Инжектор: что это такое в автомобиле? Что такое форсунки в автомобиле


Где в автомобиле находятся форсунки

Многие автолюбители, выслушивая от мастеров станций технического обслуживания о необходимости промывки или замены форсунок, не понимают, что это такое, и где они находятся. Все современные бензиновые и дизельные двигатели внутреннего сгорания оснащены системой впрыска топлива. Форсунка, как насос для подачи мощной, но тонкой струи топлива, является неотъемлемой частью этой системы впрыска. В данной статье мы расскажем, где в автомобиле находятся форсунки и принцип их работы.

Определение понятия форсунка

Форсунка – это электромагнитный клапан, который управляется специальной программой в блоке управления двигателем. Благодаря форсунке топливо в цилиндры подается дозированно. Когда говорят об инжекторе, имеют в виду систему управляемых форсунок.

Существуют различные виды форсунок для:

— центрального впрыска топлива;

— распределенного впрыска топлива;

— непосредственного впрыска топлива.

Принцип работы форсунок

К каждой форсунке топливо от топливной рампы подается под определенным давлением. На электромагнит форсунки поступают электрические импульсы от блока управления двигателем. Они приводят в действие специальный игольчатый клапан, который открывает и закрывает канал в форсунке. Чем дольше поступаемый электрический импульс, тем дольше открыт игольчатый клапан, и тем больше подается топлива. Время открытия игольчатого клапана регулирует блок управления двигателем. Помимо этого, разновидности форсунок позволяют создавать разные формы и направленность факела распыляемого топлива, что существенно влияет на процесс смесеобразования.

Расположение форсунок в двигателе автомобиля

В таблице ниже указано расположение форсунок в двигателе в зависимости от типа впрыска топлива.

Тип впрыска топлива Расположение форсунок
Центральный впрыск Одна или две форсунки располагаются во впускном трубопроводе перед дроссельной заслонкой. Таким образом, форсунка заменяет устаревшую технологию – карбюратор.
Распределенный впрыск Для каждого цилиндра установлена своя форсунка, которая осуществляет впрыск топлива во впускной трубопровод цилиндра. Форсунка располагается у основания впускного трубопровода
Непосредственный впрыск Форсунки располагаются в верхней части стенок цилиндра и впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания.

 

Промывка форсунок

В связи с наличием в топливе вредных примесей, на форсунках может накапливаться нагар. Операция промывки форсунок подразумевает процесс вымывания загрязнений из системы форсунок. Промывать форсунки можно специальной жидкостью (специальная присадка). При этом форсунки можно даже не снимать с двигателя. Такая присадка добавляется к топливу, и двигателю дают поработать на такой смеси 2-3 тысячи километров. Также можно делать более быструю промывку форсунок, не снимая их с двигателя. Для этого используется специальная установка, которая подсоединяется к мотору вместо топливного насоса. В форсунки подается специальное промывающее топливо – сольвенте. Такая промывка занимает порядка 15 минут.

Также можно очистить форсунки от нагара с помощью ультразвукового стенда. Для этого форсунки снимают с топливной системы двигателя.

 

motormania.ru

Для чего предназначена форсунка в автомобиле?

Предназначение

Форсунки являются неотъемлемым элементом системы впрыска. Они предназначены для дозированной подачи горючего камерам сгорания цилиндров двигателя. Эти устройства применяются как на инжекторных бензиновых, так и на дизельных силовых агрегатах. Их работу контролирует электронный блок управления двигателем. Он и определяет необходимое количество подаваемого бензина или солярки в каждый момент времени.

Виды автомобильных форсунок

При запуске двигателя форсунки получают импульсы определенной длительности. Во время получения импульса они открываются и подают топливо в цилиндр. Форсунки бывают:

  • Электромагнитными;
  • Электрогидравлическими;
  • Пьезоэлектрическими.

Электромагнитные

Они чаще всего применяются на бензиновых моторах. Блок управления в необходимые моменты осуществляет подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана. Появляется электромагнитное поле, которое способно втянуть якорь с иглой и освободить сопло, преодолевая сопротивление пружины. Бензин впрыскивается в камеры сгорания силового агрегата. После исчезновения электрического разряда сопло вновь закрывается.

Электрогидравлические

Такие конструкции находятся на дизелях. Принцип их работы основывается на применении давления топлива. Когда на клапан электричество не поступает, игла прижимается к седлу благодаря давлению топлива на поршень. Микропроцессор подает команду клапану, а тот открывает специальный дроссель. Горючее начинает поступать в сливную магистраль. Иголка приподнимается, и солярка подается для сжигания.

Пьезоэлектрическое

Эти устройства также находятся на дизельных автомобилях, однако являются более совершенными. В их конструкции используется пьезоэлемент, который может менять свою длину под воздействием электрического напряжения.

Похожие статьи:

autodont.ru

Форсунка - это... Что такое Форсунка?

Типичная топливная электромеханическая форсунка в виде электромагнитного клапана с тянущим приводом

Форсунка, инжектор — механический распылитель жидкости или газа.

Используется для распыления топлива (мазута, дизельного топлива, бензина), например в инжекторных системах подачи топлива, осуществляют распыление за счёт высокого давления топлива (несколько атмосфер для бензина и сотни — тысячи атмосфер для дизельного).

В форсунках для мойки автомобилей используется давление 100—200 бар.

Была изобретена Владимиром Григорьевичем Шуховым.

Конструкция

Наиболее важным элементом форсунки является сопло.

Как правило, форсунка состоит из одного, реже двух каналов. По первому на выход подается распыляемая жидкость, по второму жидкость, пар, газ, который служит для распыления первой жидкости. Чистая, качественная форсунка даёт конусообразный распыл, а факел получается ровный и непрерывистый.

Основные характеристики

  • динамический диапазон работы и минимальная цикловая подача топлива
  • время открытия и закрытия (лаг) форсунки
  • угол конуса распыливания и дальнобойность факела топлива
  • мелкость распыливания и распределения топлива в факел

Виды форсунок

  • электромагнитные
  • пьезоэлектрические
  • гидравлические

Форсунка дизельного двигателя

Устройство форсунки автомобиля КрАЗ — 255:

  • Корпус.
  • Гайка распылителя.
  • Распылитель.
  • Игла.
  • Уплотнительные шайбы.
  • Штифт.
  • Шток.
  • Тарелка.
  • Пружина.
  • Регулировочный винт.
  • Гайка.
  • Контргайка.
  • Колпачок.
  • Штуцер.
  • Втулка.
  • Фильтр.
  • Уплотнитель штуцера.

Принцип действия форсунки автомобиля КрАЗ — 255:

Топливо поступает под давлением в кольцевую камеру, образованную между корпусом распылителя и иглой. За счёт давления топлива игла поднимается и сжимает пружину, при этом открываются сопла распылителя, и через них топливо впрыскивается в цилиндр. При снижении давления игла опускается за счёт пружины и собственной массы, закрывает сопла, прекращая впрыск топлива (его давление зависит от сжатия пружины регулировочным винтом).

Ссылки

См. также

Число Воббе

dic.academic.ru

Что такое форсунки, и принцип их работы

 В последнее время, топливные форсунки стали одним из важнейших элементов системы впрыска дизельных и бензиновых моторов в автомобилестроении. Инжекторные моторы получили большое распространение из-за более эффективного впрыска топлива и возможности добиться более качественной топливной смеси, а следовательно, появилась хорошая возможность улучшить экономичность, экологичность и мощность силовых агрегатов. Со временем, топливные форсунки развивались, и с каждым поколением появлялись новые особенности в конструкции. Далее в статье, будет приведена краткая информация о всех применяемых типах форсунок и особенностях их конструкции.

 Зачем нужны топливные форсунки

 Топливные форсунки — это элемент системы инжекторного впрыска топлива в камеры сгорания. Применяются на современных моторах с дизельным и бензиновым топливом. Форсунки распыляют топливо в камеры сгорания через сопла специальной формы, которые формируют строго заданный топливный факел, обеспечивающий качественное смешивание топлива и воздуха, что дает более полное сгорание топливной смеси.   Но существует небольшая разница между форсунками для бензиновых и дизельных систем, заключающаяся в рабочем давлении в топливной магистрали. В двигателях, работающих на бензине, современные бензонасосы создают давление в 1 — 2 атмосферы, а в "дизелях", специальные топливные насосы высокого давления, нагнетают дизельное топливо до давления в сотни атмосфер.

 Далее пройдемся по типам форсунок, отличающиеся по принципу работы клапанов.

 Механические форсунки

 Механическая форсунка отличается простотой и надежностью конструкции, используется в автомобильном производстве несколько десятилетий. Ее принцип работы основан на открытии клапана при достижении определенного давления. Конструкция форсунки представляет собой корпус, сопло, и подпружиненная игла, закрывающая доступ топлива к соплу. При достижении определенного давления в камере с топливом, нагнетающегося топливным насосом высокого давления — игла приподнимается, и дает доступ скопившемуся топливу к соплу. При резком падении давления в камере форсунки, игла снова перекрывает форсунку. На фото: Механические форсунки дизельного мотора  Данная конструкция позволяет использовать форсунки на самых простых дизельных моторах, но требования экономичности и экологичности двигателей повышаются с каждым годом. Это вынуждает производителей отказываться от данной конструкции, как неспособной дать большего контроля над процессом смешивания топливной смеси.

 Электромагнитные форсунки

На фото: Электромагнитные форсунки дизельного мотора Многие современные и недорогие бензиновые двигатели оснащаются электромагнитными форсунками. Хоть конструкция не менее вынослива предыдущей, но она не приспособлена для работы с высоким давлением дизельных систем. Как становится понятным из названия, форсунка имеет похожую конструкцию с механической, только имеет электромагнит, поднимающий запорную иглу при сигнале от блока управления. Данная конструкция позволяет более точно регулировать момент подачи распыленного бензина в цилиндры, и позволяют добиться лучших показателей от силового агрегата.   

 Электрогидравлические форсунки

 Данный тип форсунок объединил две предыдущие технологии, и полностью приспособлен к использованию на "дизелях". Большое давление в топливной системе, уравнивается тем, что давление на иглу происходит сверху и снизу. Тем самым, в верхней камере и в нижней образуется одинаковое давление. Но в нижнюю камеру, топливо попадает через узкий канал, увеличивая время на уравновешивание давления в двух камерах. На фото: Электрогидравлические форсунки дизельного мотора  При срабатывании электромагнитного клапана, из-за равного давления - большая мощность не требуется, игла открывает доступ к соплу и позволяет топливу из нижней камеры поступить в цилиндр. Но верхняя камера напрямую соединена с топливной магистралью и быстро заполняется, увеличивая давление на иглу. После закрытия, нижняя камера наполняется топливом через узкий канал, и давление уравнивается.  Форсунки показали себя надежным механизмом, эффективным при использовании на любых двигателях, но применяется на современных дизельных двигателях. Так как, на бензиновых системах достаточно и электромагнитных форсунок. Кроме этого, электрогидравлические форсунки применяются в двигателях с системой непосредственного впрыска топлива в цилиндры.

 Пьезоэлектрические форсунки

 Пьезоэлектрические форсунки — это самое современное изобретение, применяющееся на массовом производстве современных дизельных моторах, оснащенных системой непосредственного впрыска в цилиндры. По принципу работы. Они полностью повторяют электрогидравлические форсунки, за единственным исключением — в качестве привода клапана используется не электромагнит, а пьезоэлектрический кристалл. На фото: Пьезоэлектрические форсунки дизельного мотора  Уже давно известен эффект, при котором, некоторые кристаллы способны менять свою форму под воздействием электрического разряда. Этот же эффект наблюдается и в обратную сторону. Если воздействовать на такой кристалл механическим способом — то вырабатывается электрический разряд. При конструировании, были использованы кристаллы, способные увеличивать свою длину под воздействием электричества, приводя в действие механизмы клапана в форсунке.

 Основным преимуществом новой технологии, стала быстрота срабатывания клапана, что позволило производить многократный впрыск за один такт. Современные системы способны срабатывать до девяти раз за один такт. Это значительно улучшило качество топливной смеси, и позволяет еще больше улучшить характеристики дизельных агрегатов.

 Но к сожалению, даже современные технологии не застрахованы от поломок, а новые форсунки данного типа обходятся потребителю в круглую сумму. Поэтому, ремонт пьезоэлектрических форсунок — это целесообразное решение, а для ознакомления с ремонтными мастерскими, можно посетить данный сайт www.spbparts.ru.

carsweek.ru

что это такое в автомобиле? :: SYL.ru

Двигатель внутреннего сгорания – весьма сложный и технологичный агрегат. С годами его конструкция совершенствуется, появляются новые системы и механизмы. Еще недавно на улицах можно было встретить карбюраторные автомобили. Сейчас даже «девятки» ездят на инжекторе. Считается, что это более современная система питания, которая позволяет увеличить производительность силового агрегата и снизить расход топлива. Не каждый знает, как работает инжектор. Что это такое, из чего состоит — узнаем из данного материала. Также рассмотрим особенности данной конструкции и принципы ее работы.

Характеристика

Название происходит от английского слова Inject, что дословно переводится как «впрыскивать». Что это такое – инжектор?

Это специальная форсунка, что устанавливается на двигатель внутреннего сгорания и является частью его системы питания, более усовершенствованный аналог карбюратора. Основная задача клапана инжектора – это распыление топливно-воздушной смеси в камере сгорания.Впервые такая система была внедрена в начале 50-х годов на двухтактном двигателе купе Goliath 700. Спустя небольшое время начала появляться на «Мерседесах» (в том числе на модели 300 SL). Однако массовое вытеснение карбюраторов произошло лишь в 70-х годах. Немецкие производители начали использовать механический инжектор (также известный как «К-Джетроник»). С годами система получила электронное управление.

Инжектор на ВАЗе

До автомобилей ВАЗ он добрался лишь в нулевых годах. Первым автомобилем с таким мотором стала отечественная «десятка». Далее производитель начал устанавливать инжектор на ВАЗ-2114, 21099 и прочие модели. Эра карбюраторов прекратила свое существование.

Устройство инжектора

Если рассматривать саму форсунку, то она состоит из нескольких элементов:

  • Фильтра тонкой очистки.
  • Нажимной пружины.
  • Электромагнита.
  • Коннектора.
  • Обмотки электромагнита.
  • Резиновых уплотнителей.
  • Иглы-клапана.
  • Защитного кожуха.

Находится она между топливной рейкой и впускным коллектором. Кроме этого, форсунка взаимодействует со следующими деталями:

  • Топливным насосом (погружного типа, с электрическим приводом).
  • Регулятором давления.
  • Электронным блоком (основной управляющий элемент).
  • Различными датчиками (температуры ДВС и концентрации СО в газах).

В зависимости от типа, инжектор (что это такое, мы уже знаем) может осуществлять подачу топлива напрямую в цилиндр либо во впускной коллектор. Последняя схема практиковалась на автомобилях с моновпрыском. Но вскоре автопроизводители перешли на более усовершенствованный, распределенный впрыск. В таком случае для каждого цилиндра стоит своя форсунка.Принцип работы любого инжектора (8-клапанного ВАЗа в том числе) состоит в подаче бензина с воздухом через специальный клапан. А далее эта смесь поджигается свечей в камере, и поршень производит полезную работу.

Типы распределенного впрыска

Существует несколько способов подачи топлива на автомобилях с распределенным впрыском:

  • Одновременный. В таком случае все инжекторы одновременно подают порцию бензина.
  • Парно-параллельный. Клапан форсунок открывается парно. Так, одна открывается перед выпуском, другая – перед впрыском.
  • Фазированный. В данном случае клапан инжектора открывается перед тактом впрыска.
  • Прямой. Здесь подача смеси осуществляется прямо в камеру сгорания.

Чтобы состоялся впрыск, необходимо обеспечить в конструкции соответствующее давление. Его вырабатывает погружной электрический бензонасос. Находится он в баке. А количество подаваемого топлива и момент открытия клапана регулируются электронным блоком управления и датчиками, считывающими необходимую информацию.На современных авто работа инжектора (2110 ВАЗ — не исключение) зависит от установленной в ЭБУ программы. Она может быть «залита» нештатно. Если речь идет об отечественных ВАЗах, то это «Январь» (обычно версии 5,1). Для чего это делается? Перепрошивка электронного блока позволяет более рационально использовать топливо и энергию для работы и движения автомобиля. В результате инжектор на 8 клапанов работает не хуже, чем 16-клапанный.

О вспомогательных элементах

Одного блока управления недостаточно для корректной работы инжектора. Поэтому такие авто оснащаются дополнительно каталитическим нейтрализатором и лямбда-зондом. Для чего нужен первый элемент? Он необходим для дожигания несгоревшего бензина, который вылетает из камеры вместе с отработавшими газами (последние также фильтруются, проходя сквозь соты внутри). Ресурс катализатора составляет около 120 тысяч километров. Часто соты элемента оплавляются, и газы не в состоянии пройти через них в полной мере. Это происходит из-за обогащенной смеси, которую подает инжектор. Что это такое? Данная смесь имеет большую концентрацию топлива в себе, нежели положено нормой. Ввиду этого часть бензина догорает в выпускной системе.Лямбда-зонд тоже взаимодействует с инжектором. Что это такое? Это датчик, который измеряет концентрацию кислорода в отработавших газах. Устанавливается он в выхлопной системе. На основании показаний лямбды блок определяет, в какой пропорции готовить смесь инжектору. В идеале значение должно составлять около единицы. Если показания не соответствуют норме, смесь будет богатой или бедной. В обоих случаях это вредно для двигателя.

Неисправности

Существуют ли неисправности у инжектора? Несмотря на свою технологичность, эта система тоже имеет свои слабые места. Так, инжектор сильно подвержен загрязнениям. Он плохо «переваривает» бензин сомнительного происхождения. Часть отложений остается внутри форсунки. Это происходит при испарении топлива после выключения ДВС. Так, форсунка остается все еще «мокрой». Пары бензина испаряются, а более тяжелые фракции остаются внутри. Они не в состоянии пройти через сетку, из-за чего форсунка начинает лить, а не распылять топливо. Это заметно при работе силового агрегата. Мотор начинает троить, не держит обороты, а машина плохо идет на разгон.

Можно ли вернуть нормальную работу инжектора? Для этого необходимо произвести его чистку. Процесс выполняется двумя способами:

  • На месте, не снимая форсунки. В данном случае используется специальная присадка в бак.

Она смешивается с топливом и по идее разжижает грязь на сетке. Но, как показывает практика, результат от такого применения оставляет желать лучшего. Вдобавок, можно повредить резиновые элементы системы и насос, поскольку присадка содержит в себе много химии и весьма агрессивна.

  • Со снятием и разборкой. Это более эффективный метод. Но такую чистку лучше производить на стенде. В последнее время популярной стала ультразвуковая чистка инжектора. Как отмечают отзывы, она весьма эффективна. С инжектора удаляется вся грязь и ненужный налет.

Протекание форсунок

Перечисляя неисправности, стоит отметить такую вещь, как протекание форсунок. Инжектор становится негерметичным ввиду износа седла клапана. Это происходит на пробеге за 200 тысяч. Также форсунка течет из-за попадания нагара между седлом или иглой. В результате клапан не в состоянии полностью закрыться, и часть топлива проникает в камеру сгорания. Это сопровождается повышенным расходом топлива, неприятным запахом выхлопа и падением мощности двигателя.

Какой инжектор выбрать?

Если предстоит покупка подержанного авто, стоит поинтересоваться, какой впрыск у данного двигателя. Много автомобилей 90-х оснащены единой форсункой. Это так называемый моновпрыск. Особых проблем он не вызывает, но при возможности стоит выбирать авто с распределенным впрыском. Такая система более надежная и простая в ремонте. Какой инжектор выбирать не стоит, так это механический с приставкой «Джетроник». Им укомплектовывали «Мерседесы» в 80-х и начале 90-х годов. Систему очень трудно настроить. Некоторые даже производят замену механического инжектора на электронный. Но стоит это около 400 долларов. Поэтому если и выбирать автомобиль с инжектором, то только с распределенным впрыском, где для каждого цилиндра предусмотрена своя форсунка с электронным управлением.

Заключение

Итак, мы выяснили, что такое инжектор, как он работает и в чем его особенности. Система весьма технологична и позволяет производить более точное смесеобразование и равномерное распыление бензина, нежели в карбюраторе. При использовании качественного топлива инжектор прослужит очень долго. Система не требует каких-либо настроек и регулировок, как карбюратор. Вдобавок на том же полуторалитровом моторе можно получить больше крутящего момента и снизить расход. Поэтому такая система обрела столь широкую популярность и признание среди автомобилистов.

www.syl.ru

Форсунка - это... Что такое Форсунка?

Типичная топливная электромеханическая форсунка в виде электромагнитного клапана с тянущим приводом

Форсунка, инжектор — механический распылитель жидкости или газа.

Используется для распыления топлива (мазута, дизельного топлива, бензина), например в инжекторных системах подачи топлива, осуществляют распыление за счёт высокого давления топлива (несколько атмосфер для бензина и сотни — тысячи атмосфер для дизельного).

В форсунках для мойки автомобилей используется давление 100—200 бар.

Была изобретена Владимиром Григорьевичем Шуховым.

Конструкция

Наиболее важным элементом форсунки является сопло.

Как правило, форсунка состоит из одного, реже двух каналов. По первому на выход подается распыляемая жидкость, по второму жидкость, пар, газ, который служит для распыления первой жидкости. Чистая, качественная форсунка даёт конусообразный распыл, а факел получается ровный и непрерывистый.

Основные характеристики

  • динамический диапазон работы и минимальная цикловая подача топлива
  • время открытия и закрытия (лаг) форсунки
  • угол конуса распыливания и дальнобойность факела топлива
  • мелкость распыливания и распределения топлива в факел

Виды форсунок

  • электромагнитные
  • пьезоэлектрические
  • гидравлические

Форсунка дизельного двигателя

Устройство форсунки автомобиля КрАЗ — 255:

  • Корпус.
  • Гайка распылителя.
  • Распылитель.
  • Игла.
  • Уплотнительные шайбы.
  • Штифт.
  • Шток.
  • Тарелка.
  • Пружина.
  • Регулировочный винт.
  • Гайка.
  • Контргайка.
  • Колпачок.
  • Штуцер.
  • Втулка.
  • Фильтр.
  • Уплотнитель штуцера.

Принцип действия форсунки автомобиля КрАЗ — 255:

Топливо поступает под давлением в кольцевую камеру, образованную между корпусом распылителя и иглой. За счёт давления топлива игла поднимается и сжимает пружину, при этом открываются сопла распылителя, и через них топливо впрыскивается в цилиндр. При снижении давления игла опускается за счёт пружины и собственной массы, закрывает сопла, прекращая впрыск топлива (его давление зависит от сжатия пружины регулировочным винтом).

Ссылки

См. также

Число Воббе

dikc.academic.ru

Топливная форсунка. Назначение, устройство, принцип работы

Форсунка — это элемент системы впрыска, предназначенный для дозированной подачи топлива, его распыления в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси.

Форсунки используются 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:

  • электромагнитные форсунки
  • электрогидравлические форсунки
  • пьезоэлектрические

Общий вид форсунки системы «коммон рейл» фирмы «Бош» показан на рисунке.

Рис. Разрез электрогидравлической форсунки фирмы 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

Форсунка состоит из:

  • электромагнита 11
  • якоря электромагнита 10
  • маленького шарикового управляющего клапана 8
  • запорной иглы 2
  • распылителя 3
  • поршня управляющего клапана 5
  • подпружиненного штока 9

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 «Коммон Рейл» электромагнит при давлении 1350 … 1800 кгс/см2 не в состоянии поднять за­порную иглу, поэтому используется принцип гидроусиления.

Рис. Принцип действия электрогидравлической форсунки:а – форсунка в закрытом состоянии; b – форсунка в открытом состоянии; c – фаза закрытия форсунки

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 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.

Рис. Аварийный ограничитель подачи топлива через форсунку

В системах «коммон рейл» первых поколений общее количество горючей смеси, впрыскиваемой в цилиндр, разделялось на предварительное и основное. Однако более гармоничной является такая схема сгорания, когда во время одного рабочего такта горючая смесь будет разделена на возможно большее количество частей. До сих пор добиться этого было невозможно по причине инерционности традиционных форсунок с электромагнитным управлением.

Одним из путей совершенствования системы «коммон рейл» является увеличение быстродействия открытия форсунки. Минимальное время открытия форсунки для электромагнита с подвижным сердечником составляет 0,5 мс, что не позволяет оперативно изменять подачу топлива. Для более быстрого срабатывания форсунки в настоящее время применяется пьезокерамическая форсунка, которая работает вчетверо быстрее.

Известно, что при подаче электрического напряжения на пьезокерамическую пластинку она на несколько микрон изменяет свою толщину.

Пьезоэлемент, являющийся исполнительным элементом форсунки, 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.

Рис. 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.

Электрогидравлическая форсунка с пьезоэлементом показана на. 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. Разрез пьезоэлектрогидравличе­ской форсунки: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 пьезо-электрического элемента за один рабочий такт друг за другом производятся несколько впрысков.

Рис. Принцип работы 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. Характер процесса двойного впрыска показан на рисунке:

Рис. График процесса двойного впрыска и характер распыления топлива

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 «послевпрыскивания».

Рис. Характер протекания процесса многоступенчатого впрыска

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 Common Rail и форсунки.

Другим направлением форсунок фирмы 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.

ustroistvo-avtomobilya.ru