Рубрики
Разное

Как работают форсунки: УСТРОЙСТВО ФОРСУНКИ

УСТРОЙСТВО ФОРСУНКИ

 

Форсунка (инжектор), является основным элементом системы впрыска.

Назначение форсунки

Дозированная подача топлива, распыление его в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси. Форсунки нашли свое применение в системах впрыска бензиновых и дизельных двигателей. На современных автомобилях устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.

Виды форсунок

Форсунки различаются в зависимости от способа осуществления впрыска топлива. Давайте рассмотрим основные виды форсунок:

  • Электромагнитные форсунки;
  • Электрогидравлические форсунки;
  • Пьезоэлектрические форсунки.

Устройство электромагнитной форсунки

1 — сетчатый фильтр; 2 — электрический разъем; 3 – пружина; 4 — обмотка возбуждения; 5 — якорь электромагнита; 6 — корпус форсунки; 7 — игла форсунки; 8 – уплотнение; 9 — сопло форсунки.

Электромагнитная форсунка нашла свое применение на бензиновых двигателях, в том числе оборудованных системой непосредственного впрыска. Электромагнитной форсунка имеет простую конструкцию, которая включает электромагнитный клапан с иглой и соплом.

Как работает электромагнитная форсунка

Работа электромагнитной форсунки осуществляется в соответствии с заложенным алгоритмом в электронный блок управления. Электронный блок в определенный момент подает напряжение на обмотку возбуждения клапана. Вследствие этого создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло форсунки, после чего производится впрыск топлива. Когда напряжение исчезает, пружина возвращает иглу форсунки обратно на седло.

Устройство электрогидравлической форсунки

1 — сопло форсунки; 2 – пружина; 3 — камера управления; 4 — сливной дроссель; 5 — якорь электромагнита; 6 — сливной канал; 7 — электрический разъем; 8 — обмотка возбуждения; 9 — штуцер подвода топлива; 10 — впускной дроссель; 11 – поршень; 12 — игла форсунки.

Электрогидравлическая форсунка применяется на дизельных двигателях. Электрогидравлическая форсунка включает электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.

Как работает электрогидравлическая форсунка

Работа электрогидравлической форсунки основана на использовании давления топлива при впрыске. В обычном положении электромагнитный клапан закрыт и игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Давление топлива на иглу меньше давления на поршень, благодаря этому впрыск топлива не происходит.

Когда электронный блок управления дает команду на электромагнитный клапан, открывается сливной дроссель. Топливо вытекает из камеры управления через сливной дроссель в сливную магистраль. Впускной дроссель препятствует выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали, вследствие чего давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу форсунки не изменяется. Игла форсунки поднимается и происходит впрыск топлива.

Устройство пьезоэлектрической форсунки

1 — игла форсунки; 2 – уплотнение; 3 — пружина иглы; 4 — блок дросселей; 5 — переключающий клапан; 6 — пружина клапана; 7 — поршень клапана; 8 — поршень толкателя; 9 – пьезоэлектрический элемент; 10 — сливной канал; 11 — сетчатый фильтр; 12 — электрический разъем; 13 — нагнетательный канал.

Пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка) является самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива в современных автомобилях. Форсунка применяется на дизельных двигателях с системой впрыска Common Rail. Основные преимущества пьезоэлектрической форсунки в точности дозировки и быстроте срабатывания. Благодаря этому пьезофорсунка обеспечивает многократный впрыск на протяжении одного рабочего цикла.

Как работает пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка)

Работа пьезофорсунки основана на изменении длины пьезокристалла при подачи напряжения. Пьезоэлектрическая форсунка состоит из: корпуса, пьезоэлемента, толкателя, переключающего клапана и иглы.

Пьезофорсунка работает по гидравлическому принципу. В обычном положении игла прижата к седлу силой высокого давления топлива. Электронный блок подает электрический сигнал на пьезоэлемент и его длина увеличивается, воздействуя на поршень толкателя, открывает переключающий клапан и топливо поступает в сливную магистраль. Давление над иглой падает, и за счет давления в нижней части игла поднимается, что приводит к впрыску топлива. Количество впрыскиваемого топлива зависит от длительности воздействия на пьезоэлемент и давления топлива в топливной рампе.

Tags:
УСТРОЙСТВО ФОРСУНКИ
Назначение форсунки
Виды форсунок
Устройство электромагнитной форсунки
Устройство электрогидравлической форсунки
Устройство пьезоэлектрической форсунки

Принцип работы форсунки Common Rail

4. 1/5 оценка (8 голосов)

      Форсунки Common Rail связаны с топливным аккумулятором высокого давления  магистралями из толстостенных трубок, способных выдерживать давление до 2 500 бар. Форсунки системы Common Rail по аналогии с форсунками на дизельных двигателях с непосредственным впрыском топлива устанавливаются с зажимными скобами в головке цилиндра. Тем самым допускается возможность установки форсунок указанной системы на дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива без кардинальной модернизации головки блока цилиндров.

Необходимые время начала впрыска и величина подачи топлива (продолжительность впрыска) обеспечиваются открытием электромагнитного клапана каждой форсунки посредством команды от электронного блока управления ДВС, получающего сигналы о положении коленчатого вала и частоты его вращения через соответствующие датчики.  Форсунка состоит из следующих основных функциональных блоков:

  • распылительный узел
  • система гидропривода
  • клапанный узел

Принцип действия форсунки


А – форсунка в состоянии покоя B – форсунка открыта C – форсунка закрыта

1 – обратная топливная магистраль; 2 – катушка электромагнита; 3 – якорь электромагнита; 4 – шарик клапана; 5 – камера управляющего давления; 6 – конус иглы распылителя; 7 – сопловые отверстия распылителя; 8 – дроссельное отверстие отвода топлива; 9 – магистраль высокого давления; 10 – дроссельное отверстие подачи топлива; 11 – мультипликатор;

Форсунка в «состоянии покоя» (Рис А). Топливо подается по магистрали 9 высокого давления (см. рис. А) через подводящий канал к распылителю форсунки, а также через дроссельное отверстие 10 подачи топлива — в камеру 5 управляющего клапана. Через дроссельное отверстие 8 отвода топлива, которое может открываться электромагнитным клапаном, камера соединяется с обратной топливной магистралью 1. При закрытом дроссельном отверстии 8 гидравлическая сила, действующая сверху на мультипликатор 11 управляющего клапана и усилие пружины (ориентировочно, в зависимости от моделей ~30Н), превышает силу давления топлива снизу на конус 6 иглы распылителя. Вследствие этого игла прижимается к седлу распылителя и плотно закрывает сопловые отверстия 7 распылителя. В результате топливо в камеру сгорания не попадает.

Форсунка открыта, процесс впрыска (Рис В). При срабатывании электромагнитного клапана якорь электромагнита сдвигается вверх (на рис. 8), открывая дроссельное отверстие. Соответственно снижаются как давление в камере управляющего клапана, так и гидравлическая сила, действующая на мультипликатор. Под действием давления топлива на конус 6 игла распылителя отходит от седла и топливо через сопловые отверстия 7 впрыскивается в камеру сгорания цилиндра. Применение такого непрямого управления иглой вызвано тем, что непосредственного усилия электромагнитного клапана для быстрого подъема распылителя недостаточно. Также дополнительно для увеличения моментов (уменьшения времени срабатывания) применяются промежуточные вставки между мультипликатором и иглой распылителя — упругие стержни, способные сжиматься-распрямляться. А для исключения явления «отскока» шарика клапана в форсунках применяются демпфирующие устройства.

Форсунка закрывается/ закрыта (Рис. С). После закрытия клапана давление над мультипликатором повышается, вследствие чего он перемещается вниз и через упругий стержень воздействует на иглу распылителя. Благодаря упругому стержню (за счет его распрямления) скорость перемещения иглы увеличивается, а время опускания уменьшается. Игла полностью опускается и перекрывает доступ к сопловым отверстиям распылителя.

Более подробно и наглядно принцип работы форсунки Common Rail описан в анимационном ролике «Как работает форсунка Common Rail», размещенном на сайте нашей компании в разделе «Видеотека».

Как работают дизельные топливные форсунки

Рынок дизельных двигателей продолжает расти из года в год, так как потребность в надежных автомобилях малой и большой грузоподъемности возрастает в основном в странах среднего и третьего мира. По мере совершенствования инфраструктуры во всем мире растет и потребность в надежных рабочих грузовиках. J.D. Power and Associates прогнозирует, что продажи дизельных двигателей увеличатся более чем в три раза в течение следующих 10 лет, что составит более 10% всех продаж автомобилей по сравнению с 3,6% всего 10 лет назад в 2005 году. С 2000 по 2005 год количество регистраций дизельных двигателей увеличилось более чем на 80%. более 550 000 автомобилей. С 2005 по 2015 год это число увеличилось еще на 67%.

Как работают топливные форсунки

Топливные форсунки — это небольшие электрические компоненты, которые используются для подачи топлива через распылитель непосредственно во впускной коллектор перед впускным клапаном в дизельном двигателе. Форсунки дизельного топлива довольно сложны; инжектор имеет фильтр с высокой микронной проницаемостью на верхней входной стороне, который соответствует небольшим отверстиям подкожного размера на дне для распыления дизельного топлива. Дизельное топливо действует как источник смазки для внутренних частей форсунки. Основной причиной неисправности форсунок является наличие воды в топливе. Когда вода в топливе вытесняет смазочные свойства, внутренние детали быстро изнашиваются, и форсунка в целом может довольно быстро выйти из строя.

Форсунки являются чрезвычайно важным компонентом двигателя. Клапан форсунки открывается и закрывается при тех же оборотах, что и дизельный двигатель. Типичная скорость вращения дизельных двигателей в Северной Америке составляет около 1800 об/мин. Это примерно 140 000 оборотов в час! Помимо воды в топливе, форсунки подвергаются воздействию нагара и частиц грязи, попадающих в агрегат через неисправный элемент воздушного фильтра. Тип топлива, качество и используемые присадки также оказывают значительное влияние на ожидаемый срок службы топливной форсунки. ECM (модуль управления двигателем) управляет топливными форсунками в большинстве электрических дизельных двигателей. На дизельные форсунки постоянно подается питание при повороте ключа зажигания независимо от того, провернут ли двигатель. ECM заземляет форсунку, замыкая цепь и вызывая открытие форсунки. ECM после получения информации от различных контрольных датчиков определяет продолжительность времени, в течение которого форсунки должны быть заземлены для впрыска точного количества топлива с учетом требуемой мощности двигателя.

Процесс открытия, закрытия дизельных форсунок и подачи нужного количества топлива происходит за миллисекунды. Включение цикла форсунки в среднем занимает от 1,5 до 5 миллисекунд. Форсунки дизельного топлива бывают разных форм и размеров в зависимости от марки и модели двигателя, а также потребляемой мощности. Автомобильные форсунки немного меньше, чем дизельные двигатели для тяжелых условий эксплуатации, и измеряются в кубических дюймах. Существует два типа дизельных топливных форсунок: первый называется впрыском в корпус дроссельной заслонки, где 1-2 форсунки расположены в самом корпусе дроссельной заслонки в дизельном двигателе и подают дозированное количество распыленного топлива во впускной коллектор. Эта система подачи по существу заряжает впуск, а впускной клапан втягивает топливо в цилиндр двигателя. Вторая система подачи, известная как топливная форсунка с индивидуальным портом, является более новой и более экономичной. Портовый впрыск более эффективен, чем карбюратор, поскольку он адаптируется к плотности воздуха и высоте над уровнем моря и не зависит от вакуума во впускном коллекторе.

При впрыске с дроссельной заслонкой неэффективность возникает, когда в ближайших к форсункам цилиндрах смесь лучше, чем в самых дальних. При портовом впрыске этот недостаток устраняется за счет впрыска одинакового количества топлива в каждый цилиндр двигателя.

Детали форсунки

Каждая топливная форсунка немного отличается, но все они состоят из 15 основных частей, включая фильтр, направляющее кольцо, пружину сердечника, пружину седла, седло, полюсный наконечник, стопор, катушку соленоида, корпус соленоида, кольцо сердечника, сердечник, корпус наконечника распылителя, направляющая и наконечник распылителя. Поток топлива регулируется блоком управления двигателем путем поднятия шарика со своего места. Это позволяет топливу течь через отверстие седла, а затем через неподвижную направляющую пластину с несколькими отверстиями. Направляющая пластина служит для направления распыления топлива. Этот тип инжектора имеет угол распыления от 10 до 15 градусов. Распыление топлива в форсунках этого типа аналогично форсункам дискового типа. Форсунки дискового и шарикового типа по конструкции менее подвержены засорению.

Дизельные топливные форсунки бывают разных форм и размеров, а также условий эксплуатации. В опубликованной здесь статье объясняется разница между OEM, восстановленными, восстановленными и бывшими в употреблении форсунками. Capital Reman Exchange может помочь вам определить, какой тип топливной форсунки подходит для вашего дизельного двигателя.

Метки для этой статьи

Форсунки дизельного топлива

Категории товаров

Uncategorized,

Как топливная форсунка работает внутри двигателя?

То, как вы заботитесь о своем автомобиле, напрямую зависит от того, насколько хорошо вы разбираетесь в различных компонентах, которые делают его современным чудом. К сожалению, одним из наиболее часто сбивающих с толку аспектов современных автомобилей является способ подачи топлива в двигатель. Все мы знаем, насколько это важно, потому что мощность, вырабатываемая двигателем автомобиля, прямо пропорциональна правильному количеству подаваемого в него топлива. В то время как в прошлом автомобили полагались на не очень совершенные карбюраторные механизмы для подачи топлива в двигатель, сегодня все по-другому. Современные автомобили теперь оснащены топливными форсунками для выполнения той же основной задачи. Таким образом, понимание того, как работают топливные форсунки, имеет решающее значение для лучшего ухода за автомобилем.

Основные вопросы подачи топлива в двигатель

Все мы знаем назначение двигателя. Всем также известен тот факт, что воздух и топливо должны быть объединены или смешаны в камере сгорания, чтобы произвести контролируемые взрывы и запустить двигатель. Таким образом, крайне важно, чтобы топливо подавалось в камеру сгорания в очень точном количестве. Слишком много (богатая топливная смесь) и вы рискуете задушить двигатель, затруднить запуск или даже заглохнуть. Слишком мало (худой), и вы также не сможете запустить свой двигатель. Вот почему важно обеспечить камеру сгорания правильным количеством топлива, которое нужно смешать с правильным количеством воздуха.

К сожалению, это непростая задача, потому что существует множество факторов, которые могут повлиять на подачу как воздуха, так и топлива. Это всегда было проблемой в прошлом, особенно среди карбюраторных двигателей. Основная проблема заключалась в том, что один карбюратор должен был снабжать топливом определенное количество цилиндров. Обычно это означало, что в самый дальний от карбюратора цилиндр будет поступать немного меньше топлива, чем в цилиндр, расположенный ближе к карбюратору. Вот почему некоторые старые системы имели сдвоенные карбюраторы для лучшей подачи топлива в двигатель. К сожалению, их было намного сложнее настроить или синхронизировать, и, что хуже всего, они снижали расход топлива.

С учетом этих проблем необходимо было разработать более эффективный механизм для более точных измерений расхода топлива. Здесь на помощь приходят системы впрыска топлива.

Система впрыска топлива

Технически современная система впрыска топлива включает в себя своего рода сенсорный механизм для определения правильного количества топлива, которое необходимо распылить во впускной коллектор двигателя. многообразие. Необходим еще один механизм для подачи или распыления «рассчитанного» количества топлива в каждый цилиндр. Это функция топливных форсунок, которую мы обсудим более подробно в следующем разделе.

Существует два типа систем впрыска топлива, которые обычно соответствуют двум основным типам двигателей, представленных на современном рынке.

Прямой

Конструкция некоторых двигателей требует подачи или распыления топлива непосредственно в камеру сгорания двигателя. Каждый цилиндр уже заполнен сжатым воздухом. Когда распыленное топливо впрыскивается в каждый цилиндр, оно самовоспламеняется. Это справедливо для большинства дизельных двигателей. Мы сказали «большинство», потому что в некоторых конструкциях дизельных двигателей топливо сначала подается в камеру предварительного сгорания, прежде чем оно достигнет цилиндра.

Косвенный

Автомобили, работающие на бензине, оснащены системами непрямого впрыска топлива. Топливо под давлением подается в моторный отсек из топливного бака автомобиля. Топливо под давлением подается во впускной канал или во впускной коллектор, в зависимости от конструкции двигателя. Это позволяет сначала смешивать топливо с воздухом, который проходит через впускное отверстие или коллектор, прежде чем смесь будет нагнетаться в камеру сгорания.

Современные автомобили оснащены многоточечным впрыском топлива. В этой системе каждый цилиндр получает топливо от одной конкретной топливной форсунки. Итак, если у вас 6 цилиндров, вы также можете ожидать 6 топливных форсунок. Именно эта конфигурация 1:1 делает эту систему очень мощной и эффективной, хотя и сложной и дорогой в ремонте. Однако большинство автомобилей имеют систему одноточечного впрыска топлива или даже инжектор на каждые два цилиндра.

Что такое топливные форсунки?

Топливные форсунки — это детали современных автомобильных двигателей, которые прямо или косвенно подают топливо в камеру сгорания двигателя. Эти небольшие электромеханические устройства обычно располагаются под определенным углом, чтобы обеспечить распыление топлива в направлении впускного клапана двигателя или непосредственно в цилиндр.

Как работает механическая топливная форсунка?

Многие путают механическую систему впрыска топлива с карбюратором. Хотя принцип в основном похож, существует большая разница в типе топлива, подаваемого в двигатель. В то время как карбюраторные системы подают топливо под низким давлением из бензобака, механическая топливная форсунка подает топливо под высоким давлением в аккумулятор. Вы можете думать об этом как о временном хранилище для вашего топлива. Затем топливо проходит через распределитель, который обычно рассматривается как дозирующий блок управления системой. Отсюда топливо «распределяется» по каждому цилиндру в нужном количестве и в нужное время.

Поток топлива, впрыскиваемого во впускное отверстие, регулируется заслонкой, расположенной в воздухозаборнике двигателя, поскольку воздух и топливо должны быть смешаны перед поступлением в цилиндр. Когда вы ускоряетесь, заслонка открывается, чтобы увеличить количество воздуха, проходящего через нее. Это также побуждает распределитель топлива увеличивать количество топлива, проталкиваемого через форсунку, для поддержания правильного баланса воздуха и топлива.

Если топливо не впрыскивается во впускное отверстие, клапан внутри топливной форсунки остается закрытым благодаря натяжению пружинного механизма. Когда топливо смешивается с воздухом на входе воздуха, давление топлива открывает этот клапан, позволяя впрыскивать топливо. Вот почему они называют механические топливные форсунки подпружиненными форсунками.

Во время холодного пуска микропроцессор активирует специальную форсунку, которая добавляет в смесь дополнительное топливо для более плавного пуска. После прогрева двигателя подача топлива из форсунки холодного пуска автоматически прекращается. Это отличается от карбюратора, поскольку вам нужно только перекрыть поток воздуха, чтобы создать более богатую смесь.

Как работают электронные топливные форсунки?

Многие современные автомобили оснащены электронными системами впрыска. Их часто обозначают аббревиатурой EFI. По сути, это почти то же самое, что и механические системы впрыска топлива, за исключением того, что они не зависят от количества топлива и напряжения пружины для открытия и закрытия клапана форсунок. У них есть очень сложные мини-компьютеры, называемые электронным блоком управления или ECU. ЭБУ выполняет множество функций, в том числе следующие.

  • Управляет топливной смесью.
  • Управляет скоростью холостого хода.
  • Управляет опережением зажигания.
  • Он управляет фазами газораспределения.

Датчики, измеряющие давление воздуха, температуру воздуха на впуске, положение акселератора, температуру двигателя и частоту вращения двигателя, устанавливаются на двигатель автомобиля. Эти датчики передают информацию в ЭБУ, который обрабатывает эти биты данных для расчета правильного количества топлива, которое должно быть впрыснуто в цилиндры двигателя. Клапаны на топливных форсунках получают входные данные от ECU, поэтому он точно знает, когда открывать, чтобы топливо впрыскивалось во впускное отверстие.

Система настолько эффективна, что все эти сложные процессы — от сбора данных с датчиков до их интеграции на уровне ЭБУ, их обработки и возможного ввода в клапан топливной форсунки — происходят за долю секунды.

По пути ваше топливо из бензобака попадает в топливную рампу благодаря электрическому топливному насосу, который всасывает топливо из бака. Кстати, здесь проявляется еще одно отличие от механических форсунок. Поскольку движение топлива контролируется электроникой, нет необходимости иметь его под высоким давлением. Системе нужно только поддерживать постоянное давление для подачи топлива из бака в рампу.

Топливные форсунки подключены к рейке и, как мы уже упоминали выше, откроют свои клапана только при получении сигнала от ЭБУ. Электронные сигналы от ECU поступают на один из двух контактов на форсунках. Другой контакт подключен к аккумулятору и через реле зажигания. Замыкание цепи осуществляется путем отправки ECU импульса заземления на форсунку. Это активирует соленоид инжектора, который притягивает магнитную верхнюю часть плунжера, открывая клапаны. Поскольку давление топлива внутри рампы уже высокое, это помогает подавать топливо через распылительный наконечник форсунки с высокой скоростью. Здесь он попадает во впускной коллектор или прямо в цилиндр, в зависимости от типа системы впрыска топлива на вашем автомобиле.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *