Пристрій і принцип роботи
Паливо подається до форсунки під певним (залежним від режиму роботи двигуна) тиском. Електричні імпульси, що надходять на електромагніт форсунки від блоку управління, пускають у хід голчастий клапан, що відкриває і закриває канал форсунки. Кількість розпорошується палива пропорційно тривалості імпульсу, що задається блоком управління. Форма і напрямок розпорошується факела грають істотну роль в процесі сумішоутворення і визначаються кількістю і розташуванням розпилювальних отворів.
Розташування, класифікація і маркування форсунок
центральний впорскування - До загального впускний трубопровід паливо впорскується однієї споживання газу (або двома як на Хонді), яка встановлюється перед дросельною заслінкою, В місці, де "повинен стояти карбюратор", і характеризується низьким опором обмотки електромагніту (до 4-5 Ом) .Распределённий уприскування - Окремі форсунки здійснюють впорскування палива у впускні трубопроводи кожного циліндра. Вони розташовуються біля основи впускних трубопроводів (у корпуса головки блоку циліндрів) і відрізняються відносно високим опором обмоток електромагнітів (до 12-16 Ом). Або меншим, але з додатковим блоком опорів. На деяких автомобілях останнього покоління паливо подається безпосередньо в камеру згоряння (безпосереднє уприскування). Форсунки таких двигунів відрізняються високою робочою напругою електромагніту (до 100 В) .У маркування форсунок може відображатися фабричний (торгова) марка або назва; каталоговий номер або найменування; номер серії.
Основні ознаки та причини несправності форсунок
Стан форсунок істотно впливає на роботу двигуна. Основними ознаками їх несправності бувають: недостатня потужність, що розвивається двигуном; ривки і провали при збільшенні навантаження на двигун; нестійка робота на малих обертах; підвищена токсичність відпрацьованих газів. Найбільш поширеною несправністю форсунок є їх забруднення. Вони розташовані в зоні впливу високих температур. Наслідок цього - закоксовиваніє містяться в паливі (особливо низькоякісному) смолами, освіту на форсунки твердих відкладень, що перекривають (частково або повністю) розпилювальні отвори і порушують герметичність голчастого клапана. Крім того, загальне забруднення елементів паливної системи (бака, трубопроводів, фільтра і т.д.) призводить до засмічення частинками шламу каналів і фільтра форсунки. Основним способом відновлення нормальної працездатності форсунок є їх промивка.
промивання форсунок
Ця операція має на увазі видалення (вимивання) накопичених забруднень з системи. До основних способів промивання форсунок відносяться: промивка спеціальними присадками до палива; промивка без демонтажу форсунок з двигуна за допомогою спеціальної установки; промивка на ультразвуковому стенді з демонтажем форсунок з двигуна. Промивання за допомогою присадок до палива відрізняється простотою і полягає в періодичному (кожні 2-3 тис.км) додаванні в паливо спеціальних препаратів. Це дозволяє промивати не тільки самі форсунки, а й всю паливну систему. даний спосіб ефективний при регулярному видаленні невеликих забруднень і носить, швидше, профілактичний характер. Увага! Видалення застарілих відкладень подібним методом може привести до прямо протилежного результату: велика кількість шламу, змитого миючою присадкою зі стінок паливної системи, засмічує трубопровід, паливний фільтр, А іноді і самі форсунки, остаточно виводячи їх з ладу. Промивання форсунок за допомогою спеціальної установки без їх демонтажу полягає в роботі двигуна на спеціальному промивають паливі (сольвенті). Для цього відключається штатний паливний насос автомобіля і магістраль зливу палива в бак (обратка), а паливопровід системи упорскування з'єднується з установкою, що має резервуар з сольвентом, який під тиском подається на форсунки. Процес ділиться на кілька етапів. Спочатку двигун працює протягом 15 хвилин в режимі холостого ходу. Потім його зупиняють на 15 хвилин для розм'якшення особливо стійких відкладень. Потім двигун знову запускається і працює 15 хвилин в режимі періодичного збільшення оборотів до їх максимального числа. Заключним етапом промивання є відновлення з'єднань штатних топливопроводов і робота двигуна на бензині протягом 30 хвилин. Подібну промивку рекомендується проводити через кожні 15-20 тис. Км пробігу. Промивання на ультразвуковому стенді з демонтажем форсунок застосовується як крайній захід для видалення великих затверділих відкладень, коли перші два способи не призводять до бажаних результатів. Принцип дії таких стендів заснований на руйнуванні відкладень зануреної в спеціальний миючий склад форсунки за допомогою ультразвуку. Крім того, стенди, як правило, дозволяють точно оцінити продуктивність і якість розпилу форсунки.
Намагайтеся уникати заправок паливом на сумнівних АЗС. Використання якісного бензину продовжить термін служби інжектора. Дотримуйтесь рекомендовані терміни заміни паливного фільтра
23.01.2013 в 3:01
Форсунка має ще одну назву – інжектор. Призначена вона для подачі палива певними дозами, розпилення палива в камері, що здійснює згоряння і освіту паливно-повітряної суміші.
Форсунка встановлюється на бензинових і дизельних двигунах. В наразі використовуються форсунки з електронним управлінням вприскування.
Конструкція і принцип роботи
Форсунки розрізняються за способом уприскування і діляться на:
– електромагнітні;
– електрогідравлічні;
– п'єзоелектричні.
Електромагнітна форсунка встановлюється на бензинові двигуни, не є винятком і двигун з безпосереднім уприскуванням. Конструктивно форсунка досить проста і складається з електромагнітного клапана з голкою і сопла.
Даний тип форсунки здійснює початок роботи з надходженням напруги на обмотку збудження клапана згідно закладеному алгоритму в електронний блок керування. При наявності напруги створюється електромагнітне поле, яке долає зусилля пружини, і затягує якір з голкою, тим самим звільняє сопло. Здійснюється уприскування палива. Після зникнення напруги пружинний механізм повертає голку форсунки на місце.
Електрогідравлічна форсунка встановлюється на дизельні двигуни, не є винятком і двигун з уприскуванням Common Rail. У конструкцію даного типу форсунки входить камера управління, електромагнітний клапан, зливний і впускний дроселі.
Принцип, при якому здійснюється робота даної форсунки, – використання тиску палива. Початкове положення форсунки: електромагнітний клапан знеструмлений і є закритим, голка форсунки притискається до сідла силою, яка дорівнює тиску палива на поршень, який знаходиться в камері управління. Електронний блок управління дає команду, спрацьовує електромагнітний клапан і відкривається зливний дросель. Паливо, яке знаходилося в камері управління, через дросель випливає в зливну магістраль. Але впускний дросель не дозволяє вирівняти швидко тиск у впускний магістралі і камері управління. При постійному тиску палива на голку і зменшуваному тиску на поршень здійснюється підняття голки, після чого відбувається вприскування палива.
Пьезофорсунками встановлюється на дизельні двигуни з Common Rail. Даний тип форсунки є найдосконалішим пристроєм.
Головними перевагами даного типу форсунки є: швидкість спрацьовування, яка швидше в 4 рази, ніж електромагнітний клапан, що дає можливість використовувати багаторазовий уприскування за один цикл, і при цьому зберігається точне дозування палива.
Дані переваги перед іншими видами форсунок з'явилися завдяки п'єзоефект в управлінні форсунки, який заснований на зміні довжини пьезокристалла під впливом напруги. Конструкція пьезофорсунками заснована на п'єзоелементі, штовхачі, перемикачі клапана і голці.
форсунка - це елемент системи упорскування, призначений для дозованої подачі палива, його розпилення в камері згоряння ( впускному колекторі) І утворення паливно-повітряної суміші.
Форсунки використовуються в системах упорскування як бензинових, так і дизельних двигунів. на сучасних двигунах встановлюються форсунки з електронним управлінням вприскування.
Залежно від способу здійснення уприскування розрізняють:
електромагнітні форсунки
електрогідравлічні форсунки
п'єзоелектричні
Загальний вигляд форсунки системи «Коммон рейл» фірми «Бош» показаний на малюнку.
Мал. Розріз електрогідравлічною форсунки фірми Бош:
1 - відвідний дросель; 2 - голка; 3 - розпилювач; 4 - пружина замикання голки; 5 - поршень керуючого клапана; 6 - втулка поршня; 7 - підвідний дросель; 8 - кульковий керуючий клапан; 9 - шток; 10 - якір; 11 - електромагніт; 12 - пружина клапана
Форсунка складається з:
електромагніту 11
якоря електромагніту 10
маленького кулькового керуючого клапана 8
запірної голки 2
розпилювача 3
поршня керуючого клапана 5
подпружиненного штока 9
Шарик клапана притискається до сідла із зусиллям пружини і електромагніту. Сила пружини розрахована на тиск до 100 кг / см2, що значно нижче тиску в лінії високого тиску (250 ... 1800 кг / см2), тому тільки при додатку зусилля електромагніта кульковий клапан не відійде від сідла, відокремлюючи акумулятор від лінії зливу. Голка розпилювача форсунки в неробочому стані притискається до сідла пружиною розпилювача - це запобігає потраплянню повітря в форсунку при пуску двигуна.
На відміну від бензинових електромеханічних форсунок, в форсунках «Коммон Рейл» електромагніт при тиску 1 350 ... 1800 кгс / см2 не в змозі підняти запірну голку, тому використовується принцип гидроусиления.
Мал. Принцип дії електрогідравлічною форсунки:
а - форсунка в закритому стані; b - форсунка у відкритому стані; c - фаза закриття форсунки
При створенні тиску в акумуляторі, воно діє як на конусну поверхню голки, так і на поршень керуючого клапана 5. Оскільки площа робочої поверхні поршня на 50% більше площі конусної поверхні голки, голка розпилювача продовжує притискатися до сідла.
При подачі напруги від блоку управління на електромагніт 11, шток 9 якоря штока піднімається і відкривається кульковий керуючий клапан 8. Тиск у камері управління 7 падає в результаті відкриття дросельного отвору і паливо пропускається із зони над поршнем керуючого клапана в зону зливу. Тиск на поршень керуючого клапана падає, так як підбиває дросельний отвір керуючого клапана має менший перетин ніж відводить. Запірна голка 2 при цьому під дією високого тиску в кишені розпилювача 3 відкривається. Кількість палива, що подається залежить від часу подачі напруги в електромагніт 11, а значить від часу відкриття кулькового керуючого клапана 8. У разі припинення подачі напруги на електромагніт 11, якір під дією пружини опускається вниз, при цьому кульковий керуючий клапан закривається, тиск у камері управління відновлюється через спеціальний жиклер. Під дією тиску палива на поршень керуючого клапана 5, що має діаметр більше діаметру голки, остання закривається.
На вході палива в форсунку встановлений аварійний обмежувач подачі палива. Він запобігає спорожнення акумулятора через форсунку з зависла голкою або клапаном управління, а також пошкодження відповідного циліндра дизеля. У ньому використовується принцип виникнення різниці тисків по обидві сторони від клапана 1 при проходженні палива через його жиклери 2. Перетин жиклерів, затягування пружини 3 і діаметр клапана підібрані по максимальної тривалості і витраті, тобто подачі палива.
Мал. Аварійний обмежувач подачі палива через форсунку
У системах «Коммон рейл» перших поколінь загальна кількість горючої суміші, Що впорскується в циліндр, поділялося на попереднє і основне. Однак більш гармонійним є така схема згоряння, коли під час одного робочого такту горюча суміш буде розділена на якомога більшу кількість частин. До сих пір домогтися цього було неможливо через інерційності традиційних форсунок з електромагнітним керуванням.
Одним із шляхів вдосконалення системи «Коммон рейл» є збільшення швидкодії відкриття форсунки. Мінімальний час відкриття форсунки для електромагніту з рухомим сердечником становить 0,5 мс, що не дозволяє оперативно змінювати подачу палива. Для більш швидкого спрацьовування форсунки в даний час застосовується п'єзокерамічним форсунка, яка працює вчетверо швидше.
Відомо, що при подачі електричної напруги на п'єзокерамічних платівку вона на кілька мікронів змінює свою товщину.
П'єзоелемент, який є виконавчим елементом форсунки, являє собою паралелепіпед довжиною 30 ... 40 мм, що складається з спечених між собою 300 керамічних пластинок (кристалів), розширюється на 80 мкм всього за 0,1 мс, чого достатньо щоб впливати на голку форсунки із зусиллям 6300 Н . При цьому для управління п'єзоелементом використовують напругу бортовий мережі автомобіля.
Мал. п'єзоелемент
Для посилення п'єзоефекту в кераміку додають палладиум і цирконій. П'єзоелемент споживає енергію тільки при подачі напруги і регенерує її при виключенні напруги, таким чином, будучи регенератором енергії.
Використання пьезоелемента, крім швидкості спрацьовування, забезпечує більшу силу відкриття клапана скидання тиску над голкою форсунки і високу точність ходу для швидкого скидання тиску подачі палива.
Електрогідравлічна форсунка з п'єзоелементом показана на. Основними складовими форсунки є модуль виконавчого елемента, що складається з п'єзоелектричного елемента і його складових, модуль плунжера, що складається з поршнів, амортизатора тиску і пружини, клапан перемикання, голка. Для остаточного очищення палива застосовується спеціальний стрижневою фільтр.
Мал. Розріз пьезоелектрогідравліческой форсунки:
1 - патрубок рециркуляції; 2 - електричний роз'єм; 3 - стрижневий фільтр; 4 - корпус форсунки; 5 - пьезоелектрічесій елемент; 6 - пов'язаний поршень; 7 - поршень клапана; 8 - клапан перемикання; 9 - голка форсунки; 10 - амортизатор тиску
Збільшення довжини модуля виконавчого елемента перетворюється модулем з'єднувача в гідравлічний тиск і переміщення, що впливають на клапан перемикання. Модуль плунжера діє як гідравлічний циліндр. На нього постійно впливає тиск подачі палива 10 кгс / см2 через редукційний клапан в зворотній магістралі.
Паливо виконує роль амортизатора тиску між плунжером з'єднувача випускного дроселя 8 і плунжером клапана 5 в модулі плунжера. З пустого закритого інжектора (присутній повітря) повітря видаляється при стартерном пуску двигуна (з частотою обертання валу стартера). Крім цього, інжектор наповнюється паливом, що подається зануреним в паливному баку насосом, проходить через керований зворотній клапан проти напрямку потоку палива.
Клапан перемикання складається з пластини клапана, плунжера клапана 5, пружини клапана і пластини дроселя 3. Паливо під тиском протікає через впускний дросель 4 в пластині дроселя до голки форсунки і в камеру над голкою форсунки. Завдяки цьому відбувається вирівнювання тиску над і під голкою форсунки. Голка форсунки утримується в закритому положенні силою пружини форсунки. При натиску плунжера клапана 5 відкривається канал випускного дроселя і паливо під тиском витікає через випускний дросель 8 більшого розміру, Розташований над голкою форсунки. Паливо під тиском піднімає голку форсунки, в результаті чого відбувається вприскування. Завдяки швидким командам на перемикання пьезо-електричного елемента за один робочий такт один за одним виробляються кілька вприськов.
Мал. Принцип роботи пьезофорсунками:
1 - голка форсунки; 2 - пружина форсунки; 3 - пластина дроселя; 4 - впускний дросель; 5 - плунжер клапана; 6 - лінія високого тиску; 7 - з'єднувальний елемент; 8 - випускний дросель; а - форсунка закрита; б - форсунка відкрита
Через особливості процесу згоряння, властивих дизельних двигунів з турбонаддувом, для зменшення шуму і зниження викиду оксидів азоту в циліндри двигуна перед уприскуванням основної дози палива подається невелика крапля палива (1 ... 2 мм 3) «пілотний впорскування», яка плавно перетікає в розпорошення решті частини палива. Попередній впорскування дозволяє паливу займатися швидше. Тиск і температура при цьому зростають повільніше ніж при звичайному уприскуванні, Що зменшує «жорсткість» роботи двигуна і його шум з одночасним зниженням викидів окислів азоту. Характер процесу подвійного уприскування показаний на малюнку:
Мал. Графік процесу подвійного уприскування і характер розпилення палива
При холодному двигуні і в режимі, наближеному до холостого ходу, відбувається два попередніх уприскування. При збільшенні навантаження попередні уприскування один за одним припиняються, поки при повному навантаженні двигун не перейде в режим основного вприскування. Обидва додаткових уприскування необхідні для регенерації фільтр сажі.
Завдяки тому, що пьезофорсунками мають набагато менший час спрацьовування, ніж традиційні електромагнітні, стало можливим поділ горючої суміші на кілька окремих мікродоз: після багаторазових попередніх упорскувань дуже невеликих кількостей горючої суміші слідують або основне впорскування, або при необхідності багато так звані «послевприсківанія».
Мал. Характер протікання процесу багатоступінчастого упорскування
Час між попередніми уприскуванням і основним впорскуванням становить 100 мс. Обсяг палива, що потрапляє в циліндр в момент кожного попереднього впорскування, становить 1,5 мм 3. Це робиться для рівномірного розподілу тиску в камері згоряння і, відповідно, зменшення шуму, створюваного в процесі згоряння. Після впорскування, в свою чергу, служать для зниження токсичності відпрацьованих газів. Якщо в кінці циклу згоряння зробити ще одне впорскування в циліндр, то які частинки згорають краще. Крім того, в разі, коли у впускний системі встановлено фільтр для уловлювання незгорілих частинок, така технологія за рахунок високої температури сприяє його очищенню. Це особливо актуально для двигунів з великим робочим об'ємом.
Більш того, зараз стало можливим використовувати до семи тактів вприскування замість трьох за один робочий процес. Завдяки цьому з'являються нові можливості для збільшення номінальної потужності двигуна і ще більш точного контролю за складом відпрацьованих газів.
Нове покоління форсунок дозволяє регулювати не тільки кількість уприскування за часом і його фази, але і управляти підйомом голки, що дозволяє більш чітко керувати процесом уприскування.
В даний час виробники дизельної паливної апаратури, Наприклад фірма Бош, розробила системи Common Rail з тиском уприскування до 2500 кгс / см2. У цих системах форсунка відрізняється від традиційної тим, що максимальний тиск створюється не гидроаккумуляторе, а в самій форсунці. Вона забезпечена мініатюрним гідропідсилювачем тиску і двома електромагнітними клапанами, Що дозволяють варіювати момент уприскування і кількість палива в межах одного робочого циклу. Таким чином, тут поєднані принципи роботи Common Rail і форсунки.
Паливна форсунка зараз стала невід'ємною частиною паливної системи багатьох сучасних автомобілів. Подібні пристосування почали ставити в 30-х роках 20 століття на авіамотори, а пізніше на гоночні автомобілі. Більш широке поширення в автомобілебудуванні вони отримали не так давно, тільки в 70-80-х роках 20 століття. Причиною широкого використання форсунок стали паливна криза і підвищена увага до збереження навколишнього середовища.
До 70-80-х років 20 століття для досягнення більшої потужності двигунів транспортних засобів поширене було навмисне переобогащение повітряно-паливної суміші. Звичайно, це мало свій ефект і транспортні засоби ставали більш спритними. Але ця спритність збільшувала витрати палива і приводила до надлишку продуктів горіння в вихлопних газах. Щоб вирішити ці проблеми, потрібно було доопрацювати конструкцію паливної автомобільної системи. Це і призвело до використання паливних форсунок в автомобілебудуванні. Спочатку почали ставити системи з однієї споживання газу (моновприск), а пізніше - системи розподіленого упорскування палива. Перша електромагнітна форсунка з електронний управлінням вприскування з'явилася в 1967 році. Вона виробляла подачу палива в камеру згоряння через рівні проміжки часу.
1. Що таке електромагнітна форсунка.
Форсунка або, як її іноді називають, - це елемент рухової системи автомобіля, який призначається для дозування подачі і розпилення палива в камеру згоряння двигуна, а також для формування повітряно-паливної суміші. Крім того, форсунки виконують функцію герметизації камери згоряння двигуна.
Форсунки ставлять в більшій мірі на бензинові двигуни (навіть на ті, що обладнані системою безпосереднього вприскування). Але зустрічаються і дизельні двигуни з Розпилення палива відбувається за рахунок високого рівня тиску, створюваного форсунками. Для бензину достатньо кількох атмосфер, а для дизельного палива необхідні сотні і тисячі атмосфер (тільки при такому тиску дизельне паливо набуває необхідні параметри).
Розрізняють три основних види паливних форсунок:
- Електромагнітні форсунки.
П'єзоелектричні форсунки.
Електрогідравлічні форсунки.
Зупинимося на першому типі форсунок. Електромагнітна форсунка заснована на роботі електромагніта. Вона починає діяти під час надходження на обмотку збудження клапана деякої напруги відповідно до закладеного алгоритму в Ця обмотка збудження і являє собою якусь копію електромагніту. Якщо порівняти паливні системи з форсунками і карбюраторні паливні системи, то перші мають як переваги, так і недоліки перед другими.
Переваги паливних форсунок в порівнянні з карбюраторними системами:
1. Точне дозування палива, завдяки чому забезпечується його економну витрату.
2. Токсичність відпрацьованих газів зводитися до мінімуму.
3. потужність автомобільного двигуна з форсунками зростає на 10%.
4. Запустити двигун з форсунками набагато легше незалежно від погоди на вулиці.
5. Форсунки покращують динамічні властивості автомобіля.
6. Чистити і міняти форсунки і інші елементи рухової системи необхідно помітно рідше, ніж в карбюраторних двигунах.
Недоліки паливних форсунок в порівнянні з карбюраторними системами:
1. Для нормальної роботи форсунок паливо повинне бути дуже якісним. Якщо склад палива порушується, то форсунки швидкої вийдуть з ладу.
2. Вартість ремонту або заміни паливних форсунок дуже висока.
З огляду на всі переваги, двигуни з форсунками і отримали таку популярність серед автовиробників.
.png)