Конструкция форсунки инжектора: Устройство и конструкция форсунок дизельного автомобиля

Устройство форсунки двигателя, бензиновые и дизельные, промывка и чистка

Автомобильная форсунка — устройство, отвечающее за непосредственное распыление топлива внутри камеры сгорания. Непосредственный впрыск — модификация распределенного впрыска горючего, где горючее впрыскивается в цилиндры напрямую. Форсунка — основной связывающий компонент между топливным насосом и мотором. Существует несколько модификаций данного устройства. На современных двигателях используют форсунки, которые оснащены электронным управлением впрыска. Главное предназначение форсунок:

• обеспечение правильной дозировки топливной смеси;
• обеспечение правильной струи топливной смеси — кол-во, давление, угол.

Принцип действия форсунки

Топливо в форсунку подается под давлением. При этом блок управления мотором посылает электроимпульсы на электромагнит инжектора, которые активируют работу игольчатого клапана, отвечающего за состояние канала (открыто/закрыто). Количество поступающего топлива определяется длительностью поступающего импульса, влияющего на промежуток нахождения игольчатого клапана в открытом состоянии.

По методу впрыска современные топливные форсунки делятся на три вида – электромагнитные, электрогидравлические и пьезоэлектрические.

• Электромагнитные форсунки. Такой вид форсунок зачастую устанавливают в бензиновые двигатели. Подача напряжения на обмотку возбуждения клапана происходит строго в установленное время, в соответствии с заложенной программой. Напряжение создает определенное магнитное поле, которое затягивает грузик с иглой из клапана, тем самым высвобождая сопло. Результатом всех действий является впрыск нужного количества топлива. По мере снижения напряжения, игла принимает исходное положение. Визуальное устройство форсунки бензинового двигателя показано на рисунке слева.
• Электрогидравлическая форсунка. Использование такой системы можно часто увидеть в автомобилях, оснащённых дизелем. Такие инжекторные форсунки состоят из сливной и впускной дроссели, электромагнитного клапана и камеры. Путем изменения давления топлива легко добиться возможности управлять его подачей на цилиндры, и эта особенность является главным отличием инжектора от аналогичных механизмов. Визуальное устройство форсунки дизельного двигателя показано на рисунке слева.
• Пьезоэлектрические форсунки. Последний вид форсунок принято считать наиболее совершенным и перспективным среди всех описанных видов. Пьезофорсунки используются только на дизельных двигателях внутреннего сгорания с системой подачи топлива Common Rail. Визуальное устройство форсунки Common Rail показано на рисунке слева.

Проблемы и неисправности форсунок двигателя

Для поддержания нормальной работы топливной системы необходимо проводить периодическую чистку форсунок. По мнению специалистов, процедура должна выполняться каждые 20-30 тыс. км пробега, но на практике необходимость в таких работах возникает уже после 10-15 тыс. км. пробега. Это связано с некачественным топливом, плохим состоянием дорог и не всегда правильным уходом за машиной.

К самым актуальным проблемам, преследующими форсунки любого типа, относится появление на стенках деталей отложений, являющихся следствием использования низкокачественного топлива. Результатом является появление загрязнений в системе подачи горючей жидкости и возникновение перебоев в работе, потеря мощности мотором, чрезмерный расход ГСМ. Причинами, влияющими на работу форсунок, могут быть:

• чрезмерное содержание серы в топливе;
• коррозия металлических элементов;
• износ;
• засорение фильтров;
• воздействие высоких температур;
• проникновение влаги и воды.

Надвигающиеся неполадки можно определить по ряду признаков, таких как появление незапланированных сбоев при старте двигателя, увеличение расхода топлива, появление выхлопа черного цвета, нарушение ритмичности работы мотора на холостом ходу.

Способы чистки форсунок

Существует три метода чистки форсунок:

• ультразвуковая чистка;
• промывка инжектора через топливную рампу;
• добавление в топливо специальной промывки.

Ультразвуковая чистка, пожалуй, самая эффективная, но имеет ряд недостатков. Так, с помощью данного метода очищаются лишь сами форсунки, другие же части топливной системы не затрагиваются. Кроме того, данный метод исключен для форсунок, в конструкции которых содержатся элементы керамики (они разрушаются под действием ультразвука).

Метод чистки инжектора через топливную рампу подразумевает присоединение к ней трубок, через которые подается специальный химический состав под высоким давлением. Подобную процедуру выполняют, как правило, на сервисе. Стоимость ее довольно высока. После данной процедуры в обязательном порядке следует заменить свечи зажигания.

Прочистка форсунок посредством специального химического состава, заливаемого в бак, зачастую малоэффективна. Химические соединения, как правило, не способны справиться с сильным загрязнением. Данный способ хорош в профилактических целях, но не для чистки непосредственно. В состав подобных соединений для чистки входят жидкие компоненты, нацеленные на удаление налета, а также мелкодисперсные частицы с абразивными свойствами. Они должны очищать топливопровод от продуктов окисления и налета, а форсунки под их воздействием должны очищаться от нагара. В результате форма распыла топлива вновь должна приобрести правильную конусообразную форму.

Топливная форсунка: устройство, виды, признаки

Содержание

• 1 Топливная форсунка — что это?
  • 1.1 Назначение устройства
  • 1.2 Расположение
  • 1.3 Принцип работы
• 2 Разновидности топливных форсунок и их устройство
  • 2.1 Механические модели
  • 2.2 Электромагнитные форсунки
  • 2.3 Электрогидравлические устройства
  • 2.4 Пьезоэлектрические детали
• 3 Есть ли отличия между топливными форсунками для дизельных и бензиновых двигателей
• 4 Признаки поломки элемента
• 5 Диагностика топливной форсунки
  • 5.1 Проверка питания
  • 5.2 Изменение сопротивления
  • 5.3 Дианостика на рампе
  • 5.4 Проверка на стенде
• 6 Очистка форсунки в домашних условиях
  • 6.1 Стандартный способ
  • 6.2 Чистка без демонтажа двигателя
• 7 Подготовка топливных форсунок к замене
  • 7. 1 Проверенные бренды
  • 7.2 Как снять форсунку
  • 7.3 Замена на новую
• 8 Ремонт элемента

Топливная форсунка — незаменимый компонент впускного комплекса, гарантирующий равномерный впрыск горючего с последующим распределением в камере и формированием смеси с воздухом. Устройство применяется как в бензиновых, так и в дизельных агрегатах. На передовых моторах используют узлы с автоматической регулировкой подачи.

Топливная форсунка является незаменимым компонентом впускного комплекса.

Топливная форсунка — что это?

Впрыск топлива в камеру — сложный процесс, который состоит из нескольких этапов. В силовых установках рассчитываются не только правильные пропорции дизтоплива, газа или бензина, но и методика распыления, момент сгорания и распределение пламени.

Постоянное ужесточение требований к экологической безопасности транспортных средств заставляет инженеров модифицировать конструкцию впускной системы. И для комплексного решения различных задач используются топливные форсунки.

Они нужны для преобразования жидких составов в мелкодисперсную пыль, которая эффективнее воспламеняется и обеспечивает более высокий КПД.

Назначение устройства

Топливная форсунка — конструкция, объединяющий насос высокого давления (ТНВД) и двигатель.

Устройство выполняет такие задачи:

1. Отвечает за дозировку топлива при подготовке сгораемой смеси.
2. Регулирует давление подачи топлива.
3. Формирует из жидкого топлива мелкодисперсную смесь (пыль из распыленного топлива и воздуха).

Расположение

Размещение форсунок определяется модификацией впускной системы:

1. Центральная (перед заслонкой дросселя в трубопроводе впуска).
2. Распределенная (на каждом цилиндре по отдельности в начале трубопровода).
3. Непосредственная (в верху стенок цилиндра).

Расположение форсунок определяется модификацией.

Принцип работы

Бензин или дизельный состав отправляется в форсунку под соответствующим давлением. Моторный блок дает импульс на магнит инжектора, провоцируя запуск игольчатого клапана. Он отвечает за состояние канала (закрыто/открыто). Объем топлива, которое поступает в систему, зависит от продолжительности поступающего импульса.

Разновидности топливных форсунок и их устройство

В зависимости от способа управления подачей топлива форсунки делят на несколько видов:

Механические модели

Этот вид распространен на дизельных двигателях. Он функционирует в результате воздействия топливного давления на запорный механизм. В процессе повышения показателей игла направляется вверх, провоцируя впрыск. После падения давления она занимает предыдущую позицию.

Механические модели распространены в дизельных двигателях.

При этом детали обладают простой и надежной конструкцией, которая обеспечивает большой срок службы.

Электромагнитные форсунки

Подобный тип инжекторов встречается на бензиновых автомобилях, включая модели с непосредственной подачей горючего. С учетом выполняемых функций форсунки бывают пусковыми и рабочими. Вторая разновидность осуществляет точечный или индивидуальный впрыск.

Конструкция детали включает следующие составляющие:

1. Корпус.
2. Отсек для подсоединения к электрической цепи.
3. Иглу.
4. Уплотнители.
5. Сопло.
6. Обмотку возбуждения клапана.
7. Фильтр-сетку и другие элементы.

Электромагнитные форсунки встречаются на бензиновых автомобилях.

В нужный момент моторный блок отправляет напряжение на обмотку, способствуя появлению электромагнитного поля, которое влияет на якорь с иглой. В это время усилие сжатия пружины уменьшается, якорь втягивается, а игла поднимается, открывая сопло инжектора. Дальше срабатывает клапан управления форсункой и осуществляется подача горючего под пиковым давлением. После прекращения подачи энергии на обмотку пружина возвращает иглу в начальное положение.

Электрогидравлические устройства

Модели электрогидравлического типа встречаются на дизельных агрегатах. Их можно установить на типовой ТНВД и комплекс Common Rail , особенность которого — подача топлива в камеру сгорания под высоким давлением .

В устройстве предусмотрены такие детали:

1. Сопло, через которое происходит непосредственная подача топлива.
2. Пружина, применяемая при передачи усилия на открывающий клапан.
3. Камера управления, где находится поршень, находящийся под давлением топлива.
4. Сливной дроссель.
5. Якорь электромагнитного элемента.
6. Обмотка возбуждения, которое создает электромагнитное поле.
7. Штуцер впрыска горючего.

Электрогидравлические устройства устанавливают на дизельные агрегаты.

Во время срабатывания цикла клапан находится в закрытом состоянии. Горючее в системе воздействует на поршень камеры управления, а игла форсунки плотно прижимается к седлу. Блок управления мотора отправляет напряжение на обмотку, а сливной дроссель повторно открывается. В результате горючее передается в магистраль.

Впускной механизм препятствует мгновенному выравниванию давления в камере и на впуске. Поэтому в течение некоторого времени усилие, которое воздействует на поршень, снижается, а давление на иглу сохраняется. Из-за разницы показателей игла поднимается и регулирует впрыск топлива.

Пьезоэлектрические детали

Устройство встречается только на автодизелях и считается самым продвинутым типом инжекторов. Данная разновидность способствует мгновенному срабатыванию системы впрыска, подбору точной дозировки и многократной подаче горючего. Такие форсунки распространены в дизельных агрегатах с технологией Common Rail.

Для сборки пьезоэлектрических механизмов используют:

1. Иглу.
2. Дроссельный блок.
3. Пружины и поршни клапана.
4. Сливную магистраль.
5. Фильтр.
6. Нагнетательную магистраль и другие детали.

Пьезоэлектрические детали считаются самым продвинутым типом инжекторов.

Форсунка функционирует по принципу изменения длины пьезоэлемента при подаче напряжения. В базовом положении игла находится на седле. Когда электронный блок управления отправляет сигнал на пьезоэлемент, последний оказывает влияние на поршень. Переключающий клапан срабатывает, и топливо переходит на слив.

Есть ли отличия между топливными форсунками для дизельных и бензиновых двигателей

Форсунки для дизельных моторов обладают меньшим сечением, а принцип их работы гораздо сложнее. Для определения поломки нужны особые знания. Такие двигатели требуют повышенной герметичности топливной системы.

Для подобных силовых установок используют электромагнитные и пьезоэлектрические модели.

В моторах, работающих на бензине, присутствуют одно- и многоточечные инжекторы. Первые регулируют подачу топлива и устанавливаются перед заслонкой, а вторые включают нескольких форсунок, закрепленных перед трубопроводами. Устройство подает бензин в камеру сгорания, но обладает неразборной конструкцией, поэтому не подлежит ремонту. Стоимость комплектующих для бензиновых двигателей намного ниже, чем для дизельных.

Признаки поломки элемента

Определить неисправность или выход из строя форсунки можно по таким признакам:

1. Увеличению расхода топлива при умеренной тяге.
2. Задымлению транспортного средства.
3. Сильным вибрациям двигателя.

Задымление транспортного средства является признаком поломки.

К дополнительным признакам поломки относят пропуски зажигания. Также на панели приборов может появиться индикация Check Engine, указывающая на необходимость проверки силового агрегата.

Засорение топливного фильтра тоже негативно влияет на приемистость установки. К рывкам на бензиновом агрегате может привести поврежденная система зажигания.

Диагностика топливной форсунки

Специфика диагностики форсунки определяется типом детали. При этом диагностику можно выполнить как в сервисе, так и в гараже.

Проверка питания

Для оценки электроснабжения потребуется сделать следующее:

1. Снять разъем питания форсунки первого цилиндра.
2. Подсоединить мультиметр с настройками оценки постоянного напряжения в пределах 0-20 В.
3. Завести автомобиль и проанализировать результаты измерений. В исправном состоянии форсунка дает короткие импульсы.
4. В случае если на фишку питания не приходит напряжение, заглушить авто и выполнить проверку проводки либо найти дефект во время визуального осмотра.
5. Подключить форсунку первого цилиндра и повторить проверку процедуру с 2-4-ыми элементами.

Для оценки электроснабжения потребуется снять разъем питания форсунки.

Изменение сопротивления

Сначала нужно уточнить модель форсунки, которая используется на вашем транспортном средстве. Дальше следует определить сопротивление катушек внутри детали.

Заглушив двигатель, необходимо снять разъемы питания, подключить мультиметр и запустить его в режиме измерения 0-200 Ом. Важно проанализировать сопротивление каждой детали. Оно должно соответствовать заявленным в технических характеристиках параметрам.

Дианостика на рампе

Для диагностики нужно снять топливную рейку с зафиксированными инжекторами. Дальше следует подключить контакты к рампе и форсункам (если они отключались). Рампа размещают под капотом таким путем, чтобы удалось установить под каждой деталью емкость со шкалой.

После этого требуется подсоединить трубки подачи топлива и убедиться в надежности их фиксации.

Забитые форсунки

На следующем этапе необходимо включить зажигание и провернуть мотор стартером. Такие действия лучше проводить вместе с коллегой.

Пока второй человек вращает мотор, важно проследить за исправностью всех инжекторов. Впрыск горючего должен оставаться идентичным на всех элементах.

Финишный этап сводится к отключению зажигания и оценке объема топлива в емкостях.

Проверка на стенде

В автомастерских установлены стенды для диагностики и восстановления форсунок. Методика проверки на такой поверхности предусматривает разборку рампы и инжекторов ТС. Стенд позволяет реализовать комплексную диагностику, проверить эффективность впрыска горючего и определить электрическое сопротивление. Отдельные мастера сооружают стенды в домашних условиях.

Очистка форсунки в домашних условиях

Для исключения проблем в функционировании форсунок стоит периодически промывать их. Это делается стандартным путем, со специальным средством либо посредством ультразвука и проч., без снятия механизма с мотора.

Стандартный способ

Методика используется владельцами новых транспортных средств либо машин с пробегом в несколько тысяч км. Она подразумевает добавление состава вместе с горючим в бак для поддерживания двигателя и сопутствующих систем в чистоте.

Стандартный способ  подразумевает заливку особого состава в бензобак.

Для автомобилей со сложными загрязнениями метод не подходит, потому что усугубляет проблему. В таком случае нужно разобрать мотор на подготовленном стенде, демонтировать распылители и провести их поочередную очистку.

С помощью таких действий можно найти дополнительные поломки и заменить поврежденные компоненты.

Чистка без демонтажа двигателя

Чтобы промыть ТФ без демонтажа силового агрегата, необходимо подключить промывочную станцию сразу к мотору. Это позволит удалить накопившуюся грязь на поверхностях и топливной рампе. Достаточно включить мотор на 30 минут, используя нейтральную передачу, и постепенно подавать рабочую смесь под давлением.

Подготовка топливных форсунок к замене

Процесс разборки инжектора начинается с подготовки приспособлений. Специфика разборки может отличаться для разных моделей авто и типов впускных комплексов.

Проверенные бренды

Чтобы топливные форсунки прослужили максимально долго, важно выбирать оригинальную продукцию. И это касается как электрических, так и механических моделей. Из качественных аналогов можно купить устройства от компаний Siemens, Bosch, Delphi, OMVI, Hana.

Как снять форсунку

На многих моделях авто предусмотрен специальный механизм на топливной рейке. Это особый клапан, который срабатывает после нажатия и способствует вытеканию топлива.

Затем стоит достать рампу, где удерживаются распылители. Разборка производится посредством отключения разъемов с проводами. Извлечь элементы можно поворотом или раскачиванием механизма.

Замена на новую

Разобравшись, как снять форсунку, остается установить на ее место новую деталь. Для безошибочного выполнения действия нужно иметь базовые навыки в решении таких задач. Алгоритм действий может отличаться для каждой модели транспортного средства.

Если производится плановая чистка, нужно снять уплотнительные кольца со всех распылителей и выбросить их.

Ремонт элемента

Восстановление элемента допускается только при несложных поломках. Его практикуют на двигателях с прямой подачей топлива. Отремонтировать механическую деталь можно своими руками с помощью базовых запчастей и подручных средств.

Оценка расположения форсунки и конструкции сопла в исследовательском водородном двигателе с непосредственным впрыском

23 июня 2008 г.

Благоприятные физические свойства водорода (H ₂ ) делают его отличным альтернативным топливом для двигателей внутреннего сгорания (ВС), и поэтому он широко рассматривается как энергоноситель будущего. Непосредственный впрыск водорода обеспечивает несколько степеней свободы для оптимизации двигателя и влияния на процессы сгорания в цилиндрах. В этой статье сравниваются результаты смесеобразования и характеристик сгорания в одноцилиндровом исследовательском двигателе с непосредственным впрыском водорода, использующем два разных расположения форсунок, а также различные конструкции форсунок.

Для этого исследования исследовательский двигатель был оснащен головкой блока цилиндров специальной конструкции, позволяющей разместить водородный инжектор сбоку между впускными клапанами, а также в центре рядом со свечой зажигания. Указанный КПД, выбросы, а также данные о давлении в цилиндрах и эндоскопические изображения используются для оценки влияния расположения форсунки на образование смеси и, следовательно, на процесс сгорания. В дополнение к местоположению форсунки исследуются различные конструкции форсунок, специально предназначенные для любого места. Результаты показали значительные различия в характеристиках сгорания и выбросов между центральным и боковым расположением форсунки.

SAE MOBILUS

Подписчики могут просматривать аннотации и загружать весь контент SAE.
Учить больше »

Доступ к САЕ МОБИЛУС »

Цифровой
$33,00

Распечатать
$33,00

Предварительный просмотр документа

Добавить в корзину

Участники экономят до 18% от прейскурантной цены.
Войдите, чтобы увидеть скидку.

Специальное предложение: Загружать несколько технических документов каждый год? TechSelect — это экономичный вариант подписки, позволяющий выбирать и загружать от 12 до 100 полнотекстовых технических документов в год. Дополнительную информацию можно найти здесь.

Влияние конструкции форсунки DI-CNG на стандартные выбросы двигателей SI и твердые частицы при различных моментах впрыска

Системы прямого впрыска сжатого природного газа (DI-CNG) в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием (SI) показали, что они могут дать несколько преимуществ по сравнению с системами впрыска топлива через порт CNG. Однако конструкция головки сопла форсунки DI-CNG и форма газовой струи могут сильно влиять на выбросы выхлопных газов и производительность двигателя. В настоящем экспериментальном исследовании изучалось влияние 7 различных конструкций головок форсунок форсунок DI-CNG с распылителем на процесс сгорания, характеристики двигателя, стандартные выбросы и количество твердых частиц (PN) при впрыске метанового топлива с разным временем впрыска (SOI) и давлением впрыска. (18 бар и 50 бар). Головки форсунок имели две основные модели конструкции — головки с небольшими отверстиями / отверстиями и головки с большими щелями (вихревой или зонтичный рисунок распыления). Испытания безнаддувных двигателей SI проводились при частичной нагрузке (6 бар IMEP) и полностью открытой дроссельной заслонке (WOT) при частоте вращения двигателя 2000 об/мин. Результаты показали, что разница между головками форсунок была небольшой, когда топливо впрыскивалось на ранней стадии такта впуска (310–350 CAD до ВМТ) как при частичной, так и при высокой нагрузке. Однако для более поздних сроков впрыска (130–190 CAD bTDC), конструкция головки форсунки DI-CNG оказала большое влияние на стабильность сгорания, образование стандартных выбросов и твердых частиц. Головки форсунок с несколькими отверстиями показали улучшенные выбросы CO2, CO, THC, общего PN и несколько более высокие выбросы NOx по сравнению с головками форсунок с большими щелями. Для некоторых форсунок SOI может быть замедлен больше, чем для других конструкций головок форсунок, при более высоком давлении впрыска, при этом обеспечивая приемлемые характеристики двигателя с точки зрения стабильности сгорания, выходной мощности и образования выбросов. В целом, давление впрыска 50 бар и позднее время впрыска в условиях WOT обеспечили более высокие уровни нагрузки на двигатель со всеми типами форсунок. Изображения, полученные с помощью оптического эндоскопа с высокоскоростной видеокамерой, показали, что желтое пламя присутствовало для всех типов форсунок при низком давлении впрыска и позднем КНИ. Увеличение давления впрыска уменьшило продолжительность впрыска, улучшило смешивание воздуха и топлива, что привело к уменьшению образования желтого пламени и снижению PN для большинства головок форсунок.

Двигатель с искровым зажиганием

Конструкция головки сопла

Стандартные выбросы и твердые частицы

Прямой впрыск СПГ

Биогаз

Фёрфаттаре

Миндаугас Мелайка

Chalmers, Mekanik och maritima vetenskaper, Förbränning och framdrivningssystem

Форскнинг
Андра издатель

Жиль Эрбийон

ГДТек Инжиниринг

Петтер Даландер

Chalmers, Mekanik och maritima vetenskaper, Förbränning och framdrivningssystem

Форскнинг
Андра издатель