Устройство форсунки дизельного двигателя: загадка топливных систем
Дорогие мои друзья-автолюбители! В этой статье мы рассмотрим разновидности и устройство форсунки дизельного двигателя и бензинового мотора.
Мы с вами живём в век инжекторных моторов. С экранов ТВ и в салонах-магазинах нам постоянно твердят о супер двигателях с непосредственным впрыском, о дизельных агрегатах, которые едят по 3-4 литра топлива на 100 км и про прочие заслуги технологий, основанных на инжекции горючего. Всё это, конечно, правда, иногда приукрашенная маркетологами. На данный момент инженерами разработана масса разнообразных эффективных систем с инжекцией топлива, но какими бы они ни были, всех их объединяет один элемент – форсунка или, как её ещё называют, инжектор.
Деталь эта крайне важна для всей топливной системы и, по сути, является её основным исполнительным элементом, ради чёткой работы которой и затеваются все эти пляски с электроникой, кучей датчиков и прочих технических ухищрений. Поэтому она однозначно стоит того, чтобы посвятить ей отдельную публикацию. Так и поступим.
Устройство форсунки дизельного двигателя
Наверняка, вы уже знаете, что инжекторные системы в мире бензиновых моторов пришли на смену карбюраторам в конце 80-х годов прошлого века, и на сегодняшний день полностью вытеснили последних с арены автопрома.
О преимуществах впрыска можно говорить долго – это и экономия, и высокие мощностные характеристики, и экологичность.
В мире дизельных агрегатов впрыск топлива использовался практически с зарождения более-менее серьёзных серийных двигателей и активно эксплуатируется и ныне.
Благодаря чрезвычайно бурному развитию электроники за последние 20-30 лет, инженеры смогли наглядно показать все достоинства инжекции топлива, и с каждым годом продолжают удивлять новыми достижениями. О современных решениях, касающихся форсунок, мы сегодня и поговорим.
Итак, форсунки, используемые авто производителями в нынешнее время, бывают следующих типов:
- электромагнитные;
- электрогидравлические;
- пьезоэлектрические.
Электромагнитная форсунка
Этот тип инжекторов можно встретить под капотами автомобилей с бензиновыми двигателями. Их принцип действия довольно прост. Основу конструкции составляют электромагнитный клапан и сопло, внутри которого находится подвижная игла.
В чётко просчитанное время мозг мотора, электронный блок управления подаёт сигнал на обмотку клапана, что создаёт магнитное поле. Оно, в свою очередь, притягивает к себе специальный якорь, механически связанный с иглой, в результате чего сопло открывается, и бензин под давлением впрыскивается во впускной коллектор или сразу в цилиндр. Когда управляющий сигнал пропадает, все элементы под действием пружины возвращаются в исходное положение.
Электрогидравлическая форсунка
Данная разновидность форсунок используется, главным образом, в дизельных силовых агрегатах, кстати, и в популярной нынче системе Common Rail они также находят применение. Конструкция их немного более сложная, чем у электромагнитных инжекторов. Ключевыми элементами электрогидравлической форсунки являются электромагнитный клапан, камера управления, а также впускной и сливной дроссели.
Отличительная особенность этого устройства состоит в том, что дизтопливо в нём находится под давлением и при впрыске, и в закрытом состоянии. Этот нюанс и лежит в основе их принципа действия.
Когда впрыск не планируется, игла плотно прижата к соплу напором горючего в камере управления.
В момент инжекции, на электромагнитный клапан поступает сигнал, в результате чего открывается сливной дроссель. Давление в камере управления начинает снижаться, в то же время давление топлива, действующее на иглу в направлении открытия, остаётся прежним, благодаря чему она приподнимается и впрыскивает необходимую порцию солярки.
Пьезоэлектрическая форсунка
Для начала нужно сказать, что пьезоэлектрические форсунки являются самыми высокоскоростными и наиболее совершенными среди своих собратьев.
Так, к примеру, по сравнению с электромагнитным инжектором пьезоэлектрический срабатывает в четыре раза быстрее, а это даёт возможность эффективнее работать с подачей топлива, что сулит улучшением характеристик мотора.
Устанавливают их, как правило, на дизельных двигателях с системой Common Rail. Главной деталью таких форсунок является пьезоэлемент, который под действием приложенного к нему электрического напряжения может мгновенно увеличиваться в размерах, воздействуя в качестве толкателя на другие детали инжектора.
Благодаря данному эффекту (пьезоэффекту) удалось создать конструкцию форсунки с уникальным быстродействием. Кстати, пьезоэлементы в настоящее время активно используются как управляющие элементы в насос-форсунках.
Я уже посвящал им отдельную статью, поэтому сейчас лишь напоминаю, что это устройства, конструктивно объединяющие в себе плунжерный насос высокого давления и инжектор. Встречается этот гибрид исключительно у дизельных моторов.
Ну что ж, уважаемые читатели, как вы уже поняли устройство форсунки дизельного двигателя не такое простое изобретение, как могло показаться на первый взгляд.
Если Вам хочется ещё больше узнать о строении автомобилей – подписывайтесь на блог, новые и интересные статьи я публикую регулярно.
До встречи!
auto-ru.ru
Что такое топливная форсунка: фото и двигатель
Некоторые не представляют, что такое автомобильная топливная форсунка. А те, кто имеет определенную информацию о ней, в большинстве своем незнакомы с принципами ее работы и предназначением. Данная деталь является неотъемлемой частью топливной системы автотранспортного средства. Топливная форсунка выполняет функции подачи необходимого количества горючего в саму камеру сгорания машинного двигателя. Конструкция форсунки обеспечивает смешивание солярки и воздуха, создавая горючую смесь. В данной статье постараемся разобраться в том, что такое форсунка, для чего она нужна и прочее. Также для наглядности, приведены фото.
Для чего нужна форсунка
Согласно утверждению, основной функцией возложенной на деталь, форсунка это своевременность подачи топливной смеси в камеру сжигания под определённым давлением. Состав смеси различается в зависимости от типа двигателя: бензиновому агрегату нужна соответственно бензиновая смесь, а дизелю – на основе воздуха и солярки. Перед попаданием горючего в саму камеру сгорания происходить смешивание определенного количества свежего воздуха и горючего. Затем эта смесь транспортируется в камеру сгорания.
Как активировать бортовой компьютер на Рено Дастер
Для передвижения смеси по топливной системе необходимо нагнетать давление с помощью специального клапана, который при открытии производит забор топлива и выталкивает полученную смесь в цилиндры.
На сегодня можно встретить достаточно большое разнообразие форсунок, которые отличаются приводом клапана и принципами работы. Отметим, что наиболее распространены автофорсунки с так называемым электромагнитным клапаном. Он, как правило, устанавливается на бензиновые ДВС из-за простоты своей конструкции и технологии работы. Единственный нюанс их периодически следует промывать.
Топливная форсунка работает на основе сигналов передаваемых электронным блоком управления, которые дают указание специальной обмотке, находящейся на корпусе форсунки, в конкретный момент создать разряжение для приема обозначенного количества бензина непосредственно в камере сгорания двигателя.
В указанное время, игла форсунки выходит из посадочного седла и выдавливает требуемый объем топлива под давлением в камеру сгорания. Количество атмосфер в топливной рампе всегда постоянно. В случае увеличения мощности в двигатель вливается больше топлива под более высоким давлением, которое нагнетается автоматически.
Второй класс форсунка это с электрогидравлическим приводом. Такая топливная форсунка, как правило, находятся на дизельных ДВС. Данное устройство функционирует согласно сигналам электронного блока, который определяет потребность мотора в топливе. В этом случае камера сгорания заполняется соляркой из-за разницы давлений на поршневую группу. Теперь более понятно, что такое форсунка 2-ой группы.
Что такое форсунка 3-ей группы? Она встречается более реже и устанавливается на дизеля с системой подачи топлива Common Rail. Они являются более лучшими по показателям нагнетания давления и скорости реагирования на управляющее воздействие. Поэтому в течение всего цикла топлива попадает прямо в камеру топливосгорания под определенным постоянным давлением, что хорошо влияет на мощность. Приводящее воздействие осуществляет гидравлика, как и во втором виде форсунок. Показано это и на разных фото.
Производим замену и ремонт
Ранее уже указывалось, что периодически происходит засорение, что ограничивает подачу топлива в силовой агрегат. Топливная форсунка должна быть чистой, и исправно работать. Для поддержания работоспособности двигателя следует проводить регулярную профилактику и очистку.
Заправка качественным бензином у проверенных дилеров снизит вероятность засорения жиклеров. Эти каналы, обеспечивают продвижение топлива из бака в камеры сгорания силовой установки автомобиля. Для защиты машины от топлива низкого качества в устройстве транспортного средства предусмотрено наличие различных фильтрующих элементов, которые расположены по всей топливной системе. Фильтры производят тонкую и грубую очистку. Фильтр грубой очистки используется при заливании бензина в бак, а фильтр мягкой очистки установлен в непосредственной близости от системы впрыска.
Рено Дастер противотуманные фары
В автомагазинах сейчас можно найти большое разнообразие моющих средств. Ими пользуются при очистке жиклеров. Такие присадки вливаются в бак с топливом, после чего они самостоятельно чистят каналы.
Такой подход можно использовать при незначительном уровне загрязнения жиклеров. В случае если степень засорения такова, что не позволяет завести машину, то следует использовать более действенную методику.
Другим методом избавления от загрязнения служит очистка комплектующих без их демонтажа. Для этого необходимо влить в топливо, находящееся в заправочном баке промывочную смесь. После следует отвести бензонасос и поводящие патрубки. Далее подающая магистраль подсоединяется к продувной установке, которая будет очищать канал. Она будет под высоким давлением вымывать с помощью промывающей смеси внутреннюю часть патрубка.
Последний способ как очищается топливная форсунка, используется, когда первые два оказались неэффективными. В этом случае происходит снятие форсунок с двигателя и погружение их в спецсостав в специальной емкости. В этой камере, с использованием ультразвука, происходит очистка. Он разрушает посторонние частицы в теле элемента.
Для профилактики необходимо доливать промывающую жидкость каждые 2000-3000 км пробега. Они прочищают как жиклеры, так и топливопроводную систему и узлы, которые подвержены засорению. Также следует обслуживать топливный специальный насос, который отвечает за подачу бензина в трубопровод, где давление всегда контролируется.
Где собирают Рено Дастер
Подведем итоги
Каждый современный автолюбитель имеет определенное представление о топливной системе, однако же, не все производят должное ее обслуживание и придерживаются правил эксплуатации. Довольно часто автосервис пополняется представителями автопрома с загрязненной топливной системой автомашины. Всегда топливная форсунка должна быть чистой, и работать исправно. Для предотвращения подобной ситуации необходим соответствующий уход за машиной.
zamenarenault.ru
Какие бывают топливные дизельные форсунки
Категория: Полезная информация.
Топливные форсунки — один из главных элементов системы питания дизельного двигателя. С течением времени, конструкция и принцип работы форсунок неоднократно менялись, у каждого нового поколения появлялись свои особенности. Рассмотрим основные типы форсунок, которые встречаются в топливной системе дизельных ДВС.
Зачем вообще нужны форсунки
Форсунки обеспечивают прямую подачу топлива в камеры сгорания и его равномерное распределение по стенкам. Распыление топлива происходит через специальные сопла (распылитель форсунки). Сопла формируют строго заданный топливный факел, в результате чего топливо и воздух смешиваются эффективнее, а смесь сгорает лучше.
Основное отличие форсунок для бензиновых и дизельных систем заключается в рабочем давлении топливной магистрали. Так, если бензонасос создает давление в 1-2 атмосферы в бензиновых двигателях, то топливный насос высокого давления (ТНВД) нагнетает дизтопливо до отметки в несколько сотен атмосфер.
Выделяют несколько типов дизельных форсунок, в зависимости от принципа их работы и особенностей конструкции:
- механические
- электромагнитные
- пьезоэлектрические
- насос-форсунки
Механические форсунки
Имеют самую простую и надежную конструкцию и длительный стаж применения в автомобилестроении (несколько десятилетий). Принцип работы механической форсунки: клапан ее открывается, как только достигнуто необходимое давление.
Корпус форсунки оканчивается соплом и подпружинной иглой. В опущенном состоянии игла закрывает доступ топлива к соплу. Как только давление поднимается благодаря работе ТНВД, игла приподнимается, топливо поступает на распылитель для последующего впрыска. С падением давления, игла снова опускается, перекрывая доступ топлива к распылителю форсунки.
Такое простое конструктивное решение: корпус, распылитель, игла плюс пружина — позволяет применять механические форсунки на самых простых моделях дизельных ДВС.
Но вследствие ужесточающихся с каждым годом требований к экономичности и экологичности дизелей, производители были вынуждены искать новые решения, ведь механические форсунки не обеспечивают достаточно контроля над смешиванием топливной смеси.
Электромагнитные форсунки
Речь идет о форсунке, в которой солярка подается в цилиндры посредством опускания и поднимания иглы, но управляется она не пружиной, а с помощью специального элекромагнитного клапана, который регулируется электронным блоком управления двигателя. Следовательно, без соответствующего сигнала топливо не попадет в распылитель.
То есть дозирование топлива, начало его впрыска и длительность подачи определяется ЭБУ двигателя. Необходимые параметры определяются частотой вращения коленвала, режимом работы мотора, температурой ДВС и другими важными параметрами.
При этом в системе Common Rail за один цикл электромеханическая форсунка способна подавать топливо посредством нескольких впрысков (до 7 раз). Такая дозированная и точная подача горючего в цилиндр способствует его лучшему распределению по стенкам камеры сгорания и более полноценной переработке.
Таким образом, за счет управления процессом впрыска под контролем ЭБУ, конструкторам удалось существенно увеличить мощность дизельного двигателя, сделать его более экономичным и экологичным. С появлением электромагнитных форсунок связана и более культурная (не такая шумная, как раньше) работа дизеля, и даже повышение его общего ресурса.
Пьезоэлектрические форсунки
Самое современное изобретение в категории современных дизельных моторов с системой прямого впрыска топлива в цилиндры. Принцип работы пьезоэлектрических форсунок фактически дублирует электромагнитные форсунки, но вместо электрического магнита клапан, регулирующий впрыск горючего, приводит пьезоэлектрический кристалл.
Дело в том, что отдельные кристаллы способны менять свою форму под действием электрического заряда. При конструировании пьезоэлектрических форсунок был учтен этот принцип. В результате появилось устройство, где кристалл удлинялся под действием электричества, что и приводит в действие запорные механизмы форсунки.
Основное преимущества пьезоэлектрических форсунок — скорость срабатывания клапана. Это позволило совершать многократный впрыск за один цикл подачи горючего в цилиндр (до девяти раз!). В результате качество смеси дизтоплива и воздуха улучшается, мощность и эффективность работы дизельного ДВС увеличиваются.
К основному недостатку относят высокую стоимость пьезоэлектрических форсунок. Они крайне чувствительны к качеству топлива, не поддаются ремонту и восстановлению, а их замена обходится владельцу в круглую сумму.
Насос — форсунки
Насос-форсунка это не отдельный вид форсунки, а целая отдельная система подачи топлива в дизельном ДВС. Особенность такой системы — отсутствие ТНВД. Высокое давление впрыска обеспечивают сами дизельные насос-форсунки.
Принцип их работы заключается в следующем: насос низкого давления подает горючее на форсунку, а затем собственная плунжерная пара форсунки от прямого воздействия кулачков распредвала нагнетает необходимое для впрыска давление. В итоге качество распыления топлива в камере улучшается.
Электрический клапан в устройстве насос-форсунки обеспечивает возможность дозированного впрыска, топливо можно подавать в цилиндр за два впрыска.
К другим преимуществам насос-форсунок можно отнести исключение из системы питания дизеля такого узла, как ТНВД, что облегчает конструкцию и уменьшает габариты самого двигателя. Мотор с насос-форсунками работает мягче и экономичнее, а содержание выхлопа максимально экологично.
Главным недостаткам системы насос-форсунок считается прямая зависимость давления впрыска от частоты вращения коленвала. Кроме того, насос-форсунки очень требовательны к качеству топлива и моторного масла. Ремонтировать и заменять их обходится очень дорого, поэтому на сегодняшний день многие автопроизводители отказываются от насос-форсунок в пользу классической схемы «ТНВД + форсунки».
- Особенности и виды форсунок Bosch, Delphie, Denso мы рассматривали здесь.
Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог
ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ
www.dieselkraft.by
MirMarine — Форсунки судовых дизелей, конструкция
Форсунки судовых дизелей бывают двух типов: открытые и закрытые. Форсунки открытого типа из-за существенных недостатков в последнее время на дизелях не устанавливают.
При использовании форсунок открытого типа топливо от топливного насоса высокого давления через форсуночную трубку подается к форсунке, подводящий канал которой является продолжением трубки, далее топливо поступает на распылитель и в цилиндр. Ввиду отсутствия запорного устройства топливо начинает поступать в цилиндр, как только давление в топливопроводе станет больше давления в цилиндре. Поэтому первые частицы топлива, поступающего в цилиндр, имеют сравнительно большие размеры, плохо перемешиваются с воздухом и сгорают неполностью. То же самое происходит и в конце подачи, когда давление топлива снова падает. Для уменьшения отрицательного влияния этих явлений на качество распыливания и сгорания топлива топливные насосы дизелей с форсунками открытого типа имеют кулачные шайбы специального профиля, позволяющие сократить время нарастания давления и подачи топлива в цилиндр до минимальных значений.
У форсунок закрытого типа на пути топлива перед соплом устанавливают специальный запорный клапан игольчатого типа, нагруженный пружиной. Первоначальная затяжка пружины зависит от типа двигателя, способа смесеобразования и других причин и принимается от 140 до 300 бар; для некоторых дизелей — до 400 бар. Высота подъема иглы игольчатого клапана зависит прежде всего от количества подаваемого топлива в цилиндр за один впрыск и колеблется от 0,35 до 1,1 мм— более высокий подъем иглы привел бы к перегрузке и быстрому износу пружины. Закрытые форсунки позволяют подавать топливо в цилиндр при высоких давлениях даже при работе двигателя на малых оборотах. Сопло у форсунок небольших дизелей выполняют обычно вместе с распылителем, у форсунок крупных дизелей — отдельной деталью, которую по мере износа отверстий заменяют.
Форсунки больших дизелей имеют специальные каналы для подачи охлаждающей жидкости в район распылителя и сопла. Охлаждение форсунки уменьшает нагарообразование в районе сопла и возможность закоксовывания его отверстий. В качестве охлаждающей жидкости применяют дизельное топливо или пресную воду. При охлаждении форсунок водой устанавливают обычно индивидуальную систему охлаждения с собственным холодильником для охлаждения пресной воды. Периодически путем анализа проверяют, нет ли в охлаждающей воде топлива, и в случае его появления немедленно выясняют, в какой форсунке появилась неплотность, и заменяют ее.
Все форсунки закрытого типа работают по одинаковому принципу и отличаются только устройством распылителей, которые бывают дырчатыми и штифтовыми. Устройство многодырчатого и штифтового распылителей показано на рис. 54. Топливо от топливного насоса по каналу 1 проходит в полость 3. Когда общее усилие, действующее на конусную площадку 4, превышает упругость пружины, игольчатый клапан 2 приподнимается и топливо попадает в камеру сгорания в первом случае через отверстия, а во втором — через щелевой канал 5 (между игольчатым клапаном и распылителем). Форсунки со штифтовыми распылителями не нашли широкого применения, так как вследствие интенсивного износа распылителя ширина канала увеличивается и качество распыла ухудшается.
Конструкция стандартной форсунки закрытого типа двигателей ДР 30/50-3 показана на рис. 55. К стальному кованому корпусу 4 форсунки при помощи нажимной гайки 3 крепится распылитель 2 с игольчатым клапаном 1, который через толкатель 5 нагружен пружиной 6, натяжение пружины регулируют винтом 7 и фиксируют контргайкой 11. Топливо от топливного насоса подается через щелевой фильтр 8 по каналу А в полость под игольчатый клапан 1. Когда усилие, созданное давлением топлива на конусную площадку иглы, превысит начальное натяжение пружины (200—205 бар), игла поднимается и топливо через восемь сопловых отверстий диаметром 0,35 мм попадет в камеру сгорания. Угол между отверстиями 140°. Подъем иглы равен 0,5 мм и ограничен нижним торцом корпуса 4 форсунки. Топливо, просочившееся через зазор между иглой и распылителем, отводится по каналу В в присоединенную к корпусу с помощью штуцера 12 сливную трубку. Уплотнение сливной трубки осуществляется прокладками 13.
Для прокачивания форсунки после профилактики и ремонта служит невозвратный шариковый клапан 9, прижимаемый к гнезду болтом 10. Уплотнение между форсункой и цилиндровой крышкой — красномедная прокладка 14.
Подобные форсунки просты по конструкции, однако имеют ряд недостатков, главными из которых следует считать: отсутствие специальной ограничительной шайбы подъема иглы, что приводит к износу корпуса форсунки; при износе отверстий распылителя приходится заменять весь комплект (у форсунок с отдельно выполненным соплом заменяют только последний). Отсутствие специального охлаждения тоже упрощает конструкцию форсунки, однако приводит к нагарообразованию и закоксовыванию отверстий распылителя.
В последнее время получили распространение гидрозапорные и гидромеханические форсунки.
У гидрозапорных форсунок для регулирования давления начала впрыска применяется гидравлический запор (вместо пружины), у гидромеханических форсунок — пружина в комплекте с гидравлическим запором.
Схема гидрозапорной форсунки с гидравлически управляемой иглой показана на рис. 56. Топливо по топливоподающему каналу попадает в полость Б под иглу форсунки. Запирающая жидкость поступает в полость В и действует на поверхность А, площадь которой и давление запирающей жидкости определяют расчетным путем. Игла приподнимается тогда, когда усилие, создаваемое давлением топлива на конусную площадку иглы, превышает усилие, создаваемое запирающей жидкостью на поверхность А. Жидкость для запирания иглы подается специальным насосом. Иногда для запирания форсунки используют то же топливо, которое подается к форсунке топливными насосами высокого давления.
Преимущества гидрозапорных топливных систем перед механическими: увеличивается срок службы распылителей благодаря смазке иглы гидросмесью, свободной от механических и химических примесей; можно изменять давление запирания в соответствии с режимом работы двигателя; обеспечивается одинаковое усилие запирания игл по всем форсункам; повышается экономичность дизеля за счет улучшения качества впрыска.
Похожие статьи
mirmarine.net
СУДОРЕМОНТ ОТ А ДО Я.: Форсунка.
Форсунка дизеля — устройство, служащее для подачи и распыления топлива в цилиндре дизеля.Форсунка дизеля:
1 — распылитель; 2 — гайка накидная; 3 — игла; 4 — толкатель; 5 — корпус форсунки; 6 — пружина; 7 — контргайка; 8 —- винт регулировочный; 9 — верхняя крышка; 10 — канал подвода топлива
Основными дефектами форсунок являются: изнашивание, коррозия иглы и сопловых отверстий распылителя, их закоксовывание; риски, царапины на сопрягаемых поверхностях игла-распылитель;трещины в корпусе форсунки и распылителя; нарушение плотности соединения между торцами корпуса распылителя и форсунки; ослабление затяжки пружины; деформация или поломка пружины; зависание иглы в закрытом нижнем положении; зависание иглы в открытом верхнем положении.
Обнаружив на работающем дизеле цилиндр с изменившимися параметрами рабочего процесса, дизель останавливают, снимают форсунку (при наличии двух форсунок снимают обе) и производят её проверку на испытательном стенде, где можно проверить все перечисленные дефекты.
При отсутствии испытательного стенда рекомендуют использовать топливный насос высокого давления (ТНВД), установив на него трубку с тройником и манометром. Перед опрессовкой форсунки следует проверить плотность нагнетательного клапана ТНВД.
Установив форсунку на стенд и прокачивая через неё топливо, проверяют затяжку нажимной пружины иглы форсунки по давлению впрыска топлива; если затяжка пружины ослабла, то давление впрыска будет ниже рабочего.
Давление впрыска, которое зависит от типа дизеля и конструкции форсунки, регулируют затяжкой пружины регулировочным болтом.
Давления начала впрыскивания топлива форсункой дизелей (МПа)
Плотность пары игла-распылитель проверяют по времени падения давления топлива в трубопроводе и в форсунке, которое указывают в инструкции по эксплуатации. При отсутствии этого параметра принимают время падения давления топлива в 5,0 МПа для новых пар за 15 с и для пар, находящихся в эксплуатации — за 5 с.
С целью проверки засорения отверстий в распылителе необходимо обернуть соплодержатель форсунки листом бумаги в один слой и резким нажатием на рычаг привода топливного насоса подать порцию топлива в форсунку. При правильном расположении отверстий в сопле их отпечатки на развёрнутом листе бумаги будут лежать на одной линии на равных расстояниях друг от друга.
Засорённые отверстия подлежат прочистке специальной иглой. Прочистка отверстий сопла без его разборки запрещается.
Для проверки форсунки на отсутствие подтеканий необходимо после её прокачки обтереть сопло насухо, а затем произвести пять-шесть подач топлива. Капля топлива на конце сопла указывает на подтекание. Чтобы подтекание устранить, необходимо разобрать форсунку и притереть детали.
Гайку распылителя рекомендуется ставить на специальной пасте «Моликоте», или на графите с цилиндровым маслом, затягивать и отдавать при отжатой пружине форсунки.
При сборке форсунки необходимо определить высоту подъёма иглы. Высоту подъёма иглы устанавливают в соответствии с инструкцией по эксплуатации дизеля, и она составляет:
— 0,2-0,3 мм для форсунки с плоской посадкой иглы;
— 0,4-0,5 мм для форсунок с конической посадкой иглы;
— 0,6-0,7 мм для форсунок с конической посадкой иглы (для тихоходных крейцкопфных дизелей).
В настоящее время высокомощные судовые малооборотные дизели фирмы «Бурмейстер и Вайн», а также перспективные дизели «МАН — Бурмейстер и Вайн» оборудуют форсунками без системы охлаждения, это главное принципиальное отличие их от общепринятой традиционной конструкции форсунки. Эта форсунка обеспечивает циркуляцию нагретого (105-120 С) тяжёлого топлива на неработающем дизеле и не требует дополнительных элементов системы охлаждения (два насоса, цистерна, трубопроводы, контрольно-измерительные приборы и приборы автоматики).
Однако конструкция такой форсунки имеет девять мест притирания сопрягаемых поверхностей, для чего требуются специальные оправки. Тогда как в традиционных конструкциях форсунок количество притираемых поверхностей 6-7. Для неохлаждаемых форсунок, из-за сложности притирания сопрягаемых поверхностей и применения специального притирочного материала, предпочтительней устранять их дефекты в заводских условиях.
Восстановление запирающего конуса иглы распылителя. Запирающий конус иглы распылителя должен создавать надёжный линейный контакт (по окружности) с запирающим конусом (седлом) корпуса распылителя, для обеспечения своевременного и чёткого прекращения подачи топлива в камеру сгорания, исключая пульсации и негерметичность распылителя.
Восстанавливают конус иглы на станке для восстановления распылителей фирмы «Хартридж» (Англия) модели НН009, который производит шлифование запирающего конуса иглы распылителя на любой угол от 20 до 180 градусов . Как у отечественных, так и у зарубежных распылителей, номинальный угол запирающего конуса равен 60 или 90 градусам . Игла располагается на F-образном блоке и должна вращаться только в процессе шлифования. При необходимости выполняют лёгкую шлифовку торца хвостовика.
Шлифовку выполняют правым углом шлифовального круга, который должен быть предварительно заправлен при помощи устройства для угловой правки круга.
Цилиндрическая поверхность служит базой при шлифовании конуса, которая часто деформируется под воздействием форсуночной пружины и теряет округлость.
Для компенсации потери угла при сопряжении игл с корпусами фирма «Хартридж» рекомендует при шлифовке игл увеличить углы на 10 градусов . Если конус иглы 60, следует шлифовать под углом 60 градусов.
На посадочное место конуса иглы наносят небольшое количество тонкой притирочной пасты (1-3 мкм). Осторожно корпус распылителя одеть на иглу и, придерживая корпус пальцами, включить станок. При слабом нажиме на корпус (позвольте корпусу вращаться в пальцах в течение 5 сек), на кромке конуса иглы образуется узкая (1-2 мм) полоска. При сильном нажиме полоска расширится вниз по конусу иглы и седла.
Игла считается исправной, если при осмотре под микроскопом в непосредственной близости от острой (чёткой) кромки конуса можно увидеть блестящую, неразрывную линию, и светлую, образованную притиркой, поверхность.
Восстановление запирающего конуса корпуса распылителя. Цель — создание надёжного линейного контакта (по окружности) с запирающим конусом иглы и обеспечение герметичности распылителя.
Запирающий конус корпуса распылителя (седло) не должен иметь царапин и задиров на поверхности.
При восстановлении необходимо помнить, что при изготовлении распылителей рабочие поверхности корпусов распылителей подвергают дополнительному упрочнению термохимической обработкой (цементация, азотирование). Глубина цементируемого слоя равна 0,5-0,8 мм, азотированного — 0,3-0,4 мм, а твёрдость HRC > 58.
Необходимо учитывать толщину снимаемого слоя во время притирки, чтобы не допустить оголения более мягкой сердцевины металла.
Восстановления запирающего конуса корпуса распылителя на станке «Рэпидлэп» производят при помощи специальных притиров, которые зажимаются в патроне станка. Паста наносится на кончик притира прямо из тюбика, либо палочкой с тупым концом (спичкой). Затем ввести притир в отверстие корпуса распылителя так, чтобы паста не попала на стенки отверстия, так как может произойти изнашивание диаметра отверстия корпуса в процессе притирки. Если же паста попала на стержень притира, его необходимо вытереть насухо, а корпус промыть и продуть.
sudoremont.blogspot.com
Форсунки для дизельных двигателей – ухаживаем за ними правильно!
Форсунки для дизельных двигателей – это детали топливной аппаратуры, которые наиболее подвержены износу. Считаются самыми простыми в обслуживании и проведении диагностики в условиях сервисных центров. От того, насколько эффективно работают форсунки, зависит качество сгорания топлива в цилиндрах двигателя, его запуск, динамика разгона автомобиля, экономичность и количество вредных выбросов.
Форсунки для дизельных двигателей – что это?
В зависимости от типа распылителей и топливной системы максимальное давление форсунок дизельных двигателей в распылителе в момент впрыска составляет порядка 200 МПа, а время – от 1 до 2 миллисекунд. От качества впрыска зависит уровень шума двигателя, количество выбросов в атмосферу сажи, окислов азота и углеводорода.
Современные модели различаются по форме корпуса, размеру распылителей, а также по способу управления. Отличие различных типов форсунок состоит в использовании различных систем впрыска и видов распылителей, которые бывают штифтовыми и дырчатыми. Штифтовые применяют в двигателях с форкамерной системой зажигания, дырчатые устанавливаются на дизелях с непосредственным впрыском топлива.
По способу управления детали делятся на однопружинные, двухпружинные, с датчиками контроля положения иглы и управляемые пьезоэлектрическими элементами. Кроме всего прочего, схема форсунки дизельного двигателя зависит от способа ее монтажа в головке цилиндров: при помощи фланца, хомута или путем вворачивания в гнездо.
Принцип работы форсунки дизельного двигателя – кратко о сложном
Основное назначение таких деталей заключается в дозировании и распылении топлива, а также герметичной изоляции камеры сгорания. В результате исследований были разработаны насосы-форсунки, которые устанавливаются в каждый цилиндр по отдельности. Принцип работы форсунки дизельного двигателя нового типа заключается в том, что она функционирует от кулачка распределительного вала через толкатель. Подача и слив топлива осуществляется через специальные каналы в головке блока. Дозирование топлива происходит через блок управления, который подает сигналы на запорные электромагнитные клапаны.
Работает насос-форсунка в импульсном режиме, что позволяет перед основным впрыском произвести предварительную подачу топлива. В результате чего значительно смягчается работа двигателя и снижается уровень токсичных выбросов.
Топливные форсунки в большинстве случаев нуждаются в простом уходе, чаще всего, для того чтобы вернуть их в рабочее состояние, достаточно просто их очистить и промыть. Независимо от того, сколько форсунок в двигателе, случается, что при резком нажатии на педаль газа ощущаются рывки и провалы или ощутимо снижается мощность, мотор начинает неустойчиво работать на низких оборотах, значит, произошла закупорка каналов форсунки твердыми смолянистыми отложениями. Что же делать?
Промывка форсунок дизельного двигателя – способы реализации
Загрязнение этого элемента ведет к нарушению распыления топлива и приводит к неправильному образованию воздушно-топливной смеси. В идеале пульверизация должна быть максимально равномерной. Основной источник загрязнения – содержащиеся в топливе смолы. Промывка форсунок дизельного двигателя может устранить все нарушения подачи топлива в цилиндры.
Процесс очистки форсунок предусматривает удаление различных загрязнений в топливных каналах. В настоящее время применяется несколько способов:
- чистка форсунок дизельных двигателей с помощью ультразвука;
- промывка форсунок топливом с добавлением специальных присадок;
- промывка с использованием специальных жидкостей на стендах;
- промывка вручную.
Для автомобилистов наиболее приемлемым является последний вариант, поскольку он позволяет проводить работы по очистке форсунок в домашних условиях. Однако в запущенных случаях приходится обращаться к услугам автоцентров, где проводится очистка при помощи ультразвука, что является более жестким способом. К данному виду очистки рекомендуется прибегать только в случае, если промывка специальными жидкостями не дала положительного результата.
carnovato.ru
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.
avtodisel.ru