ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

Форсунка дизельная - устройство и разновидности

Дизельная форсунка, которую нередко называют инжектором, является ключевой деталью дизельного двигателя. Ее основной задачей выступает подача топлива в камеру сгорания, а также его точная дозировка и распыление. Учитывая сложные условия эксплуатации, которые сопровождают эксплуатацию дизельного двигателя и выражаются в высокой температуре и серьезном давлении, от качества изготовления и эффективности выполнения форсункой своих функций зависит КПД всего агрегата.

Наличие в конструкции топливной форсунки выступает отличительной чертой не только дизельных, но и бензиновых инжекторных двигателей. Необходимость в этой детали возникает из принципа работы обоих типов силовых установок, который предусматривает использование системы прямого впрыска горючего в камеры сжигания. При этом воспламенение топлива происходит под воздействием высокого давления, достигаемого за счет ТНВД. Уровень этого показателя в дизельных агрегатах намного выше, чем в инжекторных бензиновых установках.

Как следствие, эффективная работа двигателя на дизельном топливе возможна только при наличии специальной детали, способной обеспечить своевременную подачу нужного количества горючего, его распыление внутри камеры и герметичность си

темы. Основные функции дизельной форсунки уже были перечислены выше. Они состоят в следующем:

· дозировка горючего, представляющая собой определение такого его количества, которое необходимо для достижения нужной мощности;

· распыление топлива внутри камеры сгорания, что обеспечивает более полное и эффективное сжигание;

· сохранение герметичности системы подачи топлива.

История изобретения и совершенствования

Первые модели дизельного двигателя, разработанные и изготовленные в конце позапрошлого века при непосредственном участии Рудольфа Дизеля, предусматривали наличие так называемой компрессорной форсунки и применение в качестве топлива керосина. Появление ТНВД позволило использовать намного более компактные и удобные бескомпрессорные форсунки.

Особенно удачной оказалась модель инжектора, созданная в 20-х годах прошлого века Робертом Бошем. Этот вариант дизельной форсунки с незначительными доработками и усовершенствованиями применяется до настоящего времени. Конечно же, эксплуатационные и технические параметры современных деталей, несмотря на общую схожесть конструкции, существенно превосходят разработки Боша, что объясняется значительным улучшением качества и точности изготовления, а также использованием в процессе производства новейших сталей и сплавов.

Ключевым усовершенствованием форсунки стало активное применение разнообразной электроники. Использование датчиков контроля и управления работой дизельного двигателя в целом и его отдельных узлов позволяет заметно повысить КПД и эффективность эксплуатации транспортного средства.

Устройство

В настоящее время продолжает активно использовать большое количество различных по конструкции и принципу действия типов дизельных форсунок. Несмотря на определенные особенности каждого из них, можно выделить несколько общих элементов или деталей, в том или ином виде присутствующих практически всегда. К ним относятся:

· корпус, в котором размещаются остальные детали и элементы дизельной форсунки;

· распылитель в виде иглы. Предназначение детали очевидно и заключается в распределении топлива в пространстве над поршнем;

· стержень или плунжер, который движется внутри корпуса форсунки, за счет чего нагнетается необходимый уровень давления;

· пружина запирания иглы. Используется для фиксации иглы в нужном положении;

· штуцер подвода топлива. Предназначен для подачи горючего в форсунку;

· управляющий клапан. Применяется для эффективного решения двух главных задач – дозировки топлива и определения регулярности его впрыскивания в камеру сжигания;

· фильтр очистки топлива. Один из элементов общей системы очистки используемого в дизельном двигателе горючего;

· штуцер обратного отвода излишков топлива. Назначение этого элемента форсунки также предельно очевидно – он применяется для того, чтобы отвести из форсунки топливо, не попавшее в камеру сжигания.

Устройство современных дизельных форсунок предусматривает обязательное наличие электронного блока управления. Входящие в него приборы и датчики в автоматическом режиме регулируют процессы, протекающие в рассматриваемом механизме, обеспечивая эффективную работу как инжектора, так и двигателя в целом.

Рабочие стадии

Эксплуатация дизельной форсунки предусматривает циклическое и последовательное повторение 4 рабочих стадий. В указанное число входят:

1. Закрытое положение форсунки. Начальный этап процесса. Предусматривает создание высокого давления одновременно со стороны плунжера и пружины, благодаря чему форсунка остается закрытой.

2. Начало впрыска. Автоматика подает сигнал, вследствие которого плунжер форсунки начинает двигаться вверх. В результате давление на иглу уменьшается, она также начинает подниматься, обеспечивая начало поступления топлива в камеру сгорания.

3. Полностью открытое положение форсунки. На этом этапе плунжер управления поднимается максимально, достигая верхнего упора. Это означает аналогичное перемещение иглы и режим полного открытия форсунки.

4. Конец впрыска. Завершающая стадия рабочего процесса. Она состоит в опускании управляющего плунжера и иглы форсунки, следствием чего становится перекрытие доступа горючего в камеру сжигания.

Приведенная выше схема с некоторыми корректировками достаточно точно описывает эксплуатацию дизельных форсунок любого типа. Важно понимать, что количество подобных рабочих циклов в период времени зависит от типа и мощности агрегата, вида самой форсунки и большого количества других факторов.

Разновидности и принцип работы

В сегодняшних условиях применяются самые разные виды дизельных форсунок. Их большое разнообразие объясняется как крайне широкой сферой применения, так и различиями в задачах, для решения которых они предназначаются.

Механическая форсунка

Традиционный вариант устройства, постепенно уступающий по популярности современным инженерным решениям. Именно его принцип действия был приведен выше при описании рабочего цикла дизельной форсунки. Он базируется на срабатывании клапана при достижении определенного уровня давления.

Механическая форсунка применяется в автомобилестроении в течение нескольких десятков лет. Однако, введение новых экологических стандартов и всеобщее стремление к повышению уровня экономичности дизельных двигателей привело к неуклонному вытеснению этого классического устройства более эффективным разработкам последних лет.

Главное направление совершенствования форсунки в частности и дизельного двигателя в целом – это передача контроля и управления большинством рабочих процессов электронным приборам и датчикам. Кроме того, отдельного упоминания заслуживает форсунка с двумя пружинами, разделяющая подъем иглы на две стадии. В результате обеспечивается гибкость в подаче горючего, более полное сгорание топлива и уменьшение шума при работе агрегата.

Электромеханическая форсунка

Главное отличие от механического варианта состоит в использовании для перемещения иглы форсунки вместо пружины электромагнитного клапана. Он управляется автоматикой, благодаря чему достигается точное определение количества необходимого топлива и оптимальная периодичность его впрыска.

Электромеханическая форсунка напоминает часто используемую в инжекторных бензиновых двигателях электромагнитную версию устройства. Она не используется в дизель-моторах, так как не способна выдерживать высокое давление.

Насос-форсунка

Еще одна вариация традиционного дизельного двигателя. Устройство агрегата не предполагает наличие обычного ТНВД. Вместо него для нагнетания необходимого уровня давления используются специальные насос-форсунки. Фактически, вместо одного топливного насоса высокого давления устанавливаются несколько более простых, каждый из которых обслуживает только одну форсунку.

Такое устройство двигателя позволяет подавать топливо в камеру сгорания под очень высоким давлением. Как следствие – обеспечивается уверенное самовоспламенение и более полное сжигание горючего. Отсутствие ТНВД позволяет сделать двигатель более компактным, что также выступает немаловажным достоинством.

Однако, использование системы насос-форсунка имеет и определенные недостатки. Главные из них – высокая требовательность к качеству применяемого дизельного топлива, а также более значительные расходы на изготовление двигателя в целом. Именно поэтому стремительно растет популярность еще одной разновидности дизельных форсунок и системы, предусматривающей их применение.

Пьезоэлектрическая форсунка

Устройство пьезофорсунки напоминает электромеханические или электромагнитные аналоги. Главное отличие заключается в использовании вместо электромагнитного клапана специального пьезоэлемента, часто называемого пьезоэлектрическим кристаллом. Его наличие обеспечивает крайне высокое быстродействие устройства. Благодаря этому клапан срабатывает в 4 раза чаще, чем в обычных электромагнитных форсунках.

Нет ничего удивительного, что пьезоэлектрические форсунки стали важным элементом системы впрыска Common Rail, которая используется сегодня практически повсеместно. Ее использование позволяет увеличить эффективность работы дизельного двигателя и повысить КПД при одновременном уменьшении расхода топлива и количества вредных выбросов.

Причины и способы устранения неисправностей

Главной проблемой при эксплуатации форсунок выступает низкое качество дизельного топлива. Оно может быть вызвано с продажей некачественного горючего на автозаправочных станциях, использованием различных красителей и присадок для дизтоплива, слишком большим количеством тяжелых фракций углеводородов или элементарным загрязнением топлива мелкими частицами различных веществ.

В любом из перечисленных случаев возникают крайне неприятные последствия в виде повышенного уровня износа и быстрой эрозии поверхности деталей и узлов дизельной форсунки. Следствием этого становятся очевидные проблемы в работе двигателя в целом, которые обычно выражаются в следующем:

· ослабление или перепады мощности в процессе эксплуатации автомобиля;

· трудности при запуске двигателя;

· порывистое движение при увеличении оборотов;

· заметный рост расхода дизельного топлива;

· увеличение количества выбросов или их качества (черный или сизый дым из выхлопной трубы) и т.д.

Современное диагностическое оборудование позволяет заблаговременно выявить возможные проблемы с форсунками двигателя. Поэтому для длительной и бесперебойной работы агрегата целесообразно регулярно проходить техническое обслуживание, причем в солидной специализированной организации.

Для устранения выявленных проблем применяются различные современные и весьма эффективные методы, требующие наличия соответствующего оборудования и навыков и обслуживающих его специалистов:

· чистка ультразвуком;

· промывка при помощи специальных присадок, добавляемых в дизельное топливо;

· промывка специальными техническими жидкостями на стенде;

· ручная промывка форсунок дизельного двигателя.

Своевременно проведенная диагностика и ремонт форсунок обеспечат длительную и беспроблемную эксплуатацию. В свою очередь, это гарантирует владельцу транспортного средства эффективную и экономную работу всего дизельного двигателя, установленного на автомобиле.

Управляющая форсунка | Audi Club Russia

Всем привет!
Вопрос к знающему народу.
По двигателю одна ошибка: 00542 - Датчик хода иглы - G80, Обрыв замыкание на (+).

Уже проштудировал весь тырнет по этой теме, в том числе наш любимый форум, и естественно выяснил что эта ошибка по датчику который стоит в управляющей форсунке, и идёт с ней в комплекте и не ремонтопригоден, - соответственно меняется комплектно с форсункой.
Стоя к машине лицом , смотря на мотор , форсунка находится в левой башке третья из под клапанной крышки с боку идёт проводок , это и есть она
http://audiclub.ru/forum/attachment.php?attachmentid=168806&d=1266942141
а вот разъём к которому подходит провод от датчика:
http://audiclub.ru/forum/attachment.php?attachmentid=168861&d=1266961367
Я так понимаю, что здесь нужно померить сопротивление,что я и сделал.Разъединил разъём, включил зажигание и померил сопротивление на фишке выходящей от датчика - оно составило 90-91 Ом,насколько я вычитал это в пределах нормы (90-120 Ом)
Тогда почему висит ошибка?
Ошибка не стирается. Я даже скидывал клеммы с аккумулятора на 30 мин. думал так сотрётся, - не стёрлась.

На работе автомобиля никак не сказывается, едет хорошо, не тупит, расход вроде какой был такой и есть. Заводится и на холодную и на горячую и на тёплую как обычно.:shock:
Вопросы :
1. Надо ли менять эту форсунку?
2. Уберёт ли смена форсы ошибку? и можно ли каким нибудь образом самому стереть эту ошибку.
3. Может ли быть данная ошибка не из-за сломанной форсунки, а из-за чего нибудь другого?
4. Если всё таки менять форсунку, то ошибка должна сама стереться или надо произвести какие то адаптации или что то подобное?
5. Отличается ли работа по смене управляющей форсунки, от работ по смене всех остальных? Есть ли необходимость в снятии клапанных крышек и последующих компьютерных настройках после установки?

Заранее спасибо за любые советы и ответы :beer:

P.S.

Еще вспомнил что, эта ошибка, совместно с ещё какой то появилась летом ни с того ни с сего, стал тупить авто, не разгонялся больше 60 км\ч и то с трудом. Как будто вошёл в аварийный режим. Я уже подсел на измену, врубил ноут и считал ошибки - там была эта ошибка и ещё одна какая то. Сразу залез на форум и по коду ошибки понял что, попал на форсунку.
Смиривись тут же поехал на ближайший сервис (благо был у себя в районе), потому что машина совсем не ехала.
Они сделали свою диагностику и начали смотреть шланги под капотом - в итоге оказалось что лопнул шланг, не помню точно какой (фото ниже) но вроде какой то из этих. Его заменили и машина полетела как ни в чём не бывало.
Но походу дела эта ошибка так и висит.
Может такое быть?

 

Устройство электромагнитной 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.

el forsunka

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.

el gid

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.

piezo forsunka

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.

Устройство форсунки дизельного двигателя

Дизельная форсунка представляет собой один из главных элементов системы питания дизельного двигателя. Форсунка (инжектор) обеспечивает прямую подачу солярки в камеру сгорания дизеля, а также дозирование подаваемого топлива с высокой частотой (более 2 тыс. импульсов в минуту). Инжектор осуществляет эффективный распыл горючего в пространстве над поршнем. Топливо в результате такого распыла получает форму факела. Форсунки отличных друг от друга систем топливоподачи имеют конструктивные особенности, различаются по способу управления. Инжекторы делят на две группы:

  • механические;
  • электромеханические;

Содержание статьи

Принцип работы механической форсунки

Принцип работы системы питания дизеля с механическим управлением форсунки состоит в следующем. К топливному насосу высокого давления (ТНВД) подается горючее из топливного бака. За подачу отвечает подкачивающий насос, который создает низкое давление, необходимое для прокачки солярки по топливопроводам.

Далее ТНВД в нужной последовательности осуществляет распределение и нагнетание горючего под высоким давлением в магистрали, ведущие к механической форсунке. Каждая форсунка данного типа открывается для очередного впрыска порции солярки в цилиндры под воздействием высокого давления топлива. Снижение давления приводит к закрытию дизельной топливной форсунки.

Простой механический инжектор имеет корпус, распылитель, иглу и одну пружину. В устройстве запорная игла свободно движется по направляющему каналу распылителя. Сопло форсунки плотно перекрывается в тот момент, когда нет нужного давления от ТНВД. Внизу игла опирается на уплотнение распылителя, имеющее коническую форму. Прижим иглы реализован посредством закрепленной сверху пружины.

Распылитель является одной из важнейших составных деталей среди других элементов в устройстве инжекторной форсунки. Распылители могут иметь разное количество распылительных отверстий, отличаться способом регулировки подачи топлива.

Простые дизельные моторы, которые имеют разделенную камеру сгорания, зачастую получают распылитель с одним отверстием и иглой. Дизельные моторы, которые устроены на основе непосредственного впрыска топлива, оборудованы форсунками с несколькими распылительными отверстиями. Число отверстий в таком распылителе колеблется от двух до шести.

Подача топлива регулируется зависимо от конструкции распылителя, так как существуют два основных типа подобных решений:

  • распылитель с возможностью перекрытия каналов;
  • распылитель с перекрываемым объемом;

В первом случае игла форсунки перекрывает подачу горючего путем перекрытия каждого отверстия. Второй тип форсунок означает, что игла перекрывает своеобразную камеру в нижней части распылителя.

Давление топлива, нагнетаемого ТНВД, заставляет иглу подниматься благодаря наличию на поверхности такой иглы специальной ступеньки. Солярка проникает в корпус под указанной ступенькой. В момент, когда давление горючего сильнее усилия, которое создает прижимная пружина, игла движется вверх. Таким образом открывается канал распылителя. Дизтопливо под давлением проходит через распылитель и происходит его распыл в форме факела. Так реализован впрыск топлива.

Далее определенное количество горючего, которое подается насосом высокого давления, пройдет через распылитель и попадет в камеру сгорания. После этого давление на ступеньке иглы начинает снижаться, в результате чего игла от усилия пружины возвращается в исходное положение и плотно перекрывает канал. Тогда подача солярки в распылитель полностью прекращается.

Инжектор с двумя пружинами

На эффективность топливоподачи и последующего сгорания топлива в цилиндрах дизеля можно влиять, изменяя различные характеристики форсунки, такие как структура и количество каналов распылителя, усилие пружины и т.п. Одним из конструкторских решений стало внедрение в устройство форсунок специального датчика подъема иглы. Данный подъем учитывается специальными электронными блоками управления, которые взаимодействуют с ТНВД.

Еще одним витком развития стали дизельные форсунки с двумя пружинами. Устройство таких форсунок сложнее, но результатом становится большая гибкость в процессе подачи топлива. Сгорание рабочей смеси становится более мягким, дизель тише работает. 

Особенностью работы указанных инжекторов является двухступенчатый подъем иглы. Получается, нагнетаемое ТНВД топливо сначала превышает по силе давления силу сопротивления одной пружины, а затем другой. В режиме холостого хода и при небольших нагрузках на мотор впрыск осуществляется только посредством первой ступени, подавая в двигатель незначительное количество солярки. Когда мотор выходит на режим нагрузки, давление нагнетаемого ТНВД топлива растет, горючее подается уже двумя дозированными порциями. Первый впрыск небольшого объема (1/5 от общего количества), а далее основной (около 80% солярки). Разница давлений впрыска для открытия первой и второй ступени не особенно большая, что обеспечивает плавность топливоподачи.

Такой подход позволил повысить равномерность, эффективность и полноценность сгорания смеси. Дизельный двигатель стал расходовать меньше горючего, снизилось количество токсичных примесей в выхлопных газах. Дизельные форсунки с двумя пружинами активно использовались на агрегатах с непосредственным впрыском топлива до момента появления систем питания под названием Commоn Rail.

Электромеханическая дизельная форсунка

Дальнейшее развитие систем топливоподачи дизельного ДВС привело к появлению форсунок, в которых солярка подается в цилиндры посредством электромеханических форсунок. В таких инжекторах игла форсунки открывает и закрывает доступ к распылителю не под воздействием давления топлива и противодействия силе пружины, а при помощи специального управляемого электромагнитного клапана. Клапан контролируется ЭБУ двигателя, без соответствующего сигнала которого горючее не попадет в распылитель.

Блок управления отвечает за  момент начала топливного впрыска и длительность подачи топлива. Получается, ЭБУ дозирует солярку для дизеля путем подачи на клапан форсунки определенного количества импульсов. Параметры импульсов напрямую зависят от того, с какой частотой вращается коленчатый вал двигателя, в каком режиме работает дизельный мотор, какая температура ДВС и т.д.

В системе питания Common Rail электромеханическая форсунка может за один цикл реализовать подачу топлива посредством нескольких раздельных импульсов (впрысков). Топливный впрыск за цикл осуществляется до 7 раз. Давление впрыска также значительно повысилось сравнительно с предыдущими системами.

Благодаря дозированной высокоточной подаче давление газов на поршень в результате сгорания смеси растет плавно, сама топливно-воздушная смесь равномернее распределяется по цилиндрам дизеля, лучше распыляется и полноценно сгорает.

Дальнейшее видео наглядно иллюстрирует принцип работы электромеханической форсунки на примере бензинового двигателя. Главное отличие заключается в том, что давление топлива в дизельной форсунке значительно выше. 

Указанный подход позволил окончательно переложить задачу по управлению впрыском с форсунок и ТНВД на электронный блок. Электронный впрыск работает намного точнее, дизель с подобными решениями стал еще более мощным, экономичным и экологичным. Разработчикам удалось значительно снизить вибрации и шумы в процессе работы дизельного агрегата, повысить общий ресурс ДВС.

Насос-форсунка

Одной из разновидностей систем питания дизеля являются конструкции, в которых полностью отсутствует ТНВД. За создание высокого давления впрыска отвечают так называемые дизельные насос-форсунки. Принцип работы системы состоит в том, что насос низкого давления сначала подает солярку напрямую к инжектору, в котором уже имеется собственная плунжерная пара для создания высокого давления впрыска. Плунжерная пара форсунки работает от прямого воздействия на нее кулачков распредвала. Данная система позволяет добиться лучшего качества распыла дизтоплива благодаря способности создать очень высокое давление впрыска. 

Исключение из системы подачи топлива ТНВД позволяет сделать размещение дизельного ДВС под капотом более компактным, избавиться от привода топливного насоса и отбора мощности на его постоянное вращение. Также стало возможным удалить из системы питания решения, которые распределяют топливо от ТНВД по цилиндрам. Инжекторы в системе с насос-форсунками имеют электрический клапан, что позволяет подавать топливо за два импульса.

Принцип похож на работу механической форсунки с двумя пружинами. Решение позволяет реализовать сначала подвпрыск, а уже затем произвести подачу в цилиндр основной порции горючего. Насос-форсунки реализуют подачу топлива в максимально точно заданный момент начала впрыска, лучше дозируют солярку. Дизельный мотор с такой системой экономичен, работает мягко и тихо, содержание вредных веществ в отработавших газах сведено к минимуму.

Главным минусом решения можно считать то, что давление впрыска насос-форсунки напрямую зависит от частоты вращения коленвала двигателя. В списке недостатков также отмечены: сложность исполнения, высокая требовательность к моторному маслу, чистоте и качеству топлива. В процессе эксплуатации выделяют трудности в процессе ремонта и обслуживания, а также общую дороговизну сравнительно с системами, которые оборудованы привычным ТНВД.

Читайте также

Виды и конструкция форсунок систем впрыска

________________________________________________________________

_______________________________________________________________

Виды и конструкция форсунок систем впрыска

Форсунка (или 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 и 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.

Её работа 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 bosch

Рис.4. Устройство и компоненты электрогидравлической форсунки 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

Электрогидравлическая форсунка используется на дизельных двигателях, в т.ч. оборудованных системой впрыска Common Rail. Конструкция данной модели объединяет электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.

Принцип работы электрогидравлической форсунки bosch 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.

Общий вид форсунки системы Бош Комон Рейл показан на рисунке 4. Форсунка состоит из: электромагнита, якоря электромагнита, маленького шарикового управляющего клапана, запорной иглы, распылителя, поршня управляющего клапана и подпружиненного штока.

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 Common Rail электромагнит при давлении 1350-1800 кгс/см2 не в состоянии поднять запорную иглу, поэтому используется принцип гидроусиления.

Принцип действия электрогидравлической форсунки bosch

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 Бош 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.

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, а также 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.

В работе этой модели, 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.

Пьезоэлемент, являющийся исполнительным элементом форсунки bosch, 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.

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.

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.5. Компоненты пьезоэлектрогидравлической форсунки bosch

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 пьезоэлектрического элемента за один рабочий такт друг за другом производятся несколько впрысков.

Принцип работы пьезофорсунки

Рис.6. Принцип действия 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.

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 «после впрыскивания».

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 Комон Рейл и форсунки.

Другим направлением форсунок 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.

устройство, неисправности, чистка и проверка

Топливная форсунка (ТФ), или инжектор, относится к деталям топливной системы впрыска. Она управляет дозированием и подачей ГСМ с его последующим разбрызгиванием в камере сгорания и соединением с воздухом в единую смесь.

ТФ выступают в роли главных исполнительных деталей, относящихся к системе впрыска. Благодаря им происходит разделение топлива на мельчайшие частицы путем разбрызгивания и его поступление в двигатель. Форсунки для любого типа моторов выполняют одинаковое назначение, однако различаются конструкционно и по принципу действия.

Топливные форсункиТопливные форсунки

Данный вид изделий отличается индивидуальным изготовлением под конкретный тип силового агрегата. Иначе говоря, универсальной модели этого устройства не существует, поэтому переставлять их с бензинового мотора на дизельный нельзя. В качестве исключения можно привести пример гидромеханических моделей от BOSCH, устанавливаемых на механические системы, работающие на непрерывном впрыске. Они находят широкое применение для различных силовых агрегатов в качестве составного элемента системы «K-Jetronic», хотя и имеют несколько модификаций, не связанных между собой.

Расположение и принцип работы

Схематично форсунка – это электромагнитный клапан, управляемый программно. Она обеспечивает подачу топлива в цилиндры в установленных дозах, причем установленная система впрыска определяет вид используемых изделий.

Как устроена форсункаКак устроена форсунка

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.

Расположение форсунок зависит от конкретного типа системы впрыска:

• Центральный – размещаются перед дроссельной заслонкой во впускном трубопроводе.

• Распределенный –всем цилиндрам соответствует отдельная форсунка, размещаемая у основания впускного трубопровода и осуществляющая впрыск ГСМ.

• Непосредственный –форсунки находятся вверху стенок цилиндра, что обеспечивает впрыск напрямую в камеру сгорания.

Форсунки для бензиновых моторов

Бензиновые моторы комплектуются следующими типами инжекторов:

• Одноточечные – подают топливо, расположены до дроссельной заслонки.

• Многоточечные – за подачу ГСМ на цилиндры отвечают несколько форсунок, располагаемых перед трубопроводами.

ТФ обеспечивают подачу бензина в камеру сгорания силовой установки, при этом конструкция таких деталей неразборная и не предусматривает ремонт. По стоимости они дешевле тех, что устанавливаются на дизельных моторах.

грязные форсункигрязные форсунки

Как деталь, обеспечивающая нормальную работу топливной системы автомобиля, форсунки часто выходят из строя по причине загрязнения расположенных на них фильтрующих элементов продуктами сгорания. Подобные отложения перекрывают распылительные каналы, что нарушает работу ключевого элемента – игольчатого клапана и прерывает поступление топлива в камеру сгорания.

Форсунки для дизельных моторов

Правильную работу топливной системы дизельных двигателей обеспечивают два типа устанавливаемых на них форсунок:

• Электромагнитные, за работу которых отвечает специальный клапан, регулирующий поднятие и опускание иглы.

• Пьезоэлектрические, работающие за счет гидравлики.

Правильная настройка форсунок, а также степень их износа влияет на работу дизельного мотора, выдаваемую им мощность и объем расходуемого горючего.

Поломку или неисправность работы дизельной форсунки автовладелец может заметить по ряду признаков:

• Увеличился расход топлива при нормальной тяге.

• Машина не хочет двигаться с места и дымит.

• У авто вибрирует двигатель.

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 ГСМ.

• Коррозия металлических элементов.

• Износ.

• Засорение фильтров.

• Неверная установка.

• Воздействие высоких температур.

• Проникновение влаги и воды.

Надвигающиеся неполадки можно определить по ряду признаков:

• Появление незапланированных сбоев при старте двигателя.

• Существенное увеличение расхода топлива в сравнении с номинальными значениями.

• Появление выхлопов черного цвета.

• Появление сбоев, нарушающих ритмичность работы мотора на холостом ходу.

Способы чистки форсунок

Для решения вышеназванных проблем требуется периодическая промывка топливных форсунок. Для устранения загрязнений применяют ультразвуковую очистку, используют особую жидкость, выполняя процедуру вручную, либо добавляют специальные присадки, позволяющие очистить форсунки без разбора мотора.

Заливка промывки в бензобак

Наиболее простой и щадящий способ очистки загрязненных форсунок. Принцип действия добавляемого состава заключается в постоянном растворении с его помощью имеющихся отложений в системе впрыска, а также частичное предотвращение их появления в будущем.

промывка форсунки с помощью присадокпромывка форсунки с помощью присадок

Такая методика хороша для новых машин либо автомобилей с небольшим пробегом. В этом случае добавление промывки в бак с топливом выступает профилактикой, позволяющей поддерживать силовую установку и топливную систему машины в чистоте. Для машин с серьезными загрязнениями топливной системы данный способ не подходит, а в ряде случаев может нанести вред, усугубив имеющиеся проблемы. При большом количестве загрязнений смытые отложения попадают в форсунки и забивают их еще больше.

Чистка без снятия с двигателя

Промывка ТФ без разбора двигателя выполняется путем подключения промывочной установки непосредственно к мотору. Такой подход позволяет отмыть скопившуюся грязь на форсунках и топливной рампе. Двигатель на полчаса запускается на холостом ходу, подача смеси происходит под давлением.

промывка форсунок с помощью аппарата промывка форсунок с помощью аппарата

Данный способ не используется на сильно изношенных двигателях, а также не подходит для автомобилей с установленной системой КЕ-Jetronik.

Чистка со снятием форсунок

При сильных загрязнениях двигатель разбирают на специальном стенде, снимают форсунки и выполняют их индивидуальную очистку. Подобные манипуляции дополнительно позволяют определить наличие неисправностей в работе форсунок с их последующей заменой.

снятие и промывка снятие и промывка

Чистка ультразвуком

Очистка форсунок выполняется в ультразвуковой ванне для предварительно снятых деталей. Вариант подходит при сильных загрязнениях, не убирающихся очистителем.
Операции по очистке форсунок без снятия с двигателя в среднем обходятся владельцу автомобиля в 15-20 у.е. Стоимость диагностики с последующей чистой для одной форсунки в ультразвуке либо на стенде составляет около 4-6 у.е. Комплексные работы по промывке и замене отдельных деталей позволяют обеспечить бесперебойную работу топливной системе еще на полгода, добавив 10-15 тыс. км. пробега.

устразвуковая чистка топливных форсунокустразвуковая чистка топливных форсунок

Принцип работы форсунки Common Rail

      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».

Принцип работы пневматического ПИД-регулятора - Visaya

Пневматические ПИД-регуляторы (ПИД означает пропорционально-интегрально-производное) - это элементы управления, которые используют систему заслонки-заслонки для создания выходного давления. Существует широкий спектр промышленных ПИД-регуляторов для контроля температуры, влажности, давления, расхода или любых измеримых переменных, которыми можно управлять с помощью переключателей или ПИД-алгоритмов.

Как и диапазон от 4 до 20 миллиампер для электронной системы управления, пневматическая система имеет диапазон от 3 до 15 фунтов на квадратный дюйм (фунтов на квадратный дюйм).

Novus

N1050 Настраиваемый ПИД-регулятор температуры с ЖК-дисплеем

  • Управление сигналами
  • Контроллер
  • Температура
  • Контроллер

N1050

Регулируемая подача давления, обычно 20 фунтов на квадратный дюйм, обеспечивает источник воздуха через ограничение.Сопло открыто в конце, где существует зазор между соплом и заслонкой, и в этой области выходит воздух.

Если заслонка опускается и закрывает отверстие форсунки, чтобы воздух не протекал, сигнальное давление возрастет до давления подачи. По мере удаления заслонки давление сигнала будет падать из-за утечки воздуха. Наконец, когда заслонка находится далеко, давление стабилизируется при некотором значении, определяемом максимальной утечкой через сопло.

Как и в электронном контроллере, пневматический ПИД-регулятор может работать только пропорционально (P), пропорционально-производной (PD), пропорционально-интегральной (PI) или пропорционально-интегрально-производной (PID).Давайте посмотрим на каждый элемент.

Пропорциональный элемент пневматического ПИД-регулятора

Пропорциональный элемент пневматического ПИД-регулятора применяет прямое изменение выходного значения после считывания ошибки между вашей уставкой (SP) и вашей технологической переменной (PV) . Посмотрите на это изображение, чтобы понять, что я имею в виду.

Предоставлено IAMechatronics

Здесь у вас есть два давления, приложенные к правому концу рычага. Разница между этими двумя давлениями представляет ошибку нашей системы.Увеличение PV сместит правую сторону вверх, заставляя перегородку приблизиться к соплу. Это изменение увеличивает давление в сильфоне обратной связи, который вернет заслонку в (или очень близко) к ее первоначальному положению.

Обратите внимание, что изменение PV напрямую влияет на выходное давление. Увеличение PV приводит к увеличению выхода. Если мы хотим отменить действие, то поменяем местами входы давления для сильфона справа.

Теперь вы можете задаться вопросом: «Как мне изменить усиление в этой системе?» Для этого вам придется изменить части вашей системы, например, заменить сильфон или переместить точку опоры.

Автоматический и ручной режимы

Автоматический режим означает, что уставка (SP) и переменная процесса (PV) определяют выход, а в ручном режиме оператор устанавливает выход. Эта картина покажет вам весь механизм.

Предоставлено IAMechatronics

Для переключения с автоматического на ручной оператор должен проверить индикатор баланса . Перед переключением вы должны увидеть нулевой перепад давления между выходным сильфоном и выходным регулятором.В этот момент оператор может перевести передаточный клапан в ручной режим. Тогда выход больше не будет реагировать на изменения в PV или SP.

Чтобы переключиться обратно в автоматический режим, оператор повторяет процесс, переключая обратный клапан обратно, когда система находится в нуле. Теперь контроллер снова будет реагировать на изменения в PV и SP.

Производный элемент пневматического ПИД-регулятора

Чтобы добавить производное действие к вашему пневматическому ПИД-регулятору, вам необходимо установить ограничительный клапан между трубкой сопла и выходным сильфоном.Это приведет к более медленному изменению давления в сильфоне, как показано здесь.

Предоставлено IAMechatronics

При добавлении этого клапана, если происходит внезапное изменение в PV или SP, выходное давление должно сначала насыщаться, прежде чем выходной сильфон сможет выровнять давление с трубкой выходного сигнала. Таким образом, вы увидите всплеск выходного давления с этим изменением шага на входе .

В случае изменения линейного изменения на PV или SP, выходной сигнал сместится в прямой пропорции.Однако вы увидите смещение к выходному давлению, чтобы воздух проходил через сильфоны для уравновешивания изменяющегося сигнала. Таким образом, производное действие смещает выходное давление больше, чем пропорциональный элемент для линейного изменения.

Хорошо, теперь давайте перейдем к целостному действию.

Неотъемлемый элемент пневматического ПИД-регулятора

Для встроенного элемента пневматического ПИД-регулятора требуется не только другой ограничительный клапан, но и другой сильфон.Они называются сильфонами сброса , , и они должны противостоять сильфонам обратной связи, как вы можете видеть здесь.

Предоставлено IAMechatronics

Эта настройка может показаться нелогичной на первый взгляд. Однако этот клапан создает задержку при заполнении сильфона сброса. Таким образом, система работает аналогично схеме резистор-конденсатор (RC) на электронном контроллере.

Поскольку сильфон сброса медленно заполняется выходным давлением, изменение давления на рычаге вынуждает выходной сильфон опережать сильфон сброса путем постоянного заполнения.Понял? Нет? Хорошо, давайте посмотрим, как это работает на практике.

Принцип работы пневматического ПИД-регулятора

Посмотрите на это изображение. Мы упростили систему только до неотъемлемых компонентов пневматического ПИД-регулятора.

Предоставлено IAMechatronics

Здесь у нас есть SP 4 фунтов на квадратный дюйм, а PV читает 7 фунтов на квадратный дюйм, что дает нам ошибку 3 фунтов на квадратный дюйм. Предположим, что точка опоры дает нам коэффициент усиления 1. Ошибка заставляет механизм мгновенно реагировать с выходным давлением в 3 фунта / кв. Дюйм на сильфон обратной связи.Давайте также полностью закроем клапан сброса. При закрытом клапане сброса и отсутствии давления в сильфоне сброса система работает как простой пропорциональный контроллер.

Теперь давайте немного откроем клапан сброса. По мере заполнения сильфона сброса они нажимают на левую сторону рычага. Эта сила заставляет перегородку приближаться к соплу, увеличивая давление в выходной линии. Обычный выходной сильфон не имеет ограничительного клапана для замедления его заполнения. Следовательно, он сразу же прикладывает усилие, направленное вверх на рычаг при повышении выходного давления.При таком увеличении выходного давления сильфон сброса получает еще большее «конечное» давление, которое позволяет ему продолжать наполнение.

Novus

N1200 Самоадаптивный ПИД-регулятор с дисплеем для мониторинга процесса

  • Управление сигналами
  • Контроллер

N1200

Результат

Хорошо, но зачем нам эти две противоборствующие силы? Одна из этих сил происходит мгновенно, а другая имеет задержку из-за своего клапана.Эта задержка вынуждает выходной сильфон всегда оставаться на три фунта на квадратный дюйм впереди сильфона сброса для поддержания баланса. Это создает постоянный перепад давления в 3 фунта / кв. Дюйм на клапане сброса, что приводит к постоянному потоку в сильфон сброса.

В конечном итоге это приведет к максимальному насыщению выходного давления. Однако до тех пор механизм демонстрирует интегральную реакцию управления на постоянную ошибку между PV и SP.

Предоставлено IAMechatronics

Чем больше разница между SP и PV, тем больше будет падение давления на ограничительном клапане.Чем быстрее заполняется сильфон сброса, тем быстрее изменяется выходное давление. Еще раз, мы видим, что пневматические и электронные контроллеры работают очень схожим образом, где величина ошибки определяет скорость выходного сигнала.

По любым вопросам, касающимся пневматического ПИД-регулятора и принципа его работы, вы можете связаться с нашими инженерами

,Принцип работы соленоидного клапана

| Как работает электромагнитный клапан

Электромагнитный клапан - это клапан с электромеханическим управлением, который устраняет необходимость для инженера управлять клапаном вручную. Обычно электромагнитные клапаны используются всякий раз, когда поток среды должен контролироваться автоматически. Все большее количество установок используют преимущества электромагнитного клапана, поскольку доступны различные конструкции, позволяющие выбирать клапан в соответствии с конкретным применением.В этой статье MGA Controls обсуждает принцип работы электромагнитного клапана и объясняет конструкцию электромагнитного клапана.

Конструкция электромагнитного клапана

Электромагнитный клапан - это блок управления, который находится под напряжением или обесточен, чтобы обеспечить отключение или сброс потока. Он состоит из двух основных частей: соленоида; электрическая катушка с подвижным ферромагнитным сердечником в центре и железный поршень, который может перемещаться через центр катушки.Когда катушка находится под напряжением, результирующее магнитное поле тянет поршень к середине катушки. Пружина также требуется для возврата плунжера в исходное положение.

Работа электромагнитного клапана

Итак, как функционирует электромагнитный клапан? Когда железный поршень электромагнитного клапана находится в положении покоя, он закрывает небольшое отверстие. Затем электрический ток проходит через катушку, создавая магнитное поле. Затем магнитное поле прилагает усилие к железному поршню, в результате чего поршень тянется к центру катушки, открывая отверстие.Это то, что, в свою очередь, контролирует поток, позволяя отключать или выпускать носитель.

Типы электромагнитных клапанов

Существует три основных технологии электромагнитных клапанов: поршневого типа прямого действия, прямого действия и принудительного подъема. Каждый из этих электромагнитных клапанов работает немного по-разному и подходит для различных применений.

  • Электромагнитные клапаны прямого действия - Электромагнитные клапаны прямого действия не требуют перепада давления, чтобы оставаться в исходном положении.Это надежные клапаны, которые можно использовать как в технологической линии для простой изоляции, так и в целях безопасности.

How does solenoid valve function

  • Электромагнитные клапаны прямого действия - Для электромагнитных клапанов прямого действия требуется перепад давления на входе и выходе, чтобы они могли оставаться в исходном положении. Эти клапаны лучше всего использовать, если уровни давления находятся в пределах параметров, указанных в техническом описании конкретной модели и инструкциях IOM.

Construction of solenoid valve

  • Электромагнитные клапаны принудительного подъема - Клапаны принудительного подъема используются в приложениях с чрезвычайно высоким давлением, где ни один из вышеуказанных клапанов не может выдерживать повышенное давление.Этот клапан содержит большую и более мощную катушку для открытия и закрытия отверстия клапана.

Solenoid valve working principal

Серия электромагнитных клапанов MGA

В MGA Controls у нас огромный ассортимент электромагнитных клапанов от ряда ведущих производителей, включая IMI Precision, Herion, Buschjost, Bürkert, ASV Stubbe и Maxseal. Наш ассортимент электромагнитных клапанов различается по размеру, конфигурации, цене, материалу и специализации применения, поэтому вы можете найти идеальный клапан для вашего применения.

В MGA мы также предлагаем утвержденные ATEX электромагнитные клапаны для использования в опасных зонах, а также электромагнитные клапаны высокого давления для необычных применений. Чтобы просмотреть наш полный ассортимент электромагнитных клапанов, нажмите здесь.

Для получения дополнительной информации о работе электромагнитного клапана или для обсуждения нашего полного спектра электромагнитных клапанов, звоните 01704 898980 или свяжитесь по электронной почте [email protected]

,

регулирующих клапанов и их принципы работы

Почему используются регулирующие клапаны?

Технологические установки состоят из сотен или даже тысяч контрольных контуров, которые объединены в сеть для производства продукта, предлагаемого к продаже. Каждый из этих контуров управления предназначен для поддержания некоторого важного параметра процесса, такого как давление, расход, уровень, температура и т. Д., В требуемом рабочем диапазоне для обеспечения качества конечного продукта. Каждый из этих циклов получает и внутренне создает возмущения, которые пагубно влияют на переменную процесса, а взаимодействие с другими циклами в сети обеспечивает возмущения, которые влияют на переменную процесса.

Чтобы уменьшить влияние этих нарушений нагрузки, датчики и передатчики собирают информацию о параметре процесса и его связи с некоторой желаемой уставкой. Затем контроллер обрабатывает эту информацию и решает, что необходимо сделать, чтобы вернуть переменную процесса туда, где она должна быть после возникновения нагрузки. Когда все измерения, сравнения и вычисления выполнены, некоторый тип конечного элемента управления должен реализовать стратегию, выбранную контроллером.

Принципы работы

Наиболее распространенным конечным элементом управления в отраслях управления процессами является регулирующий клапан.Управляющий клапан управляет текучей средой, такой как газ, пар, вода или химические соединения, чтобы компенсировать нарушение нагрузки и поддерживать регулируемый технологический параметр как можно ближе к желаемой уставке.

Регулирующие клапаны могут быть самой важной, но иногда самой игнорируемой частью контура управления. Причиной, как правило, является то, что разработчик прибора не знаком со многими аспектами, терминологиями и областями инженерных дисциплин, такими как механика жидкости, металлургия, контроль шума, а также конструкция трубопроводов и сосудов, которые могут быть задействованы в зависимости от тяжести условий эксплуатации.

Любой контур управления обычно состоит из датчика состояния процесса, передатчика и контроллера, который сравнивает «переменную процесса», полученную от передатчика, с «уставкой», то есть с желаемым условием процесса. Контроллер, в свою очередь, посылает корректирующий сигнал на «конечный элемент управления», последнюю часть цикла и «мускул» системы управления процессом. В то время как датчики переменных процесса - это глаза, контроллер - мозг, тогда последний элемент управления - это руки контура управления.Это делает его наиболее важной, увы, иногда наименее понятой, частью системы автоматического управления. Это происходит, отчасти, из-за нашей сильной привязанности к электронным системам и компьютерам, вызывающей некоторое пренебрежение в правильном понимании и правильном использовании всех важных аппаратных средств.

Что такое контрольный клапан?

Регулирующие клапаны автоматически регулируют давление и / или скорость потока и доступны для любого давления. Если различные системы установки работают до и при комбинациях давления / температуры, которые требуют клапанов класса 300, иногда (где позволяет конструкция), все выбранные регулирующие клапаны будут иметь класс 300 для взаимозаменяемости.Однако, если ни одна из систем не превышает номиналы для клапанов класса 150, в этом нет необходимости.

Клапаны

Globe обычно используются для управления, а их концы обычно фланцевые для удобства обслуживания. В зависимости от типа подачи диск перемещается с помощью гидравлического, пневматического, электрического или механического привода. Клапан модулирует поток посредством перемещения плунжера клапана относительно порта (ов), расположенных внутри корпуса клапана. Заглушка клапана прикреплена к штоку клапана, который, в свою очередь, соединен с приводом.

Расположение регулирующих клапанов

На рисунке ниже показано, как можно использовать регулирующий клапан для управления скоростью потока в линии. «Контроллер» принимает сигналы давления, сравнивает их с падением давления для требуемого расхода и, если фактический расход отличается, настраивает регулирующий клапан для увеличения или уменьшения расхода.

Можно разработать сопоставимые устройства для управления любой из многочисленных переменных процесса. Температура, давление, уровень и скорость потока являются наиболее распространенными контролируемыми переменными.

Изображение взято с http://www.steamline.com/

Типы клапанов и типичные области применения

тип клапана Сервис и функционирование
IoS TH PR DC
Ворота ДА NO NO NO
Глобус ДА ДА NO ДА (примечание 1)
Чек (примечание 2) NO NO NO
Стоп чек ДА NO NO NO
Бабочка ДА ДА NO NO
Ball ДА (примечание 3) NO ДА (примечание 4)
Штекер ДА (примечание 3) NO ДА (примечание 4)
Диафрагма ДА NO NO NO
Предохранитель безопасности NO NO ДА NO

Легенда:

  • DC = изменение направления
  • IoS = Изоляция или остановка
  • PR = Сброс давления
  • TH = дросселирование

Примечания:

  1. Только угловые вентили могут использоваться для изменения направления потока на 90 градусов.
  2. Обратные клапаны (кроме запорных клапанов) останавливают поток только в одном (обратном) направлении. Запорные клапаны могут быть и используются в качестве запорных, запорных или изолирующих клапанов, в дополнение к использованию в качестве обратного клапана.
  3. Некоторые конструкции шаровых клапанов (свяжитесь с изготовителем клапана) подходят для дросселирования.
  4. Многопортовые шаровые краны используются для изменения направления потока и смесительных потоков.
,

Что такое соленоид - принцип его работы и типы

Соленоиды - это простые компоненты, которые можно использовать для различных применений. Название соленоид происходит от греческого слова «солен», что означает канал или трубу. Соленоиды используются как в бытовом, так и в промышленном оборудовании, они доступны в различных исполнениях, каждый из которых имеет свои специфические применения. Несмотря на то, что приложение меняется, принцип их работы всегда остается неизменным. Здесь мы обсудим около рабочих соленоидов и различные типы соленоидов.

Что такое соленоид?

Соленоид - это длинный кусок провода, который намотан в форме катушки. Когда электрический ток проходит через катушку, он создает относительно равномерное магнитное поле внутри катушки.

Inductor in Solenoid

Соленоид может создавать магнитное поле из электрического тока, и это магнитное поле может быть использовано для создания линейного движения с помощью металлического сердечника. Это простое устройство может использоваться в качестве электромагнита, индуктора или миниатюрной беспроводной приемной антенны в цепи.

Принцип работы соленоида

Соленоид просто работает по принципу «электромагнетизма». Когда в нем создается ток, протекающий через магнитное поле катушки, если вы поместите металлический сердечник внутри катушки, магнитные линии потока концентрируются на сердечнике, что увеличивает индукцию катушки по сравнению с воздушным сердечником. Эта концепция электромагнитной индукции была более разработана в нашем предыдущем проекте катушки Тесла.

Solenoid Working Principle

Большая часть потока концентрируется только на сердечнике, тогда как часть потока появляется на концах катушки, а небольшое количество потока появляется вне катушки.

Магнитная сила соленоида может быть увеличена путем увеличения плотности витков или увеличения тока в катушке.

Как и все другие магниты, активированный соленоид имеет как положительные, так и отрицательные полюса, через которые объект может притягиваться или отталкиваться.

Типы соленоидов

Существуют различные типы соленоидов, доступных на рынке, классификация производится на основе материала, конструкции и функции.

  • AC - ламинированный соленоид
  • DC- C Рамный соленоид
  • DC- D Рамный соленоид
  • Линейный соленоид
  • Ротационный соленоид

AC ламинированный соленоид

Ламинированный соленоид переменного тока состоит из металлического сердечника и катушки из проволоки.Сердечник изготовлен из многослойного металла, чтобы уменьшить паразитный ток, это помогает улучшить характеристики соленоида.

AC Laminated Solenoid

Соленоид переменного тока обладает особым преимуществом, поскольку он может создавать большое усилие в первом ходе. Это связано с тем, что они имеют пусковой ток (мгновенный высокий входной ток, потребляемый источником питания или электрическим оборудованием при включении). Они способны использовать больше ударов, чем ламинированный соленоид постоянного тока.

Они доступны в различных конфигурациях и диапазонах, и они производят чистый гудящий звук, когда они работают.

Ламинированный соленоид переменного тока можно использовать в различных устройствах, требующих немедленных действий, таких как медицинское оборудование, замки, транспортные средства, промышленное оборудование, принтеры и в некоторых бытовых приборах.

DC C-Frame Соленоид

Рамка C относится к конструкции соленоида.Соленоид DC C-Frame имеет только рамку в форме буквы C, которая закрыта вокруг катушки.

Соленоид С-образной рамы постоянного тока используется во многих повседневных задачах благодаря более управляемому ходу хода. Хотя говорят, что это конфигурация постоянного тока, но они также могут быть использованы в оборудовании, предназначенном для переменного тока.

DC C-Frame Solenoid

Источник изображения: https://uk.rs-online.com

Этот тип соленоида в основном используется в игровых автоматах, фотографических жалюзи, сканерах, автоматических выключателях, счетчиках монет и автоматах смены купюр.

DC D-Frame Соленоид

Соленоид этого типа имеет раму из двух частей, закрывающую катушки. Они имеют аналогичную функцию, как соленоид C-образной рамы, поэтому D-образная рама также может использоваться с питанием от переменного тока и имеет управляемый ход хода.

DC D-Frame Solenoid

Соленоид D-рамки DC используется как для обычных, так и для медицинских применений, таких как игровые автоматы, банкоматы и анализатор крови и газа.

Линейный соленоид

Линейные соленоиды более известны среди людей.Он состоит из проволочной катушки, которая намотана на подвижный металлический сердечник, который помогает нам прикладывать силу тяги или толкания к механическому устройству.

Соленоиды этого типа в основном используются на пусковых устройствах. Этот механизм переключения помогает завершить цепь и позволяет току проходить через механизм.

Linear Solenoid

Линейные соленоиды особенно используются в в системах автоматизации и дверных механизмах с высокой степенью защиты и стартерных двигателях автомобилей и мотоциклов.

Роторный соленоид

Вращающийся соленоид - это соленоид уникального типа, который используется для различных применений, где существует необходимость в простом автоматическом управлении процессом. Он работает по тому же принципу, что и другие соленоиды, и имеет те же элементы, катушку и сердечник, но у них другая работа.

Rotary Solenoid

Металлический сердечник крепится к диску и имеет под ним небольшие канавки. Размер канавок точно совпадает с пазами в корпусе соленоида.У этого также есть шарикоподшипники, чтобы сделать легкое движение.

Когда срабатывает соленоид, сердечник втягивается в корпус соленоида, и сердечник диска начинает вращаться. Эта установка будет иметь пружинное место между сердечником и корпусом соленоида. После отсоединения блока питания пружина толкает сердечник диска в исходное положение.

Вращающийся соленоид является более надежным по сравнению со всеми другими типами соленоидов. Изначально они были предназначены только для защитных механизмов, но в настоящее время вы сможете найти их во многих автоматизированных промышленных механизмах, таких как лазер и затвор.

Заключение

Теперь вы знаете о соленоидах , принципах работы и соленоидах различного типа , доступных на рынке. Соленоиды являются простым и эффективным решением для управления клапанами и электромагнитными переключателями или механическими блокировками.

Принцип их работы и мгновенный отклик сделали их лучшим решением для приложений, которым требуется большое количество энергии в небольшом пространстве и где требуется быстрая, последовательная и надежная работа.

Вот несколько приложений, которые используют соленоид вместе со своей схемой драйвера:

Теперь вы знаете все о соленоиде, так что вы можете приступить к внедрению этих знаний с помощью своего творческого подхода, чтобы использовать свойства соленоида для создания вашего следующего изобретения.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о