открывает и закрывает доступ к распылителю не под воздействием давления топлива и противодействия силе пружины, а при помощи специального управляемого электромагнитного клапана. Клапан контролируется ЭБУ двигателя, без соответствующего сигнала которого горючее не попадет в распылитель.

Блок управления отвечает за  момент начала топливного впрыска и длительность подачи топлива. Получается, ЭБУ дозирует солярку для дизеля путем подачи на клапан форсунки определенного количества импульсов. Параметры импульсов напрямую зависят от того, с какой частотой вращается коленчатый вал двигателя, в каком режиме работает дизельный мотор, какая температура ДВС и т.д.

В системе питания Common Rail электромеханическая форсунка может за один цикл реализовать подачу топлива посредством нескольких раздельных импульсов (впрысков). Топливный впрыск за цикл осуществляется до 7 раз. Давление впрыска также значительно повысилось сравнительно с предыдущими системами.

Благодаря дозированной высокоточной подаче давление газов на поршень в результате сгорания смеси растет плавно, сама топливно-воздушная смесь равномернее распределяется по цилиндрам дизеля, лучше распыляется и полноценно сгорает.

Дальнейшее видео наглядно иллюстрирует принцип работы электромеханической форсунки на примере бензинового двигателя. Главное отличие заключается в том, что давление топлива в дизельной форсунке значительно выше. 

Указанный подход позволил окончательно переложить задачу по управлению впрыском с форсунок и ТНВД на электронный блок. Электронный впрыск работает намного точнее, дизель с подобными решениями стал еще более мощным, экономичным и экологичным. Разработчикам удалось значительно снизить вибрации и шумы в процессе работы дизельного агрегата, повысить общий ресурс ДВС.

Насос-форсунка

Одной из разновидностей систем питания дизеля являются конструкции, в которых полностью отсутствует ТНВД. За создание высокого давления впрыска отвечают так называемые дизельные насос-форсунки. Принцип работы системы состоит в том, что насос низкого давления сначала подает солярку напрямую к инжектору, в котором уже имеется собственная плунжерная пара для создания высокого давления впрыска. Плунжерная пара форсунки работает от прямого воздействия на нее кулачков распредвала. Данная система позволяет добиться лучшего качества распыла дизтоплива благодаря способности создать очень высокое давление впрыска. 

Исключение из системы подачи топлива ТНВД позволяет сделать размещение дизельного ДВС под капотом более компактным, избавиться от привода топливного насоса и отбора мощности на его постоянное вращение. Также стало возможным удалить из системы питания решения, которые распределяют топливо от ТНВД по цилиндрам. Инжекторы в системе с насос-форсунками имеют электрический клапан, что позволяет подавать топливо за два импульса.

Принцип похож на работу механической форсунки с двумя пружинами. Решение позволяет реализовать сначала подвпрыск, а уже затем произвести подачу в цилиндр основной порции горючего. Насос-форсунки реализуют подачу топлива в максимально точно заданный момент начала впрыска, лучше дозируют солярку. Дизельный мотор с такой системой экономичен, работает мягко и тихо, содержание вредных веществ в отработавших газах сведено к минимуму.

Главным минусом решения можно считать то, что давление впрыска насос-форсунки напрямую зависит от частоты вращения коленвала двигателя. В списке недостатков также отмечены: сложность исполнения, высокая требовательность к моторному маслу, чистоте и качеству топлива. В процессе эксплуатации выделяют трудности в процессе ремонта и обслуживания, а также общую дороговизну сравнительно с системами, которые оборудованы привычным ТНВД.

Похожие статьи

krutimotor.ru

Как Работает Форсунка Инжектора

Форсунки (инжектора) бензиновых двигателей

Содержание

Общие понятия

Форсунка (инжектор) - управляемый электромагнитный клапан, обеспечивающий дозированную подачу топлива в цилиндры двигателя. Существуют форсунки для центрального (одноточечного, моно) и для распределённого (многоточечного) впрыска. Блок управления - электронный блок, управляющий системой впрыска, в частности работой форсунок.

Устройство и принцип работы

Топливо подаётся к форсунке под определённым (зависящим от режима работы двигателя) давлением. Электрические импульсы, поступающие на электромагнит форсунки от блока управления, приводят в действие игольчатый клапан, открывающий и закрывающий канал форсунки. Количество распыляемого топлива пропорционально длительности импульса, задаваемой блоком управления. Форма и направление распыляемого факела играют существенную роль в процессе смесеобразования и определяются количеством и расположением распылительных отверстий.

Расположение, классификация и маркировка форсунок

Центральный впрыск - В общий впускной трубопровод топливо впрыскивается одной форсункой (или двумя как на Хонде), которая устанавливается перед дроссельной заслонкой, в месте, где "должен стоять карбюратор", и характеризуется низким сопротивлением обмотки электромагнита (до 4-5 Ом).Распределённый впрыск - Отдельные форсунки осуществляют впрыск топлива во впускные трубопроводы каждого цилиндра. Они располагаются у основания впускных трубопроводов (у корпуса головки блока цилиндров) и отличаются относительно высоким сопротивлением обмоток электромагнитов (до 12-16 Ом). Или меньшим, но с дополнительным блоком сопротивлений. На некоторых автомобилях последнего поколения топливо подаётся непосредственно в камеру сгорания (непосредственный впрыск). Форсунки таких двигателей отличаются высоким рабочим напряжением электромагнита (до 100 В).В маркировке форсунок может отражаться фабричная (торговая) марка или название; каталожный номер или наименование; номер серии.

[Основные признаки и причины неисправности форсунок] Состояние форсунок существенно влияет на работу двигателя. Основными признаками их неисправности бывают: недостаточная мощность, развиваемая двигателем; рывки и провалы при увеличении нагрузки на двигатель; неустойчивая работа на малых оборотах; повышенная токсичность отработавших газов. Наиболее распространенной неисправностью форсунок является их загрязнение. Они расположены в зоне воздействия высоких температур. Следствие этого - закоксовывание содержащимися в топливе (особенно низкокачественном) смолами, образование на форсунке твердых отложений, перекрывающих (частично или полностью) распылительные отверстия и нарушающих герметичность игольчатого клапана. Кроме того, общее загрязнение элементов топливной системы (бака, трубопроводов, фильтра и т.д.) приводит к засорению частичками шлама каналов и фильтра форсунки. Основным способом восстановления нормальной работоспособности форсунок является их промывка.

Промывка форсунок

Эта операция подразумевает удаление (вымывание) накопившихся загрязнений из системы. К основным способам промывки форсунок относятся: промывка специальными присадками к топливу; промывка без демонтажа форсунок с двигателя с помощью специальной установки; промывка на ультразвуковом стенде с демонтажом форсунок с двигателя. Промывка с помощью присадок к топливу отличается простотой и заключается в периодическом (каждые 2-3 тыс.км) добавлении в топливо специальных препаратов. Это позволяет промывать не только сами форсунки, но и всю топливную систему. Данный способ эффективен при регулярном удалении небольших загрязнений и носит, скорее, профилактический характер. Внимание! Удаление застарелых отложений подобным методом может привести к прямо противоположному результату: большое количество шлама, смытого моющей присадкой со стенок топливной системы, засоряет трубопровод, топливный фильтр, а иногда и сами форсунки, окончательно выводя их из строя. Промывка форсунок с помощью специальной установки без их демонтажа заключается в работе двигателя на специальном промывающем топливе (сольвенте). Для этого отключается штатный топливный насос автомобиля и магистраль слива топлива в бак (обратка), а топливопровод системы впрыска соединяется с установкой, имеющей резервуар с сольвентом, который под давлением подаётся на форсунки. Процесс делится на несколько этапов. Сначала двигатель работает в течении 15 минут в режиме холостого хода. Затем его останавливают на 15 минут для размягчения особо стойких отложений. Потом двигатель снова запускается и работает 15 минут в режиме периодического увеличения оборотов до их максимального числа. Заключительным этапом промывки является восстановление соединений штатных топливопроводов и работа двигателя на бензине в течении 30 минут. Подобную промывку рекомендуется проводить через каждые 15-20 тыс. км пробега. Промывка на ультразвуковом стенде с демонтажом форсунок применяется в качестве крайней меры для удаления больших затвердевших отложений, когда первые два способа не приводят к желаемым результатам. Принцип действия таких стендов основан на разрушении отложений погруженной в специальный моющий состав форсунки с помощью ультразвука. Кроме того, стенды, как правило, позволяют точно оценить производительность и качество распыла форсунки.

Инжектор автомобиля: как устроен и принцип работы

Содержание статьи:

Здравствуйте, уважаемые автолюбители! Как «железный конь пришел на смену деревенской лошадке», также и инжекторная система впрыска топлива, пришла на смену карбюраторам в автомобилях.

О преимуществах и недостатках систем подачи топлива, пусть спорят специалисты, а задача владельца автомобиля иметь представление о том, что такое инжектор, как устроен инжектор автомобиля.

И не обязательно устройство и принцип работы инжектора вам понадобится для того, чтобы ремонтировать его своими руками. Но, знать о том, как работает и из чего состоит инжектор автомобиля, нужно. Хотя бы для того, чтобы недобросовестные мастера автосервисов не пытались «нагреть» руки на вашем незнании своего авто.

Инжектор, как революция в автомобилестроении ^

Что такое инжектор автомобиля? Инжектором (лат. injicio, фр. Injecteur, англ. Injector – выбрасываю) – называется форсунка, как распылитель газа или жидкости (топлива) в двигателях, либо часть инжекторной системы подачи (впрыска) топлива в двигателях внутреннего сгорания.

Годом рождения инжекторной системы впрыска считается 1951, когда компания Bosch оснастила ею 2-х тактный двигатель купе Goliath 700 Sport. Затем, в 1954 году, эстафету подхватил Mercedes-Benz 300 SL.

Массовое, серийное внедрение инжекторных систем впрыска топлива началось в конце 70-х годов прошлого века. Работа инжектора, по своим эксплуатационным характеристикам, во многом превосходила работу карбюраторной подачи топлива.

Как результат: первое десятилетие 21 века практически завершило вытеснение карбюраторов. Современные авто снабжаются в основном системами распределенного и прямого электронного впрыска.

Принцип работы инжектора в системе подачи топлива ^

Fuel Injection System (система впрыска топлива) осуществляет подачу топлива посредством прямого впрыска при помощи форсунки (инжектора) в цилиндр двигателя либо во впускной коллектор. Соответственно, автомобили, оснащенные такой системой, носят название инжекторные.

Классификация инжекторного впрыска зависит от того, какой принцип действия инжектора, а также по месту установки и количеству инжекторов.

Центральный впрыск топлива (моновпрыск) осуществляет впрыск посредством одной форсунки на все цилиндры двигателя. Инжектор, как правило, располагается на впускном коллекторе (на месте карбюратора). Система моновпрыска на сегодняшнее время не пользуется популярностью у автомобилестроителей.

Основная масса современных серийных автомобилей, снабжена системой распределенного впрыска топлива. То есть, отдельная форсунка отвечает за свой цилиндр.

Система распределенного впрыска топлива, классифицируется по типам:

  • одновременный – все форсунки системы подают топливо одновременно во все цилиндры,
  • попарно-параллельный – тип впрыска, когда происходит парное открытие форсунок: одна открывается перед циклом впуска, другая, перед циклом выпуска. Характерно то, что попарно-параллельный принцип открытия форсунок применяется в период запуска двигателя, либо в аварийном режиме неисправности датчика положения распредвала. А во время движения, используется так называемый фазированный впрыск топлива,
  • фазированный -  тип впрыска, когда каждый инжектор открывается перед тактом впуска,
  • прямой – тип впрыска, происходящий непосредственно в камеру сгорания.

Принцип работы инжектора основывается на использовании сигналов микроконтроллера, который в свою очередь получает данные от датчиков.

Схема работы инжектора ^

Если не влазить в дебри «электронного мозга» нашего автомобиля, то схема работы инжектора выглядит следующим образом. На многочисленные датчики поступает информация о: вращении коленвала, о расходе воздуха, о том, какая температура охлаждающей жидкости двигателя, о дроссельной заслонке, о детонации в двигателе, о расходе топлива, о скоростном режиме, о напряжении бортовой сети авто и так далее.

Контроллер, получая данную информацию о параметрах автомобиля, производит управление системами и приборами, в частности: подачей топлива, системой зажигания, регулятором холостого хода, системой диагностики и так далее. Изменение рабочих параметров инжекторной системы впрыска меняется систематически, исходя из полученных данных.

Устройство простейшего инжектора ^

Инжектор включает в себя такие исполнительные элементы, как:

  • бензонасос (электрический),
  • ЭБУ (контроллер),
  • регулятор давления,
  • датчики,
  • форсунка (инжектор).

Соответственно, схема инжектора: электробензонасос подает топливо, регулятор давления поддерживает разницу давления в инжекторах (форсунках) и воздухом впускного коллектора. Контроллер, обрабатывает информацию от датчиков: температуры, детонации, распредвала и коленвала, и управляет системами зажигания, подачи топлива и так далее.

Всем хороша инжекторная система впрыска топлива, но и она не обошлась без своих особенностей. Приверженцы карбюраторов, называют их недостатками. Особенностями инжектора смело можно назвать: достаточно высокая стоимость узлов инжектора, низкая ремонтопригодность, высокие требования к качеству и составу топлива, необходимость специального оборудования для диагностики, и высокая стоимость ремонтных работ.

Теперь, перейдем от рассказа о том, как работает и выглядит инжектор к наглядному пособию. Вы увидите на  видео, принцип работы инжектора, и вам сразу же станет понятно всё, о чем написано выше.

Форсунка

Форсунка (другое название - инжектор ), являясь конструктивным элементом системы впрыска. предназначена для дозированной подачи топлива, его распыления в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси.

Форсунка используется в системах впрыска как бензиновых, так и дизельных двигателей. На современных двигателях устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.

В зависимости от способа осуществления впрыска различают следующие виды форсунок: электромагнитная, электрогидравлическая и пьезоэлектрическая.

Электромагнитная форсунка

Электромагнитная форсунка устанавливается, как правило, на бензиновых двигателях. в т.ч. оборудованных системой непосредственного впрыска. Форсунка имеет достаточно простое устройство, включающее электромагнитный клапан с иглой и сопло.

Работа электромагнитной форсунки осуществляется следующим образом. В соответствии с заложенным алгоритмом электронный блок управления обеспечивает в нужный момент подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана. При этом создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло. Производится впрыск топлива. С исчезновением напряжения, пружина возвращает иглу форсунки на седло.

Электрогидравлическая форсунка

Электрогидравлическая форсунка используется на дизельных двигателях. в т.ч. оборудованных системой впрыска Common Rail. Конструкция электрогидравлической форсунки объединяет электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.

Принцип работы электрогидравлической форсунки основан на использовании давления топлива, как при впрыске, так и при его прекращении. В исходном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Впрыск топлива не происходит. При этом давление топлива на иглу ввиду разности площадей контакта меньше давления на поршень.

По команде электронного блока управления срабатывает электромагнитный клапан, открывая сливной дроссель. Топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль. При этом впускной дроссель препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не изменяется, под действием которого игла поднимается и происходит впрыск топлива.

Пьезоэлектрическая форсунка

Самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива, является пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка). Форсунка устанавливается на дизельных двигателях, оборудованных системой впрыска Common Rail.

Преимуществами пьезофорсунки являются быстрота срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана ), и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного цикла, а также точная дозировка впрыскиваемого топлива.

Это стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой, основанного на изменении длины пьезокристалла под действием напряжения. Конструкция пьезоэлектрической форсунки включает пьезоэлемент, толкатель, переключающий клапан и иглу, помещенные в корпусе.

В работе пьезофорсунки, также как и электрогидравлической форсунки, используется гидравлический принцип. В исходном положении игла посажена на седло за счет высокого давления топлива. При подаче электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина, которая передает усилие на поршень толкателя. Открывается переключающий клапан, топливо поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы падает. Игла за счет давления в нижней части поднимается и производится впрыск топлива.

Количество впрыскиваемого топлива определяется:

  • длительностью воздействия на пьезоэлемент;
  • давлением топлива в топливной рампе.

Основные принципы работы инжектора

Для понимания того, как работает система питания впрыскового автомобиля, нужно, во-первых, иметь желание разобраться в этом, а во-вторых - нужна информация, которой очень и очень мало. Именно поэтому мы и попробуем сейчас в общих чертах дать описание функционирования системы впрыска TCCS (Toyota Computer Control System) фирмы Тойота, рассказать, как это все работает, и какие действия может предпринять автовладелец в случае, когда что-то не работает или работает не так.

Прежде всего, хотелось бы напомнить основные принципы работы любой современной автомобильной электронной системы впрыска. В двух словах процесс работы системы впрыска выглядит так: масса воздуха, поступающая в двигатель, измеряется датчиком расхода воздуха, эти данные передаются компьютеру, который на основе этой информации, а также на основе некоторых других текущих параметров работы двигателя, таких, как температура двигателя, температура воздуха, скорость вращения коленчатого вала, степень открытия дроссельной заслонки (и скорость ее открытия), расчитывает необходимое количество топлива, которое нужно сжечь в данном количестве воздуха. После этого компьютер подает на форсунки электрический импульс нужной длительности, форсунки открываются, и топливо, находящееся под давлением в топливной магистрали, впрыскивается во впускной коллектор. Все, дело сделано.

Как все просто, скажут многие и, в общем-то, будут правы - в системе впрыска есть одна-единственная сложность - это сложная программа, находящаяся в памяти компьютера и составленная таким образом, чтобы учитывать все разнообразие режимов работы двигателя и внешних условий, в которых ему приходится работать, а механические же узлы и составные части ничего сложного из себя не представляют и их можно перечислить по пальцам: это бензонасос, перепускной клапан топливной магистрали, клапан поддержания холостых оборотов (он же зачастую отвечает за прогревные обороты и компенсацию падения оборотов при включении кондиционера и других электроприборов), форсунки. Ну и, естественно, датчики. Один из таких датчиков, о котором в автомобильной среде ходит очень много разных слухов и "гаражных баек", является датчик кислорода или, иначе, лямбда-зонд. Чуть позже мы уделим ему особое внимание.

Итак, рассмотрим процесс функционирования системы TCCS. Следует сразу сказать, что автомобильные системы впрыска бывают двух типов - с обратной связью и без нее. Системами с обратной связью оснащаются автомобили, предназначеные для рынков развитых стран, таких как США, Япония, европейские страны, где нормы на содержание токсичных веществ в выхлопных газах очень строги и к автомобилям предъявляются соответствующие требования. В таких системах обязательно есть два компонента - каталитический нейтрализатор и лямбда-зонд. В системах без обратной связи ни лямбда-зонда, ни, как правило, нейтрализатора нет.

Система TCCS не является исключением и также выпускается в двух вариантах. Мы начнем с более сложного и передового варианта с обратной связью, тем более, что автомобили, приходящие из Японии, имеют именно этот вариант системы, ведь требования к чистоте выхлопа в Японии очень высоки.

Компьютер (ECU)

Начнем мы, пожалуй, с компьютера управления, который общепринято называть ECU (Electronic Control Unit). В памяти компьютера находятся собственно программа управления и набор так называемых "карт" (maps), в которых отражена необходимая для работы программы информация. При этом сама программа более-менее стандартна для любого двигателя, а вот карты, используемые ею, уникальны для каждой модели и каждой модификации двигателя. Для большей наглядности можно представить себе простейшую программу, которая работает с двумя картами, одна из которых представляет собой трехмерную таблицу, в которой по горизонтали (вдоль оси X) заданы значения массы поступающего воздуха, по вертикали (вдоль оси Y) - значения оборотов двигателя, а вдоль оси Z - значения углов открытия дроссельной заслонки. На пересечении всех трех колонок и столбцов таблицы проставлены значения количества топлива, которое необходимо впрыснуть при данных условиях работы двигателя. Во второй карте, двумерной, заданы соответствия между количеством топлива и временем открытия форсунок, в результате из этой карты программа может узнать то, для чего и городился весь этот огород - длительность электрического импульса, который должен быть подан на форсунки. В процессе работы программа каждые несколько миллисекунд опрашивает датчики, сравнивает полученные значения с заданными в первой карте, выбирает из соответствующей ячейки содержащееся там значение количества топлива, потом переходит ко второй карте и выбирает исходя из этого значения требуемое время открытия форсунок. Далее следует импульс на форсунки - все, цикл завершен. Описанный процесс отличается от реального тем, что на самом деле таких карт больше и в них отражены взаимные зависимости гораздо большего числа параметров, чем было перечислено, в том числе нагрузка на двигатель, температура двигателя, температура воздуха и даже высота над уровнем моря. Но цель работы программы управления та же - конечным результатом сбора и обработки данных от датчиков должна быть длительность электрического импульса на форсунку.

Таким образом, вся сложность заключается не в написании собственно программы, которая всего-то и делает, что сверяется последовательно с несколькими картами и в результате "добирается" до некоторого значения, а в самих картах, которые должны быть очень точными и подобраны под конкретную модификацию двигателя.

Кроме этого, ECU системы TCCS управляет также и углом опережения зажигания, зависимость которого от различных текущих параметров работы двигателя также задается соответствующими картами.

Обратная связь

Обратная связь в системе TCCS, как и в любой другой системе впрыска, обеспечивается лямбда-зондом (датчиком кислорода). Необходимость ее обусловлена тем, что как бы ни были хороши и точны карты, находящиеся в памяти ECU, каждый экземпляр двигателя все равно в той или иной мере отличается от остальных и требует индивидуальной подстройки топливной системы. В процессе эксплуатации двигателя также происходят изменения, связанные с его старением и износом, и которые тоже было бы неплохо компенсировать. Кроме этого, сами карты могут быть изначально составлены неоптимально для некоторых сочетаний внешних условий и режимов работы двигателя и, таким образом, требовать корректировки. Именно эти задачи и позволяет решить наличие обратной связи. Но главная цель при решении всех этих задач - это достижение наиболее полного сгорания горючей смеси в цилиндрах двигателя для получения наилучших характеристик его токсичности. Известно, что оптимальным для полного сгорания топлива является соотношение воздух/топливо равное 14.7:1. Это отношение называют "стехиометрическим" или, иначе, "коэффициент лямбда" (именно отсюда и пошло название "лямбда- зонд").

Выглядит обратная связь так. После того, как компьютер определил необходимое количество топлива, которое нужно впрыснуть в текущий момент работы двигателя исходя из текущих условий и режима его работы, топливо сгорает и выхлопные газы поступают в выпускную систему. В этот момент с датчика кислорода считывается информация о содержании кислорода в выхлопных газах, на основании чего можно сделать вывод, а так ли все прошло, как было расчитано, и не требуется ли коррекция состава горючей смеси. Образно говоря, компьютер постоянно проверяет свои расчеты по конечному результату, информацию о котором он получает от датчика кислорода, и, если это требуется, выполняет окончательную точную подстройку состава горючей смеси. В англоязычной литературе эта процедура обычно именуется "short term fuel trim". Но так происходит не всегда - в некоторых режимах работы двигателя компьютер игнорирует информацию от датчика кислорода и руководствуется только своими собственными расчетами. Давайте посмотрим, когда же это происходит.

Режимы управления

Компьютер любой системы управления впрыском с обратной связью, в том числе и TCCS, в процессе работы может находиться в одном из двух режимов управления - либо в режиме замкнутого контура (closed loop), когда он использует информацию датчика кислорода в целях точной корректировки, либо в режиме разомкнутого контура (open loop), когда он игнорирует эту информацию. Ниже мы рассмотрим основные режимы работы двигателя и режимы управления.

1. Запуск двигателя. В момент запуска требуется, в зависимости от температуры как самого двигателя, так и окружающего воздуха, обогащенная горючая смесь с повышенным процентным содержанием топлива. Это всем известный факт, характерный вообще для всех бензиновых двигателей внутреннего сгорания, как карбюраторных, так и двигателей с впрыском, поэтому мы не станем подробно останавливаться на причинах. Скажем только, что соотношение воздух/топливо в этом режиме варьируется в среднем от 2:1 до 12:1. В этом режиме компьютер системы TCCS работает в режиме разомкнутого контура.

2. Прогрев двигателя до рабочей температуры. После запуска двигателя компьютер системы TCCS постоянно проверяет текущую температуру двигателя и в зависимости от этого параметра производит расчет состава горючей смеси, а также устанавливает требуемую величину прогревных оборотов посредством воздушного клапана ISC (Idle Speed Control). В процессе прогрева двигателя с ростом температуры соотношение воздух/топливо изменяется компьютером в сторону обеднения, а прогревные обороты также уменьшаются. В это же время происходит разогрев датчика кислорода в выпускном коллекторе до рабочей температуры. Компьютер при этом работает в режиме разомкнутого контура.

3. Холостой ход. По достижении заданной температуры двигателя и при условии достаточного для работы разогрева датчика кислорода (датчик кислорода начинает выдавать правильные показания только при температуре от 300C и выше) компьютер переключается в режим замкнутого контура и начинает использовать показания датчика кислорода для поддержания стехиометрического состава горючей смеси (14.7:1), обеспечивающего наименьший уровень содержания токсичных веществ в выхлопных газах.

4. Движение с постоянной скоростью, плавное увеличение или уменьшение скорости. В этом случае компьютер TCCS также находится в режиме замкнутого контура и использует показания датчика кислорода. Вы можете раскрутить двигатель хоть до 6500 об/мин, наполовину нажав педаль газа, но компьютер все - равно будет оставаться в режиме замкнутого контура, обеспечивая состав горючей смеси в пределах примерно от 14.5:1 до 15.9:1.

5. Резкое ускорение. Как только Вы нажимаете педаль газа "в пол" и полностью открываете дроссельную заслонку - компьютер безоговорочно переходит в режим разомкнутого контура. Под нагрузкой (а компьютер всегда в состоянии определить, велика ли нагрузка на двигатель) компьютер может переключиться в режим разомкнутого контура несколько раньше - уже при открытии дроссельной заслонки на 68 или более процентов от ее хода. При этом он будет поддерживать состав горючей смеси в пределах от 11.9:1 до 12:1 для получения большей мощности.

6. Принудительный холостой ход (торможение двигателем). Компьютер также переходит в режим разомкнутого контура в случаях, когда текущие обороты двигателя превышают величину оборотов холостого хода, а дроссельная заслонка полностью закрыта - например, когда Вы движетесь под уклон, убрав ногу с педали газа и не выключив передачу. При этом компьютер обеспечивает обедненный состав горючей смеси.

Таким образом, мы видим, что большую часть времени компьютер TCCS находится в режиме замкнутого контура, который обеспечивает оптимальный состав горючей смеси. Более того, находясь в этом режиме, компьютер "самообучается", корректируя и модифицируя карты, используемые в режиме разомкнутого контура, адаптируя их к текущим условиям эксплуатации и состоянию двигателя. Т.е. если, скажем, компьютер замечает, что в режиме замкнутого контура для достижения оптимального сгорания ему приходится все время обогащать топливо - воздушную смесь на, скажем, 5% относительно базовых значений, прописанных в соответствующих картах, то через некоторое время, когда он удостоверится в стабильности этого корректирующего коэффициента, он соответствующим образом модифицирует сами карты, тем самым влияя и на смесеобразование в режиме разомкнутого контура. Это и есть тот самый процесс "самообучения", о котором тоже ходит столько слухов. "по-научному" ;) он называется "long term fuel trim". Следует заметить, что модифицированные карты сохраняются только в энергозависимой памяти компьютера, поэтому после отключения аккумулятора восстанавливаются заводские значения этих карт, и компьютер должен "самообучаться" заново.

Все было бы просто замечательно, если бы не один фактор, портящий эту красивую картину - лямбда-зонд имеет обыкновение выходить из строя в результате заправок этилированным бензином. В реальной жизни это приводит к тому, что рано или поздно после пробега по нашим дорогам система TCCS лишается своей способности к адаптации под текущие условия и работает строго по тем картам, которые изначально находились в памяти компьютера, постоянно находясь в режиме разомкнутого контура. Естественно, что ничего хорошего из этого не получается, ведь большинство автомобилей к тому времени, когда они попадают к нам, уже немало побегали по японским дорогам, и двигатели их, увы, уже не новые. Впрочем, практика показывает, что и ничего особенно плохого тоже не происходит. Более того, система TCCS "нативных" японских Тойот в случае выхода из строя лямбда-зонда даже не зажигает на панели лампочку "check engine" в отличие от Тойот для американского и/или европейского рынков.

Кстати, следует заметить, что каталитический нейтрализатор (именуемый в народе "катализатор") и лямбда-зонд - это совершенно разные устройства, хотя их и можно назвать "сладкой парочкой" - как правило, если в машине есть лямбда-зонд - то есть и нейтрализатор, и наоборот. Оба эти устройства служат одной и той же цели - снижению уровня токсичности выхлопа, но выполняют каждое свою часть работы: лямбда-зонд помогает системе управления впрыском готовить оптимальную с точки зрения полноты сгорания горючую смесь, а нейтрализатор эту смесь дожигает.

Каталитический нейтрализатор

Нейтрализатор, который представляет собой керамические "соты", покрытые активным слоем, способным дожигать остающиеся в выхлопных газах частички топлива, также выходит из строя после нескольких заправок этилированным бензином. Выходит из строя - это означает, что он теряет способность к дожиганию несгоревших частичек топлива. Известны случаи, когда соты катализатора оплавлялись, забивались нагаром и такой нейтрализатор уже создавал серьезную помеху на пути выходящих из двигателя выхлопных газов. Но следует сказать, что сама по себе заправка, даже неоднократная, этилированным бензином к такому результату не приведет. Причина оплавления нейтрализатора - это работа двигателя в течение длительного времени на обогащенной (или богатой) смеси, к чему может привести как выход из строя лямбда-зонда, так и неисправности в системе питания и зажигания.

Принцип работы датчика кислорода

Наиболее распространенный тип - циркониевый кислородный датчик. По сути дела он является переключателем, резко меняющим свое состояние на рубеже 0.5% кислорода в составе выхлопных газов. Это количество кислорода соответствует идеальному стехиометрическому соотношению воздух/топливо 14.7:1.

Обычно интерфейс датчика устроен таким образом: прогретый датчик (более 300 градусов Цельсия) при количестве кислорода менее 0.5% (богатая смесь), являясь слабым источником тока, выставляет на сигнальном выходе напряжение в диапазоне от 0.45 до 0.8 вольта, а при количестве кислорода более 0.5% (бедная смесь) - от 0.2 до 0.45 вольта. Какой точно уровень напряжения при этом - роли не играет, учитывается его положение относительно средней линии. Если ECU видит сигнал бедной смеси - топливо добавляется. Если в следующий измерительный период ECU видит сигнал богатой смеси - то подача топлива уменьшается. Таким образом состояние системы постоянно колеблется вокруг оптимальной величины и подача топлива настраивается по практическим результатам сгорания. Это позволяет системе адаптироваться к различным условиям работы. Частота колебаний напряжения на датчике кислорода составляет примерно 1-2 Гц на холостых оборотах и 10-15 Гц при 2000- 3000 об/мин.

Так как датчик работает надежно только в хорошо прогретом состоянии, то ECU системы TCCS начинает замечать его показания только после определенного уровня прогрева двигателя. Для ускорения прогрева датчика в него зачастую монтируют электрический подогреватель. Бывают датчики с одним проводом (сигнал), бывают с двумя (сигнал, земля сигнала), с тремя (сигнал, 2 провода подогревателя), с четырьмя (сигнал, земля сигнала, 2 провода подогревателя).

Самодиагностика компьютера системы TCCS

Любая современная система впрыска имеет встроенную подсистему самодиагностики, которая позволяет определить различного рода неисправности датчиков, исполнительных механизмов и узлов системы. В результате процедуры самодиагностики компьютер вырабатывает диагностические коды, которые можно тем или иным способом извлечь из памяти компьютера и расшифровать в соответствии с таблицами. Способ извлечения этих кодов у разных производителей - разный. В системе TCCS для этого используется лампочка "Check Engine" на панели приборов, а переключение компьютера в режим вывода диагностических кодов осуществляется путем закорачивания пары контактов на диагностическом разъеме в моторном отсеке автомобиля. Диагностический разъем обычно находится вблизи левой опоры стойки передней подвески и представляет собой черную или серую коробочку с надписью "DIAGNOSIS" на крышке.

Пошаговая процедура самодиагностики:

1. Начальные условия

- напряжение в бортовой сети превышает 11 вольт

- дроссельная заслонка полностью закрыта

- трансмиссия в положении "нейтраль" (или "парковка" для автоматических трансмиссий)

- кондиционер выключен

2. Металлическим проводником (провод, разогнутая канцелярская скрепка) замкнуть контакты T (или TE1) и E1 на диагностическом разъеме.

3. Повернуть ключ зажигания в положение "ON", но не запускать двигатель стартером.

4. Считать коды путем подсчета количества миганий лампочки "Check Engine".

Считывание кодов диагностики. При считывании кодов возможны две ситуации:

1. Неисправностей не обнаружено:

- лампочка будет мигать непрерывно с интервалом в 0.25 секунды

2. Обнаружены неисправности:

- последует серия миганий с интервалом 0.5 секунды - первая цифра кода (например, пять миганий - цифра 5)

- пауза 1.5 секунды

- серия миганий с интервалом 0.5 секунды - вторая цифра кода (например, четыре мигания - цифра 4)

- в случае, если кодов больше одного - пауза 2.5 секунды

- после отображения всех кодов следует пауза в 4.5 секунды и процесс повторяется сначала

Сброс кодов диагностики. Обнаруженные коды диагностики (за исключением кодов 51 и 53) будут находиться в памяти компьютера даже после устранения неисправности. Чтобы очистить область памяти компьютера, в которой хранятся коды, нужно при заглушенном двигателе вынуть на 30-60 секунд предохранитель EFI (15A) из блока предохранителей. Коды диагностики также сбрасываются при отключении аккумуляторной батареи.

Таблица диагностических кодов. Все коды системы TCCS унифицированы и значение их одинаково для всех двигателей Toyota, но для каждого конкретного двигателя используется специфичное для него подмножество кодов. Например, код 34 может присутствовать только на двигателях, оборудованных турбонаддувом.

Как работает инжектор

Рейтинг пользователей: / 2

Худший Лучший

Добрый день дорогие друзья. Сегодня мы рассмотрим принцип действия инжектора.

Как вы уже знаете из школьного курса физики - мощность двигателя зависит, прежде всего, от количества воздуха, который поступает в объемные цилиндры двигателя за единицу времени. Многие конструкторы увеличивали обороты двигателя, чтобы разогнать общую мощность без увеличения общего объема цилиндров. В целях максимального использования кислорода в процессе сгорания и достижения наивысшей мощности двигателя состав смеси урегулировался с таким расчетом, чтобы в ней был некий избыток бензина. В результате чего в продуктах сгорания совершенно не было кислорода, оставалось только несгоревшее топливо, а многие вредные для здоровья вещества образовывались как раз при неполном сгорании топлива. Как раз, поэтому многие конструкторы стали, активно искать замену этому крайне неточному устройству по имени Карбюратор.

По прошествии некоторого времени конструкторы и инженеры стали придумывать новые методы впрыска топлива. Шли годы чтобы доработать карбюратор. Затем, инженеры все же добились результата, и теперь подача топлива стала преподноситься индивидуально, то есть к каждому из цилиндров. В этих цилиндрах, так называемое смесеобразование происходит в камерах, непосредственно перед впускными клапанами. Топливо же подается по трубопроводу и затем делается распыление форсунками, при этом работа каждой из них может самостоятельно урегулироваться. Но система уже получилась намного сложнее, и собственно подача топлива и, сам процесс сгорания стал контролироваться точнее. И кстати при этом пытливый ум конструкторов, совсем, не остановился, а изобрел непосредственный впрыск.

Работает инжектор следующим образом: система управления состоит из трех частей: это сбор информации, обработка информации и непосредственно исполнение команд устройств.

Различные датчики занимаются собиранием информации Обычно это датчики количества поступающего воздуха и температуры, точного положения и скорости вращения, угла поворота дроссельной заслонки и распределительного вала, датчик детонации двигателя и температуры охлаждающей жидкости, а так же температуры и состава выхлопных газов.

Обработкой же информации полученной с датчиков занимается, непосредственно контрольный модуль двигателя. Процессор, который находится в основании контрольного модуля, анализирует данные, которые поступают к нему с датчиков, и ведет сравнение их с записанной в чипах математической модели много раз в секунду. При обнаружении неких расхождений выдаются специальные исполнительные команды механизмам коррекционной защиты. Показания затем, еще раз проверяются процессором и, в случае надобности, весь цикл повторяется.

Исполнителями же команд центрального процессора являются управляемые форсунки, которые подают топливо в нужном количестве в абсолютно точно выверенные и изменяемые промежутки времени.

Форсунка же, представляет собой такое устройство с электромагнитным клапаном. Это устройство при получении некого электрического импульса, сразу же впрыскивает топливо под давлением либо во впускной коллектор, либо в цилиндр. По истечении, любого электрического импульса форсунка полностью перекрывает подачу топлива. И все положительные или отрицательные действия инжектора проецируются на специальной лампе, которая расположена на панели приборов автомобиля и должна загореться после включения замка зажигания. Это уже свидетельствует о включении блока управления. Такой своеобразный щелчок сопровождает срабатывание главного реле. Через главное или центральное реле подается напряжение уже на основные элементы.

Уже после запуска двигателя, когда уже обороты двигателя превышают тысячу оборотов в минуту, лампа полностью гаснет – ее выключает блок управления.

Далее, так называемая система самодиагностики инжектора, которая находится в блоке управления, она определяет любые неисправности в работе инжектора. При наличии абсолютно любой неисправности в инжектором, блок управления информирует водителя при помощи лампы, которая загорается примерно через сорок секунд после определения неисправности главным процессором инжекторного блока.

Если двигатель стабильно работает, а лампа включена, то этот знак вовсе не означает неисправность. Лампа, просто может гореть, как бы предупреждая водителя о том, что ошибка, возможно, была определена намного раньше, и ее идентификатор занесен в кэш память блока управления инжектором.

Если же качества автомобиля в плане скорости или просто плавной поездки резко не ухудшаются, то, скорее всего, возможно включение лампы повествует о некой сохраненной неисправности. При таких случаях необходимо, все же проверить идентификатор сохраненной неисправности и провести верификацию в работе всей вашей системы не только инжектора. Но многолетний опыт показывает, что как правило, первое появление неисправности какого либо элемента системы инжектора или его цепей управления в целом говорит о возможном частичном отказе этого узла в ближайшее время. В общем, инжектор – это не карбюратор прошлого века, а это целая система, комплекс оборудования, который необходим в каждой машине. При наличии такого комплекса ваша машина будет современной и очень качественной, люди будут говорить, что ваш автомобиль – это автомобиль нового века и нового стиля.

Bosch диагностика системы впрыска.avi

Описание:

Bosch диагностика системы впрыска

Ток смещения. По Максвеллу

Описание:

Термин ТОК СМЕЩЕНИЯ в термодинамике и радиоэлектронике имеет совершенно разный смысл. Впервые этот термин ввел Максвелл при построении теории электромагнитного поля для описания слабых токов, возникающих при смещении заряженных частиц в диэлектриках. Согласно Максвеллу, если всякое переменное магнитное поле возбуждает в окружающем пространстве вихревое электрическое поле, то должно существовать и обратное явление: всякое изменение электрического поля должно вызывать появление в окружающем пространстве вихревого магнитного поля. Например, при включении в цепь постоянного тока конденсатора ток в разомкнутом контуре отсутствует. При питании же такого разомкнутого контура от источника переменного напряжения в нём регистрируется переменный ток. Между обкладками заряжающегося и разряжающегося конденсатора имеется переменное электрическое поле, поэтому, согласно Максвеллу, через конденсатор протекает ток смещения, причем в тех участках, где отсутствуют проводники. Подчеркнем, что из всех физических свойств, присущих току проводимости, Максвелл приписал току смещения лишь одно - способность создавать в окружающем пространстве магнитное поле. Этим начинается, этим же и кончается сходство тока смещения с током проводимости. В диэлектрике ток смещения состоит из двух слагаемых: тока смещения в вакууме и тока поляризации. Ток поляризации - это ток, обусловленный упорядоченным движением связанных электрических зарядов в диэлектрике, иначе говоря, смещением зарядов в неполярных молекулах или поворотом диполей в полярных молекулах. Ток смещения существует и в проводниках, по которым течёт переменный ток проводимости, однако в данном случае он пренебрежимо мал по сравнению с током проводимости. Поэтому Максвелл ввёл понятие полного тока, равного сумме токов проводимости (а также конвекционных токов) и смещения. Для различия ток проводимости и ток смещения принято обозначать разными символами - i и j. Введя понятия тока смещения и полного тока, Максвелл по-новому подошел к рассмотрению замкнутости цепей переменного тока. Полный ток в них всегда замкнут, т. е. на концах проводника обрывается лишь ток проводимости, а в диэлектрике (вакууме) между концами проводника имеется ток смещения, который замыкает ток проводимости.

vaz-time24.ru

Виды и конструкция форсунок систем впрыска

_______________________________________________________________

Виды и конструкция форсунок систем впрыска

Форсунка (или инжектор), являясь конструктивным элементом системы впрыска, предназначена для дозированной подачи топлива, его распыления в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси.

Форсунка используется в системах впрыска как бензиновых, так и дизельных двигателей. На современных двигателях устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.

В зависимости от способа осуществления впрыска различают следующие виды форсунок: электромагнитная, электрогидравлическая и пьезоэлектрическая.

Электромагнитная форсунка

Электромагнитная форсунка устанавливается, как правило, на бензиновых двигателях, в т.ч. оборудованных системой непосредственного впрыска. Форсунка имеет достаточно простое устройство, включающее электромагнитный клапан с иглой и сопло.

Её работа осуществляется следующим образом. В соответствии с заложенным алгоритмом электронный блок управления обеспечивает в нужный момент подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана.

При этом создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло. Производится впрыск топлива. С исчезновением напряжения, пружина возвращает иглу форсунки на седло.

Электрогидравлическая форсунка bosch

Рис.4. Устройство и компоненты электрогидравлической форсунки Бош

1 – отводящий дроссель; 2 – игла; 3 – распылитель; 4 – пружина запирания иглы; 5 – поршень управляющего клапана; 6 – втулка поршня; 7 – подводящий дроссель; 8 – шариковый управляющий клапан; 9 – шток; 10 – якорь; 11 – электромагнит; 12 – пружина клапана

Электрогидравлическая форсунка используется на дизельных двигателях, в т.ч. оборудованных системой впрыска Common Rail. Конструкция данной модели объединяет электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.

Принцип работы электрогидравлической форсунки bosch основан на использовании давления топлива, как при впрыске, так и при его прекращении.

В исходном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления.

Впрыск топлива не происходит. При этом давление топлива на иглу ввиду разности площадей контакта меньше давления на поршень.

По команде электронного блока управления срабатывает электромагнитный клапан, открывая сливной дроссель. Топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль.

При этом впускной дроссель препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не изменяется, под действием которого игла поднимается и происходит впрыск топлива.

Общий вид форсунки системы Бош Комон Рейл показан на рисунке 4. Форсунка состоит из: электромагнита, якоря электромагнита, маленького шарикового управляющего клапана, запорной иглы, распылителя, поршня управляющего клапана и подпружиненного штока.

Шарик клапана прижимается к седлу с усилием пружины и электромагнита. Сила пружины рассчитана на давление до 100 кг/см2, что значительно ниже давления в линии высокого давления (250…1800 кг/см2), поэтому только при приложении усилия электромагнита шариковый клапан не отойдет от седла, отделяя аккумулятор от линии слива.

Игла распылителя форсунки в нерабочем состоянии прижимается к седлу пружиной распылителя – это предотвращает попадание воздуха в форсунку при пуске двигателя.

В отличие от бензиновых электромеханических форсунок, в форсунках Common Rail электромагнит при давлении 1350-1800 кгс/см2 не в состоянии поднять запорную иглу, поэтому используется принцип гидроусиления.Принцип действия электрогидравлической форсунки bosch

При создании давления в аккумуляторе, оно действует как на конусную поверхность иглы, так и на поршень управляющего клапана 5. Поскольку площадь рабочей поверхности поршня на 50% больше площади конусной поверхности иглы, игла распылителя продолжает прижиматься к седлу.

При подаче напряжения от блока управления на электромагнит 11, шток 9 якоря штока поднимается и открывается шариковый управляющий клапан 8.

Давление в камере управления 7 падает в результате открытия дроссельного отверстия и топливо пропускается из зоны над поршнем управляющего клапана в зону слива.

Давление на поршень управляющего клапана падает, так как подводящее дроссельное отверстие управляющего клапана имеет меньшее сечение, чем отводящее.

Запорная игла 2 при этом под действием высокого давления в кармане распылителя 3 открывается. Количество подаваемого топлива зависит от времени подачи напряжения в электромагнит 11, а значит от времени открытия шарикового управляющего клапана 8.

При прекращении подачи напряжения на электромагнит 11, якорь под действием пружины опускается вниз, при этом шариковый управляющий клапан закрывается, давление в камере управления восстанавливается через специальный жиклер.

Под действием давления топлива на поршень управляющего клапана 5, имеющего диаметр больше диаметра иглы, последняя закрывается.

На входе топлива в форсунку Бош установлен аварийный ограничитель подачи топлива. Он предотвращает опорожнение аккумулятора через форсунку с зависшей иглой или клапаном управления, а также повреждение соответствующего цилиндра дизеля.

В нем используется принцип возникновения разницы давлений по обе стороны от клапана 1 при прохождении топлива через его жиклеры 2. Сечение жиклеров, затяжка пружины 3 и диаметр клапана подобраны по максимальной продолжительности и расходу, т.е. подаче топлива.

Пьезоэлектрическая форсунка

Самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива, является пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка). Форсунка устанавливается на дизельных двигателях, оборудованных системой впрыска Common Rail.

Преимуществами пьезофорсунки являются быстрота срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана), и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного цикла, а также точная дозировка впрыскиваемого топлива.

Это стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой, основанного на изменении длины пьезокристалла под действием напряжения. Конструкция пьезоэлектрической форсунки включает пьезоэлемент, толкатель, переключающий клапан и иглу, помещенные в корпусе.

В работе этой модели, также как и электрогидравлической форсунки, используется гидравлический принцип. В исходном положении игла посажена на седло за счет высокого давления топлива. При подаче электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина, которая передает усилие на поршень толкателя.

Открывается переключающий клапан, топливо поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы падает. Игла за счет давления в нижней части поднимается и производится впрыск топлива.

Количество впрыскиваемого топлива определяется: длительностью воздействия на пьезоэлемент; давлением топлива в топливной рампе.

Пьезоэлемент, являющийся исполнительным элементом форсунки bosch, представляет собой параллелепипед длиной 30…40 мм, состоящий из спеченных между собой 300 керамических пластинок (кристаллов), расширяющийся на 80 мкм всего за 0,1 мс, чего достаточно чтобы воздействовать на иглу форсунки с усилием 6300 Н. При этом для управления пьезоэлементом используют напряжение бортовой сети автомобиля.

Пьезоэлемент

Для усиления пьезоэффекта в керамику добавляют палладиум и цирконий. Пьезоэлемент потребляет энергию только при подаче напряжения и регенерирует ее при выключении напряжения, таким образом, являясь регенератором энергии.

Использование пьезоэлемента, кроме быстроты срабатывания, обеспечивает большую силу открытия клапана сброса давления над иглой форсунки и высокую точность хода для быстрого сброса давления подачи топлива.

Основными составляющими форсунки являются модуль исполнительного элемента, состоящего из пьезоэлектрического элемента и его составляющих, модуль плунжера, состоящего из поршней, амортизатора давления и пружины, клапан переключения, игла. Для окончательной очистки топлива применяется специальный стержневой фильтр.

Рис.5. Компоненты пьезоэлектрогидравлической форсунки bosch

1 ­– патрубок рециркуляции; 2 – электрический разъем; 3 – стержневой фильтр; 4 – корпус форсунки; 5 – пьезоэлектричесий элемент; 6 – сопряженный поршень; 7 – поршень клапана; 8 – клапан переключения; 9 – игла форсунки; 10 – амортизатор давления

Увеличение длины модуля исполнительного элемента преобразуется модулем соединителя в гидравлическое давление и перемещение, воздействующие на клапан переключения.

Модуль плунжера действует как гидравлический цилиндр. На него постоянно воздействует давление подачи топлива 10 кгс/см2 через редукционный клапан в обратной магистрали.

Топливо выполняет роль амортизатора давления между плунжером соединителя выпускного дросселя 8 и плунжером клапана 5 в модуле плунжера. Из пустого закрытого инжектора (присутствует воздух) воздух удаляется при стартерном пуске двигателя (с частотой вращения вала стартера).

Помимо этого, инжектор наполняется топливом, подаваемым погруженным в топливном баке насосом, проходящим через управляемый обратный клапан против направления потока топлива.

Клапан переключения состоит из пластины клапана, плунжера клапана 5, пружины клапана и пластины дросселя 3. Топливо под давлением протекает через впускной дроссель 4 в пластине дросселя к игле форсунки и в камеру над иглой форсунки.

Благодаря этому происходит выравнивание давления над и под иглой форсунки. Игла форсунки удерживается в закрытом положении силой пружины форсунки.

При нажиме плунжера клапана 5 открывается канал выпускного дросселя и топливо под давлением вытекает через выпускной дроссель 8 большего размера, расположенный над иглой форсунки.

Топливо под давлением поднимает иглу форсунки, в результате чего происходит впрыск. Благодаря быстрым командам на переключение пьезоэлектрического элемента за один рабочий такт друг за другом производятся несколько впрысков.

Принцип работы пьезофорсунки

Рис.6. Принцип действия пьезофорсунки

1 – игла форсунки; 2 – пружина форсунки; 3 – пластина дросселя; 4 — впускной дроссель; 5 – плунжер клапана; 6 – линия высокого давления; 7 – соединительный элемент; 8 – выпускной дроссель; а – форсунка закрыта; б — форсунка открыта

Из-за особенностей процесса сгорания, присущих дизельным двигателям с турбонаддувом, для уменьшения шума и снижения выброса оксидов азота в цилиндры двигателя перед впрыском основной дозы топлива подается небольшая капля топлива (1…2 мм3) «пилотный впрыск», которая плавно перетекает в распыление остальной части топлива.

Предварительный впрыск позволяет топливу воспламеняться быстрее. Давление и температура при этом возрастают медленнее чем при обычном впрыске, что уменьшает «жесткость» работы двигателя и его шум с одновременным снижением выбросов окислов азота.

При холодном двигателе и в режиме, приближенном к холостому ходу, происходит два предварительных впрыска. При увеличении нагрузки предварительные впрыски один за одним прекращаются, пока при полной нагрузке двигатель не перейдет в режим основного впрыска. Оба дополнительных впрыска необходимы для регенерации сажевого фильтра.

Благодаря тому, что пьезофорсунки имеют намного меньшее время срабатывания, чем традиционные электромагнитные, стало возможным разделение горючей смеси на несколько отдельных микродоз: после многократных предварительных впрыскиваний очень небольших количеств горючей смеси следуют либо основное впрыскивание, либо при необходимости многие так называемые «после впрыскивания».

Время между предварительным впрыскиванием и основным впрыскиванием составляет 100 мс. Объем топлива, попадающего в цилиндр в момент каждого предварительного впрыскивания, составляет 1,5 мм3. Это делается для равномерного распределения давления в камере сгорания и, соответственно, уменьшения шума, создаваемого в процессе сгорания.

После впрыскивания, в свою очередь, служат для снижения токсичности отработавших газов. Если в конце цикла сгорания произвести еще одно впрыскивание в цилиндр, то оставшиеся частицы сгорают лучше.

Кроме того, в случае, когда во впускной системе установлен фильтр для улавливания несгоревших частиц, такая технология за счет высокой температуры способствует его очистке. Это особенно актуально для двигателей с большим рабочим объемом.

Более того, сейчас стало возможным использовать до семи тактов впрыска вместо трех за один рабочий процесс. Благодаря этому появляются новые возможности для увеличения номинальной мощности двигателя и еще более точного контроля за составом отработавших газов.

Новое поколение форсунок позволяет регулировать не только количество впрыска по времени и его фазы, но и управлять подъемом иглы, что позволяет более четко управлять процессом впрыска.

В настоящее время производители дизельной топливной аппаратуры, например фирма Бош, разработала системы Common Rail с давлением впрыска до 2500 кгс/см2. В этих системах форсунка отличается от традиционной тем, что максимальное давление создается не гидроаккумуляторе, а в самой форсунке.

Она снабжена миниатюрным гидроусилителем давления и двумя электромагнитными клапанами, позволяющими варьировать момент впрыска и количество топлива в пределах одного рабочего цикла. Таким образом, здесь совмещены принципы работы Комон Рейл и форсунки.

Другим направлением форсунок Bosch является устройство в форсунках небольшого напорного резервуара, сокращающего обратный ход к циклу низкого давления. Это позволяет увеличить давление впрыска и КПД системы.

Форсунки с повышенным давлением впрыска соответствуют нормам Евро-6.

avtodisel.ru

Что такое форсунка и какие они бывают?

В последнее время автомобилисты стали много внимания уделять достаточно интересному и в то же время важному вопросу, который касается непосредственной чистки инжектора автомобиля. Одни автолюбители утверждают, что такого рода чистка является бесполезной и не дает никакого положительного результата. В то же время множество утверждает, что данная процедура должна проводится регулярно, объясняя это улучшенной работой двигателя внутреннего сгорания. Именно поэтому следует разъяснить все интересующие аспекты одного, казалось бы, незначительного вопроса. Важно учитывать, что основным элементом инжектора являются форсунки, посредством которых топливо дозировано впрыскивается напрямую в камеры сгорания двигателя.

1. Причины засорения форсунок.

Бытует мнение о том, что засорение форсунок инжектора возникает из-за некачественного топливо, которым пользуется автомобилист. Утверждающие говорят, что в таком топливе содержится песок и иные инородные частицы, которые и забивают инжектор. Тем не менее, такая вероятность совсем невысока, так как в топливной системе транспортного средства в обязательном порядке располагаются фильтры, посредством которых и происходит очистка поступающего топлива от разного рода инородных частиц.

Устройство инжектора засоряется в постепенном режиме в процессе эксплуатации автомобиля. Основным ключевым базисным элементом засорения является то, что возникают осадок от тяжелых фракций бензина. Это происходит в большинстве случаев уже после того, как глушится двигатель внутреннего сгорания. Именно в этот момент температура корпуса форсунок на порядок возрастает, вследствие работы двигателя, охлаждение которого прекращается.

При всем этом нет никакого охладительного действия топлива в тот период, когда мотор не работает. Под сильным воздействием температуры возникают лишь легкие фракции топлива, которые остаются в самых незначительных количествах в системе. Тяжелые фракции не способны растворяться в дизельном топливе или бензине, вследствие чего они остаются на каналах форсунок. Данные осадки имеют толщину в несколько микрон, из-за чего и происходит уменьшение сечения клапана форсунки, при этом нарушается весь ее рабочий процесс и снижается производительность.

Не будет считаться нормальным, если же в топливе будет находится большое количество тяжелых маслянистых фракций. В своем подавляющем большинстве такое будет характерным для низкокачественного бензина, который получается в результате прямой перегонки. Данный вид топлива получается путем добавление присадок, которые являются высокооктановыми. Помимо этого, к возникновению тяжелых фракций приводит и неправильная транспортировка или нарушения при условиях хранения топлива.

Важно заметить, что не всегда на свое ощущение можно определить, что инжектор засорился. Как правило, все загрязненные форсунки не будут проявлять себя явно и сразу. Транспортное средство может постепенно терять свои динамические характеристики, расход топлива будет увеличиваться. Помимо этого могут возникать и провалы оборотов двигателя внутреннего сгорания, снижение общей мощности и дерганье машины при разгоне. Именно это и может быть результатом загрязнения топливной системы. Если конкретизировать, то форсунки инжектора попросту засорились инородными частицами. Тем не менее, такого рода проблемы могут быть вызваны и различными перебоями, которые встречаются в множестве иных устройств и систем. Именно поэтому нельзя утверждать, что в таком случае все будет сводиться именно к форсункам инжектора.

2. Как происходит чистка форсунок.

Одним из самых простых и распространенных способов является способ добавления в топливо очищающей присадки через бензобак, которая позволит растворить все отложения при непосредственной работе системы. Множество специалистов рекомендуют для провождения данную очистку, но лишь в качестве профилактики, а не в случае тотального загрязнения, так как она не будет способна удалить самые тяжелые фракции. Тем более, если при долгой эксплуатации система очень сильно засорилась, то данная процедура может лишь привнести вред транспортному средству. Вследствие этого форсунки могут забиться еще на порядок сильнее. Связано это непосредственно с тем, что все отложения из топливного бака напрямую направятся в топливный насос, вследствие чего данное устройство просто выйдет из строя.

Иной способ потребует особого оборудования специального назначения и некоторых навыков работы. Посредством специальных штуцеров-переходников к инжектору будет подключен прибор, который необходим для промывания. Именно за счет штуцера из оборота выйдет устройство топливного бака, фильтра и бензонасоса. Вместо топлива непосредственно в инжектор будет поступать специальная промывочная жидкость из подготовленного баллона, который присоединяется посредством трубок. На данном очистителе двигатель будет работать около получаса. Все загрязнения за этот период раскиснут и пройдут через форсунки, после чего попросту сгорят в цилиндрах двигателя. Тем не менее, даже данный способ не может гарантировать стопроцентную панацею от загрязненных форсунок.

Даже после такого рода чистки в самой масляной системе и инжекторе останутся некоторые частицы промывающей жидкости. После этого нужно будет проехать несколько десятков километров в форсированном режиме работы мотора, после чего произвести замену масла и масляного фильтра. Вполне выходит очевидным, что данный метод будет требовать особых временных и финансовых затрат. Важно заметить, что данные два способа будут наиболее актуальными для тех случаев, когда транспортное средством имеет небольшой пробег, а демонтировка форсунок является довольно сложной, так как конструктивные особенности их расположения не являются лучшими и самыми удобными.

3. Чистка форсунок ультразвуком.

Если же случай уже крайний или особо тяжелый, то следует прибегать к самому сложному методу, при котором производится полное снятие форсунок с двигателя и тотальная чистка на специальном стенде посредством ультразвука. Данный метод позволит изучить форму факелов форсунки и при этом сравнить результаты, которые были до и возникли после, чистки.

На стенде будет имитироваться работа инжекторов. Тем не менее, вместо топлива будет пускаться по ним специальная промывочная жидкость. В это время будет происходить процесс кавитации – образование воздушных пузырьков. Данный процесс возникает из-за электрических колебаний клапана, которые происходят в канале подачи топлива. Результат: эти мыльные пузырьки и будут разрушать загрязнения клапанов форсунки и промывать ее сетчатый фильтр. Важно заметить, что на одном таком стенде можно определить электрические и механические, технические параметры форсунок и принять решение о потенциальной целесообразности их замены.

Тем не менее, основным недостатком данного способа является высокая себестоимость. Помимо этого, данный метод потребует вовлечения опытных и проверенных специалистов, так как неправильно проведенная чистка форсунок инжектора ультразвуком может привести к очень плачевным последствиям, как для самих форсунок, так и для кошелька автолюбителя.

Нельзя утверждать с уверенностью, конечно же, насколько эффективной является процедура чистки инжектора. Множество автомобилистов склонны к мнению, что чистка форсунок является пустой тратой времени, так как их нужно просто заменить на новые. Иная, более оптимистическая часть, довольствуются тем, возможно, виртуальным улучшением, которое они получили после чистки форсунок инжектора различными смесями или ультразвуком.

В любом случае, и те, и другие сходятся в одном мнении, что не стоит начинать поиск причин ухудшения работы двигателя внутреннего сгорания с загрязненных форсунок инжектора. Связано это с тем, что в большинстве случаев сама проблема будет крыться в другом, а автомобилист попросту потратит большие средства и большое количество времени на процедуру очистки, которая на самом деле вообще не была нужна.

Следовательно, чтобы автомобилист не попал в такого рода ситуацию, он должен быть вооружен и знать, что множество ухудшений в работе двигателя внутреннего сгорания могут быть вызваны элементарными механическими повреждениями системы, повреждениями, которые затрагивают прилегающие системы. Проблемы с форсунками, по большей части, будут возникать тогда, когда автолюбитель игнорирует на протяжении длительного периода проверку форсунок инжектора, которые в процессе длительной эксплуатации могут загрязниться. Лучше не полениться и сделать этот осмотр и диагностику форсунок заранее, когда все можно исправить, а не тогда, когда новые форсунки обойдутся в очень кругленькую сумму, что не слабо ударит по семейному бюджету автомобилиста.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?Да Нет

auto.today


Смотрите также