Содержание
Принцип работы форсунки
Форсунка (другое название — инжектор), являясь конструктивным элементом системы впрыска, предназначена для дозированной подачи топлива, его распыления в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси.
Форсунка используется в системах впрыска как бензиновых, так и дизельных двигателей. На современных двигателях устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.
В зависимости от способа осуществления впрыска различают следующие виды форсунок:
электромагнитная;
электрогидравлическая;
пьезоэлектрическая.
Электромагнитная форсунка
Электромагнитная форсунка устанавливается, как правило, на бензиновых двигателях, в т.ч. оборудованных системой непосредственного впрыска. Форсунка имеет достаточно простое устройство, включающее электромагнитный клапан с иглой и сопло.
Схема электромагнитной форсунки
1 сетчатый фильтр
2 электрический разъем
3 пружина
4 обмотка возбуждения
5 якорь электромагнита
6 корпус форсунки
7 игла форсунки
8 уплотнение
9сопло форсунки
Работа электромагнитной форсунки осуществляется следующим образом.
В соответствии с заложенным алгоритмом электронный блок управления обеспечивает в нужный момент подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана. При этом создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло. Производится впрыск топлива. С исчезновением напряжения, пружина возвращает иглу форсунки на седло.
Электрогидравлическая форсунка
Электрогидравлическая форсунка используется на дизельных двигателях, в т.ч. оборудованных системой впрыска Common Rail. Конструкция электрогидравлической форсунки объединяет электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.
Схема 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
12игла форсунки
Принцип работы электрогидравлической форсунки основан на использовании давления топлива, как при впрыске, так и при его прекращении.
В исходном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Впрыск топлива не происходит. При этом давление топлива на иглу ввиду разности площадей контакта меньше давления на поршень.
По команде электронного блока управления срабатывает электромагнитный клапан, открывая сливной дроссель. Топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль. При этом впускной дроссель препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не изменяется, под действием которого игла поднимается и происходит впрыск топлива.
Пьезоэлектрическая форсунка
Самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива, является пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка). Форсунка устанавливается на дизельных двигателях, оборудованных системой впрыска Common Rail.
Преимуществами пьезофорсунки являются:
быстрота срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана), и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного цикла;
точная дозировка впрыскиваемого топлива.
Это стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой, основанного на изменении длины пьезокристалла под действием напряжения. Конструкция пьезоэлектрической форсунки включает пьезоэлемент, толкатель, переключающий клапан и иглу, помещенные в корпусе.
Схема 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 пьезоэлемент
10 сливной канал
11 сетчатый фильтр
12 электрический разъем
13 нагнетательный канал
В работе пьезофорсунки, также как и электрогидравлической форсунки, используется гидравлический принцип. В исходном положении игла посажена на седло за счет высокого давления топлива.
При подаче электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина, которая передает усилие на поршень толкателя. Открывается переключающий клапан, топливо поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы падает. Игла за счет давления в нижней части поднимается и производится впрыск топлива.
Количество впрыскиваемого топлива определяется:
длительностью воздействия на пьезоэлемент;
давлением топлива в топливной рампе.
Устройство, принцип работы форсунки высокого давления
Непосредственный впрыск топлива.
Форсунка непосредственного впрыска топлива.
Принцип работы форсунки высокого давления —
форсунки непосредственного впрыска топлива..
Управление форсункой системы GDI.
Форсунка высокого давления представляет собой прецензионное устройство высокой точности, конструктивно расположенное между топливной рейкой и камерой сгорания.
Форсунка предназначена для высокоточного дозирования топлива (и точность дозирования должна быть постоянной и определенной при различных режимах работы двигателя).
Особая конструкция форсунки позволяет создать в зоне образования факела (1-2 мм от сопла форсунки) пленочную структуру топлива, позволяющую улучшить гомогенность факела за счет уменьшения размеров капель (чем меньше размер капель топлива, тем больше поверхность контакта между топливом и воздухом, лучше испарение и охлаждение).
Принцип работы
Во время прохождения электрического тока через обмотку соленоида, создается магнитное поле.
Игла форсунки, преодолевая противодействие нажимной пружины и силу давления топлива, приподнимается над седлом и открывает сопло форсунки. За счет разницы давлений между топливной рейкой и камерой сгорания, топливо впрыскивается в камеру сгорания.
После окончания импульса для открытия форсунки, игла форсунки (игла распылителя форсунки или игла клапана вместе с якорем магнита,- в зависимости от конструкции), под воздействием нажимной пружины «садится» на седло клапана, тем самым прерывая поступление топлива.
Форсунки высокого давления похожи на «обычные» форсунки (см. Примечание), так как имеют одинаковые основные элементы:
— корпус форсунки
— электрический разъем
— соленоид
— нажимная пружина
— игла клапана
— седло клапана Но на этом «одинаковость» заканчивается, потому что существует основное отличие форсунок высокого давления от «обычных» :
1. Большое давление (около 100 кг\см2 — «плюс-минус» против 2 кг\см2)
2. Маленькое время впрыска (0.5 ms — «плюс-минус» против 2-3 ms) Именно эти и некоторые другие отличия положены в основу построения конструкции форсунок высокого давления различных производителей, которые мы постараемся рассмотреть ниже.
Форсунка высокого давления (система FSI) Состоит из:
— корпус форсунки
— электрический разъем
— соленоид
— нажимная пружина
— игла клапана
— седло клапана
фото 1 — форсунка высокого давления двигателя системы FSI Некоторая необычность данной форсунки в том, что сопло форсунки расположено под определенным углом.
В зоне образования факела (1…2мм от сопла форсунки), факел имеет пленочную структуру, а действие центробежных сил на молекулы приводит к более быстрому разрушению пленки.
Особенность этих форсунок —
1. Измененный «угол струи»
2. Измененный » угол раскрытия факела»
фото 2
На выходе из сопла происходит формирование факела с углом раскрытия около 70 градусов.
Так как струя топлива «вылетает» из сопла форсунки под большим давлением и под определенным углом, то эти факторы улучшают гомогенизацию факела топлива, и топливо попадает в уже закрученную струю воздуха, где интенсивно испаряется в узко ограниченной пространственной зоне и подносится потоком воздуха непосредственно к свече зажигания в строго требуемый момент:
фото 3
1 — впускные клапана
2 — струя воздуха (на фото — момент начала закручивания воздушной струи)
3 — впрыскиваемое топливо (зеленым цветом)
(На фото 3 показан один из вариантов работы двигателя, более подробнее о видах впрыска топлива, можно прочитать в предыдущих статьях в этом разделе и в разделе GDI).
Форсунка высокого давления (система GDI)
Состоит из: — корпус форсунки
— электрический разъем
— соленоид
— нажимная пружина
— игла клапана
— седло клапана Главное отличие форсунки этой системы — так называемая «вихревая сборка», расположенная перед соплом форсунки и показанная на рисунке слева — внизу (см. Примечание 3):
— форсунка высокого давления системы GDI «Вихревая сборка» состоит из:
— иглы клапана ( Valve needle)
— Guide plate
— Swirl plate
— Seat plate ( по версии BOSCH-GDI) Московская мастерская по системам GDI («The Moscow center of diagnostics and repair of systems GDI» — Kublitsky Dmitry Jurjevich), ранее всех, наверное, познакомилась с устройством форсунки высокого давления системы GDI.
Согласитесь, что «просто ремонтник» не стал бы вникать в устройство форсунки, оно ему… «нафик надо».
А когда вся команда нацелена на достижение результата — как тут быть у кого-то позади?
Вот они и постарались разобрать форсунку.
Распилили, «разлохматив» пять ножовочных полотен ( очень прочным оказался корпус), и вот что увидели:
фото 5
Возможно, что конструкция данной форсунки не предусматривает «вихревой сборки», но так называемый «завихритель» обнаружен был.
Для чего он предназначен?
Ответим словами из начала статьи: Особая конструкция форсунки позволяет создать в зоне образования факела (1-2 мм от сопла форсунки) пленочную структуру топлива, позволяющую улучшить гомогенность факела за счет уменьшения размеров капель (чем меньше размер капель топлива, тем больше поверхность контакта между топливом и воздухом, лучше испарение и охлаждение).
Форсунки на двигателях GDI взаимозаменяемы, можно брать форсунку от двигателя выпуска (например) 1997 года и ставить ее на двигатель выпуска 2000 года.Только надо учитывать модельный ряд.
Чем выше год выпуска – тем форсунки стали «слабее» (см. Примечание 2). Форсунка высокого давления (система NeoDi, Nissan)
Расположенные внизу фото присланы Хабаровским Диагностом Владимиром ( Bladimir 1 на нашем Форуме).
Разобрать форсунки была причина (далее слова Автора): «…вот несколько фотографий распиленной форсунки с Nissan Primera, двигатель QG18DD.
Форсунка имеет две обмотки.
Запорная игла на торце имеет форму шара.
Ход иглы очень мал — меньше миллиметра. Эта форсунка (на фото) «лила» топливо больше соседних.
На фото видны следы износа на шаре и грязь (фото 5). Свеча «чернилась» практически сразу. Кислородник показывал богатую смесь. Расход топлива был увеличен . Двигатель работал неровно. После «приговора» по инжектору, клиент заказал новый комплект. После замены инжекторов (форсунок) все параметры пришли в норму».
|
Фото 6 |
Фото 7 |
Фото 8 |
Фото 9 |
Форсунка высокого давления (система D-4, Toyota)
Форсунка имеет щелевое сопло (см.
фото внизу) в виде прорези шириной 160 микрон.
|
Фото 10 |
Фото 11 |
Именно такая форма сопла позволяет получить так называемый «веерный распыл топлива». Веерный распыл применяется для того, чтобы обеспечить стабильное послойное сгорание в различных условиях работы двигателя.
Особенности веерного распыла
Мощный факел позволяет создавать топливовоздушную смесь только за счет энергии впрыска, независимо от воздушных потоков.
Широкий факел улучшает атомизацию топлива и увеличивает зону перемешивания, что обеспечивает однородность смеси.
Тонкое и плоское сопло создает широкий и плоский факел топлива (фото внизу):
|
Фото 12 |
Фото 13 |
Диагностика
Какого-либо конкретного «рецепта» определения неисправности форсунок на двигателе непосредственного впрыска топлива — не существует.
Неисправности столь многообразны, что описать каждый случай не представляется возможным.
Поэтому расскажем только о нескольких вариантах диагностики неисправности форсунок (не приводим варианты определения неисправности форсунок в том случае, когда есть коды неисправностей —
тут все ясно).
Диагностика по симптомам:
При условии, что проверено:
— система зажигания
— компрессия
— отсутствие кодов неисправностей и другие основные параметры двигателя,- и при наличии таких симптомов, как:
«Автомобиль плохо или вообще не заводится» «Во время прогрева нельзя тронуться с места»
,- можно предположить одним из вариантов неисправности — неисправность форсунки.
Если есть такой вариант, как: «Пропуски воспламенения при работе в режиме Compression on Lean или STICH»,-
То можно предположить неисправность форсунки и определить неисправную по цвету свечи зажигания (на неработающем цилиндре свеча будет светлее).
Если: «Форсунка не держит 100 вольт» Сделать «мощностной» тест: — нажать на тормоз — включить АКПП на «D» — повысить обороты двигателя (около 2000 RPM) Если появились перебои в работе двигателя, то при помощи сканера определить неработающую форсунку.
Напомним, что перед этим надо обязательно убедиться в том, что система зажигания, компрессия и остальные технические характеристики двигателя в полном порядке.
Диагностика при помощи газоанализатора:
|
Измеряемый параметр |
Сверх-бедная смесь |
Гомогенная смесь | ||
|
«Лямбда» |
Правильно |
Неправильно |
Правильно |
Неправильно |
|
|
1.18 – 1.21 |
2.  3 – 2.5
|
0.998 |
1.1 – 1.2 |
Эти варианты определения неисправности форсунок были озвучены в Московской мастерской по диагностике и ремонту систем GDI Дмитрием Юрьевичем
(mek на нашем Форуме).
Диагност из Хабаровска Владимир Бекренев ( Bladimir1 на нашем Форуме)написал свои наблюдения по вопросу диагностики форсунок:
«…Теперь немного о возможности контроля работоспособности инжекторов.
Из того же Рольфа (информационное письмо) можно узнать о степени забитости инжекторов по параметру LEARN A\F -для определенных двигателей полная замена от 4 до 12 процентов. Эта строчка прописана не во всех сканерах. При забитых или грязных форсунках наблюдаются толчки при резком разгоне (на свечах более чистый, чем обычно, нагар, менее «засаженный»)…». Чуть ниже приведено это Информационное письмо, по данным из которого можно определять работоспособность форсунок:
Примечание 1: Выражения: «Форсунки высокого давления» и «Обычные форсунки», следует понимать таким образом (здесь, ранее и далее) —
— «форсунки высокого давления» — форсунки, которые используются в системах непосредственного впрыска топлива бензиновых двигателей систем GDI, D-4, FSI, NeoDi, PSA — Франция, где давление топлива составляет 50.
..100 кг\см2.
— «Обычные форсунки» — форсунки, которые используются в системах распределенного впрыска топлива (например), где давление топлива «перед» форсунками составляет не более 3-6 кг\см2.
Примечание 2: «Форсунки стали «слабее» — эту фразу можно расшифровать таким образом: » Чем выше год выпуска автомобиля, тем более изощреннее становятся производители автомобилей, рассчитывая очень точно срок «ходимости» той или иной детали или какого-то узла автомобиля». Кроме того, то ли по причине изменения технологии производства, то ли еще по какой-то причине, но те же самые форсунки имеют «ходимость» меньшую, чем форсунки выпущенные несколько лет назад.
Можно сказать словами Практика по системам GDI Дмитрия Юрьевича: » В новых форсунках меньше стабильности. Доля замененных форсунок «свежего» года выпуска (2000 год и выше) значительно больше, чем «старых». Однако такой неисправности, как «обрыв обмотки» — не попадалось.»
Примечание 3: «Вихревой распылитель» и «Вихревая сборка».
Первое выражение присутствует в справочнике «РОЛЬФ», второе подсказал специалист фирмы BOSCH по системам непосредственного впрыска топлива. За такое несоответствие выражений можно было бы и «зацепиться»…
«Не суть важно, как это назвать»,- сказал немец,- важно, что оно есть, мы знаем об этом и, исходя их этого, можем придумывать свои варианты очистки форсунок» (более подробнее об этом в следующей статье).
Владимир Петрович Кучер
© Легион-Автодата
Понимание принципа работы и схемы топливной форсунки
Электронная система впрыска топлива представляет собой серию топливных систем, в которых используются электромеханические детали для подачи топлива из бака в цилиндр с идеальным соотношением.
Одной из основных частей системы EFI является форсунка. Тогда каково определение инжектора? как работает форсунка на двигателе? проверьте содержимое ниже
Определение и функция топливной форсунки
Топливная форсунка представляет собой клапан с электроуправлением, который используется для распыления топлива.
В системе впрыска бензина форсунка действует как дверца для распыления топлива из топливопроводов во впускной коллектор.
Функция инжектора заключается не только в распылителе, инжектор также распыляет топливо во впускном коллекторе. Когда топливо находится в форме распыления, молекулы могут лучше смешиваться с воздухом.
Когда на форсунку подается питание, форсунка открывается, так что топливо под высоким давлением внутри форсунки может быть распылено наружу.
Тогда кто контролирует работу инжектора? это работа ЭБУ. ЭБУ (электронный блок управления) будет регулировать открытие форсунки, и это . Но ECU нуждается в помощи ряда датчиков.
Таким образом, датчик будет обнаруживать несколько состояний двигателя, таких как температура двигателя, температура всасываемого воздуха, период впуска воздуха и другие. Затем датчик отправит данные в ЭБУ, данные обрабатываются ЭБУ, и выходные данные будут отправлены для включенных форсунок.
Более того, Общие сведения о системе впрыска топлива в бензиновых двигателях
Принцип работы инжектора
img by enginebasics.
com
Форсунка работает с использованием электроэнергии, при подаче напряжения на форсунку форсунка открывается, так что топливо распыляется. Какова продолжительность подачи напряжения, влияющего на объем распыляемого топлива.
Инжектор состоит из трех основных компонентов;
- Трубка
- Соленоид
- Форсунка
Трубка — основной корпус форсунки (это цилиндрическая часть), здесь заканчивается топливо.
Соленоид представляет собой магнитную катушку, которая может преобразовывать электрическую энергию в энергию движения. При этом на соленоид поступает напряжение от ЭБУ. В соленоидах электромагнитные силы возникают из-за протекания электричества через катушку.
Электромагнитная сила будет перемещать железный сердечник в середине катушки, это движение открывает сопло.
При этом насадка представляет собой игольчатый компонент (конический). В нормальных условиях (форсунка выключена) форсунка закроет зазор трубки.
Однако, когда сопло немного жидкое, зазор трубки откроется.
Это приводит к разбрызгиванию топлива.
Одна вещь, о которой нельзя забывать, топливо распыляется в виде распыления.
Это происходит из-за того, что зазор на трубке очень маленький, а форма круглая. При высоком давлении топливо распыляется.
Тип топливной форсунки
Есть три типа инжекторов, которые широко применяются;
1. Форсунка пружинного типа
Этот тип также называется механическим инжектором, это связано с тем, что в его работе не используется электрическая энергия, а вместо этого используется существующее давление топлива.
Основным компонентом этой форсунки является пружина, при выключенной форсунке пружина толкает форсунку вниз, что приводит к закрытию трубки. Однако при самопроизвольном повышении давления топлива форсунка автоматически открывается.
Но открытие форсунки также очень мало, потому что пружина все еще удерживается.
Поскольку она работает только при самопроизвольном повышении давления топлива, давление топлива в этой системе впрыска нельзя поддерживать постоянно. Давление топлива будет увеличиваться только при достижении угла опережения зажигания.
Итак, как контролировалось время и продолжительность форсунки?
Это работа ТНВД. Насос будет повышать давление самопроизвольно, когда время достигнет, в то время как продолжительность контролируется топливным баррелем внутри насоса, и объем может изменяться в зависимости от открытия педали газа.
Этот тип широко применяется в обычных дизельных двигателях
2. Электромагнитные форсунки
Электромагнитные форсунки работают на электромагнитных принципах, как описано выше. Где электрические силы будут преобразованы в механические движения через магнитную катушку.
Отличие от первого типа, соленоидный тип имеет стабильное давление топлива (постоянно). Это связано с тем, что форсунка управляется ЭБУ.
Этот тип широко применяется в бензиновых двигателях EFI, а также в дизельных системах впрыска Common Rail.
3. Пьезофорсунка
Топливная форсунка Pizeo представляет собой инжектор, в котором используется материал ломтиков pizeo. Pizeo slice — это материал, который может изменять свой объем при подаче питания.
В этом случае в инжектор помещаются тысячи кусочков пизео. Когда ЭБУ подает напряжение, этот кусок пьезоэлемента сдуется. Дефлятор совершает минимальное движение, и это движение используется для перемещения сопла так, чтобы зазор сопла был открыт.
Этот тип относительно новый, поэтому разработчиков, использующих эту модель, пока немного.
Принцип работы форсунки
Кевин Сюй
Кевин Сюй
Система впрыска топлива Common Rail под высоким давлением ︱Производитель（Инжектор, узел клапана, форсунка）︱Международная торговля ＆ Менеджер по развитию рынка в…
Опубликовано 30 августа 2021 г.
+ Подписаться
Топливная форсунка состоит из корпуса топливной форсунки, топливной форсунки, опоры, пружины и так далее. Масло под высоким давлением закачивается из порта подачи топлива топливной форсунки, и высокое давление создается в корпусе топливной форсунки, воздействуя на конусную поверхность топливной форсунки. Когда давление масла превышает установленное значение, сердечник клапана топливной форсунки открывается, и масло под высоким давлением распыляется из отверстия форсунки. Оно сгорает в цилиндре двигателя в виде тумана, заставляя поршень совершать возвратно-поступательные движения.
Топливная форсунка представляет собой прецизионное устройство с очень высокой точностью обработки, для которого требуется большой динамический диапазон расхода, сильные возможности защиты от засорения и загрязнения, а также хорошие характеристики распыления. Топливная форсунка получает импульсный сигнал впрыска топлива, посылаемый ЭБУ, и точно регулирует объем впрыска топлива.
Характеристики распыления форсунки включают размер частиц распыления, распределение масляного тумана, направление потока масла, диапазон и угол конуса диффузии. Эти характеристики должны соответствовать требованиям системы сгорания дизельного двигателя, чтобы смесеобразование и сгорание были идеальными, и можно было получить более высокую мощность и термический КПД.
Топливные форсунки с электронным управлением являются наиболее важными и сложными компонентами системы Common Rail, а также наиболее сложными компонентами в конструкции и технологическом процессе. ЭБУ управляет открытием и закрытием электромагнитного клапана для впрыска топлива из топливной рампы высокого давления в камеру сгорания с оптимальным моментом впрыска топлива, объемом впрыска топлива и скоростью впрыска топлива. Для достижения эффективной начальной точки впрыска и точного объема впрыска в системе Common Rail используется специальный инжектор с гидравлической сервосистемой и электронными компонентами управления (электромагнитными клапанами).
Каково важное влияние топливных форсунок на улучшение общей производительности топливных форсунок?
27 июля 2021 г.
Меры предосторожности при разборке и сборке топливных форсунок
22 июля 2021 г.
Метод обслуживания дизельной топливной форсунки Common Rail высокого давления
8 июня 2021 г.
Метод проверки инжектора
31 мая 2021 г.
Роль и функция инжектора
25 мая 2021 г.
Принцип работы инжектора Денсо
19 мая 2021 г.
Обслуживание форсунок — Green Po’we’r
18 мая 2021 г.
Топливный инжектор
17 мая 2021 г.
