Дизельна форсунка є одним з головних елементів системи живлення дизельного двигуна. Форсунка (інжектор) забезпечує пряму подачу солярки в камеру згоряння дизеля, а також дозування палива з високою частотою (понад 2 тис. імпульсів за хвилину). Інжектор здійснює ефективне розпилювання пального в просторі над . Паливо в результаті такого розпилу набуває форми факела. Форсунки відмінних один від одного систем паливоподачі мають конструктивні особливості, розрізняються за способом керування. Інжектори ділять на дві групи:
- механічні;
- електромеханічні;
Читайте у цій статті
Принцип роботи механічної форсунки
Принцип роботи системи живлення дизеля з механічним керуванням форсунки полягає в наступному. До подається пальне. За подачу відповідає насос, що підкачує, який створює низький тиск, необхідний для прокачування солярки по паливопроводах.
Далі ТНВД у потрібній послідовності здійснює розподіл та нагнітання пального під високим тиском у магістралі, що ведуть до механічної форсунки. Кожна форсунка цього типу відкривається для чергового упорскування порції солярки в циліндри під впливом високого тиску палива. Зниження тиску призводить до закриття дизельної паливної форсунки.
Простий механічний інжектор має корпус, розпилювач, голку та одну пружину. У пристрої запірна голка вільно рухається напрямним каналом розпилювача. Сопло форсунки щільно перекривається у той момент, коли немає потрібного тиску від ТНВД. Внизу голка спирається на ущільнення розпилювача, що має конічну форму. Притиск голки реалізований за допомогою закріпленої зверху пружини.
Розпилювач є однією з найважливіших складових деталей серед інших елементів у пристрої інжекторної форсунки. Розпилювачі можуть мати різну кількість отворів розпилювання, відрізнятися способом регулювання подачі палива.
Прості дизельні мотори, які мають розділену камеру згоряння, часто отримують розпилювач з одним отвором та голкою. Дизельні мотори, які влаштовані на основі безпосереднього упорскування палива, обладнані форсунками з кількома отворами. Число отворів у такому розпилювачі коливається від двох до шести.
Подача палива регулюється в залежності від конструкції розпилювача, тому що існують два основні типи подібних рішень:
- розпилювач із можливістю перекриття каналів;
- розпилювач з об'ємом, що перекривається;
У першому випадку голка форсунки перекриває подачу пального шляхом перекриття кожного отвору. Другий тип форсунок означає, що голка перекриває своєрідну камеру у нижній частині розпилювача.
Тиск палива, що нагнітається ТНВД, змушує голку підніматися завдяки наявності на поверхні такої голки спеціальної сходинки. Солярка проникає у корпус під вказаною сходинкою. У момент, коли тиск пального сильніший за зусилля, яке створює притискна пружина, голка рухається вгору. Таким чином відкривається канал розпилювача. Дизпаливо під тиском проходить через розпилювач та відбувається його розпил у формі смолоскипа. Так реалізовано упорскування палива.
Далі певна кількість палива, що подається насосом високого тиску, пройде через розпилювач і потрапить до камери згоряння. Після цього тиск на сходинці голки починає знижуватися, у результаті голка від зусилля пружини повертається у вихідне положення і щільно перекриває канал. Тоді подача солярки до розпилювача повністю припиняється.
Інжектор із двома пружинами
На ефективність палива і подальшого згоряння палива в циліндрах дизеля можна впливати, змінюючи різні характеристики форсунки, такі як структура і кількість каналів розпилювача, зусилля пружини і т.п. Одним із конструкторських рішень стало впровадження у пристрій форсунок спеціального датчика підйому голки. Дане піднесення враховується спеціальними електронними блоками управління, які взаємодіють із ТНВД.
Ще одним витком розвитку стали дизельні форсунки із двома пружинами. Пристрій таких форсунок складніший, але результатом стає більша гнучкість у процесі подачі палива. Згоряння робочої суміші стає м'якшим, дизель тихіше працює.
Особливістю роботи зазначених інжекторів є двоступінчасте піднесення голки. Виходить, паливо, що нагнітається ТНВД спочатку перевищує за силою тиску силу опору однієї пружини, а потім інший. У режимі холостого ходу і при невеликих навантаженнях на мотор упорскування здійснюється тільки за допомогою першого ступеня, подаючи двигун незначну кількість солярки. Коли мотор виходить на режим навантаження, тиск палива, що нагнітається ТНВД, зростає, пальне подається вже двома дозованими порціями. Перше упорскування невеликого обсягу (1/5 від загальної кількості), а далі основне (близько 80% солярки). Різниця тисків упорскування для відкриття першого та другого ступеня не особливо велика, що забезпечує плавність паливоподачі.
Такий підхід дозволив підвищити рівномірність, ефективність та повноцінність згоряння суміші. Дизельний двигун почав витрачати менше пального, знизилася кількість токсичних домішок у вихлопних газах. Дизельні форсунки з двома пружинами активно використовувалися на агрегатах з безпосереднім упорскуванням палива до моменту появи систем живлення під назвою Commоn Rail.
Електромеханічна дизельна форсунка
Подальший розвиток систем паливоподачі дизельного призвело до появи форсунок, у яких солярка подається у циліндри за допомогою електромеханічних форсунок. У таких інжекторах голка форсунки відкриває та закриває доступ до розпилювача не під впливом тиску палива та протидії силі пружини, а за допомогою спеціального керованого електромагнітного клапана. Клапан контролюється двигуном, без відповідного сигналу якого пальне не потрапить у розпилювач.
Блок управління відповідає момент початку паливного впорскування і тривалість подачі палива. Виходить, ЕБУ дозує солярку дизеля шляхом подачі на клапан форсунки певної кількості імпульсів. Параметри імпульсів залежать від того, з якою частотою обертається двигуна, в якому режимі працює дизельний мотор, яка температура ДВС і т.д.
У системі живлення Common Rail електромеханічна форсунка може за один цикл реалізувати подачу палива за допомогою кількох роздільних імпульсів (впорскування). Паливне упорскування за цикл здійснюється до 7 разів. Тиск упорскування також значно підвищився порівняно з попередніми системами.
Завдяки дозованій високоточній подачі тиск газів на поршень в результаті згоряння суміші зростає плавно, сама паливно-повітряна суміш рівномірно розподіляється по циліндрах дизеля, краще розпорошується і повноцінно згоряє.
Подальше відео наочно ілюструє принцип роботи електромеханічної форсунки з прикладу бензинового двигуна. Головна відмінність полягає в тому, що тиск палива в дизельній форсунці значно вищий.
Зазначений підхід дозволив остаточно перекласти завдання з управління упорскуванням із форсунок та ТНВД на електронний блок. Електронний упорскування працює набагато точніше, дизель з подібними рішеннями став ще більш потужним, економічним та екологічним. Розробникам вдалося значно знизити вібрації та шуми у процесі роботи дизельного агрегату, підвищити загальний ресурс ДВЗ.
Однією з різновидів систем живлення дизеля є конструкції, у яких повністю відсутня ТНВД. За створення високого тиску упорскування відповідають так звані дизельні насос-форсунки. Принцип роботи системи полягає в тому, що насос низького тиску спочатку подає солярку безпосередньо до інжектора, в якому вже є плунжерна пара для створення високого тиску впорскування. Плунжерна пара форсунки працює від прямого впливу на неї кулачків. Дана система дозволяє досягти кращої якості розпилу дизпалива завдяки здатності створити дуже високий тиск упорскування.
Виняток із системи подачі палива ТНВД дозволяє зробити розміщення дизельного ДВС під капотом компактнішим, позбутися приводу паливного насоса і відбору потужності на його постійне обертання. Також стало можливим видалити із системи живлення рішення, які розподіляють паливо від ТНВД по циліндрах. Інжектори в системі з насос-форсунками мають електричний клапан, що дозволяє подавати паливо за два імпульси.
Принцип схожий роботу механічної форсунки з двома пружинами. Рішення дозволяє реалізувати спочатку підприскування, а вже потім зробити подачу в циліндр основної порції пального. Насос-форсунки реалізують подачу палива в максимально точно заданий момент початку упорскування, краще дозують солярку. Дизельний мотор з такою системою економічний, працює м'яко і тихо, вміст шкідливих речовин у газах, що відпрацювали, зведено до мінімуму.
Головним мінусом рішення можна вважати те, що тиск упорскування насос-форсунки безпосередньо залежить від частоти обертання коленвала двигуна. У списку недоліків також зазначено: складність виконання, висока вимогливість до моторного масла, чистоти та якості палива. У процесі експлуатації виділяють труднощі у процесі ремонту та обслуговування, а також загальну дорожнечу порівняно із системами, які обладнані звичним ТНВД.
Читайте також
Несправності форсунок дизеля, перевірка та самостійне виявлення проблем. Очищення сопла форсунок дизельного двигуна, регулювання тиску впорскування.
У цій статті ми намагатимемося розібратися, що таке, для чого потрібен і де знаходиться інжектор. Інжектор – однокореневе слово зі словом ін'єкція, а ін'єкція – це впорскування. Хоча інжектор мало схожий на шприц, але він також упорскує паливо в циліндри двигуна. Власне, інжектор – форсунка, яка розбризкує паливо дрібними краплями для надходження в циліндри суміші повітря та парів бензину. Ви скажете, що робить так само. Так само, але не зовсім.
Жиклер карбюратора працює практично як, розбризкуючи в його камері бензин. Але бензин засмоктується до карбюратора за допомогою поршня двигуна, що відбирає близько 10% його потужності. Плюс до всього, відрегулювати карбюратор до ідеального стану майже неможливо: він переливає паливо, що двигун «захлинається» і коптить, а частина так і не згоряє, то не доливає, і мотор працює з провалами і не тягне.
Бензин закачується в інжектор за допомогою спеціального електронасоса, а змішування парів бензину і повітря відбувається в камері згоряння циліндра. Кількість палива чітко порційно, і залежить воно від необхідної саме на даний момент кількості оптимальної тяги.
Де знаходиться інжектор:
У звичайних випадках інжектор встановлюють замість карбюратора, а точніше взагалі на його місце. Як інжектор використовують лише одну форсунку, яка «обслуговує» всі циліндри, а впорскування палива буде у впускний колектор, так званий моноуприскування. Перед карбюраторною схемою перевага тут лише одна: двигун не витрачає потужність на всмоктування палива через карбюратор жиклер.
Система багатоточкового або розподіленого упорскування проводиться також у впускний колектор. Завдяки розподіленому упорскування краще дозується паливо, яке надходить до кожного циліндра. Але все ж таки найкращі результати дає тільки пряме упорскування прямо в камеру згоряння циліндра, так само, як у .
На читання 3 хв. Переглядів 1.4k. Опубліковано 19 серпня 2015
Багато автолюбителів, вислуховуючи від майстрів станцій технічного обслуговування про необхідність промивання або заміни форсунок, не розуміють, що це таке, і де вони знаходяться. Усі сучасні бензинові та дизельні двигуни внутрішнього згоряння оснащені системою упорскування палива. Форсунка як насос для подачі потужного, але тонкого струменя палива є невід'ємною частиною цієї системи впорскування. У цій статті ми розповімо, де в автомобілі знаходяться форсунки та принцип їхньої роботи.
Визначення поняття форсунка
Форсунка – це електромагнітний клапан, який керується спеціальною програмою у блоці керування двигуном. Завдяки форсунці паливо в циліндри подається дозовано. Коли говорять про інжектор, мають на увазі систему керованих форсунок.
Існують різні види форсунок для:
- Центрального упорскування палива;
- розподіленого упорскування палива;
- Безпосереднього упорскування палива.
Принцип роботи форсунок
До кожної форсунки паливо паливної рампи подається під певним тиском. На електромагніт форсунки надходять електричні імпульси блоку управління двигуном. Вони приводять у дію спеціальний голчастий клапан, який відкриває та закриває канал у форсунці. Чим довше надходить електричний імпульс, тим довше відкритий голчастий клапан, і тим більше подається палива. Час відкриття голкового клапана регулює блок керування двигуном. Крім цього, різновиди форсунок дозволяють створювати різні форми і спрямованість факела палива, що розпилюється, що істотно впливає на процес сумішоутворення.
Розташування форсунок у двигуні автомобіля
У таблиці нижче вказано розташування форсунок у двигуні залежно від типу упорскування палива.
Промивання форсунок
У зв'язку з наявністю в паливі шкідливих домішок на форсунках може накопичуватися нагар. Операція промивання форсунок передбачає процес вимивання забруднень із системи форсунок. Промивати форсунки можна спеціальною рідиною (спеціальна присадка). При цьому форсунки можна навіть не знімати із двигуна. Така присадка додається до палива, і двигуну дають попрацювати на такій суміші 2-3 тисячі кілометрів. Також можна робити швидше промивання форсунок, не знімаючи їх з двигуна. Для цього використовується спеціальна установка, яка приєднується до двигуна замість паливного насоса. У форсунки подається спеціальне паливо, що промиває – сольвенте. Таке промивання займає близько 15 хвилин.
Також можна очистити форсунки від нагару за допомогою ультразвукового стенду. Для цього форсунки знімають із паливної системи двигуна.
Призначена для дозованої подачі палива, його розпилення в камері згоряння (впускному колекторі) та утворення паливно-повітряної суміші.
Форсунка використовується в системах упорскування як бензинових, так і дизельних двигунів. На сучасних двигунах встановлюються форсунки з електронним керуванням упорскування.
Залежно від способу здійснення упорскування розрізняють такі види форсунок: електромагнітна, електрогідравлічна та п'єзоелектрична.
Електромагнітна форсунка
Електромагнітна форсунка встановлюється, зазвичай, на бензинових двигунах , зокрема. обладнаних системою безпосереднього упорскування. Форсунка має досить простий пристрій, що включає електромагнітний клапан з голкою та сопло.
Робота електромагнітної форсунки здійснюється в такий спосіб. Відповідно до закладеного алгоритму, електронний блок управління забезпечує в потрібний момент подачу напруги на обмотку збудження клапана. При цьому створюється електромагнітне поле, яке долаючи зусилля пружини, втягує якір із голкою та звільняє сопло. Проводиться упорскування палива. Зі зникненням напруги, пружина повертає голку форсунки на сідло.
Електрогідравлічна форсунка
Електрогідравлічна форсунка використовується на дизельних двигунах, у т.ч. обладнаних системою упорскування Common Rail. Конструкція електрогідравлічної форсунки поєднує електромагнітний клапан, камеру управління, впускний та зливний дроселі.
Принцип роботи електрогідравлічної форсунки заснований на використанні тиску палива як при впорскуванні, так і при його припиненні. У вихідному положенні електромагнітний клапан знеструмлений та закритий, голка форсунки притиснута до сідла силою тиску палива на поршень у камері управління. Упорскування палива не відбувається. При цьому тиск палива на голку через різницю площ контакту менше тиску на поршень.
За командою електронного блоку керування спрацьовує електромагнітний клапан, відкриваючи зливний дросель. Паливо з камери керування витікає через дросель у зливну магістраль. При цьому впускний дросель перешкоджає швидкому вирівнюванню тисків у камері керування та впускній магістралі. Тиск на поршень знижується, а тиск палива на голку не змінюється, під дією якого голка піднімається і відбувається упорскування палива.
П'єзоелектрична форсунка
Найдосконалішим пристроєм, що забезпечує упорскування палива, є п'єзоелектрична форсунка (п'єзофорсунка). Форсунка встановлюється на дизельних двигунах, обладнаних системою упорскування Common Rail.
Перевагами п'єзофорсунки є швидкість спрацьовування ( в 4 рази швидше за електромагнітний клапан), і як наслідок можливість багаторазового впорскування палива протягом одного циклу, а також точне дозування палива, що впорскується.
Це стало можливим завдяки використанню п'єзоефектув управлінні форсункою, заснованого на зміні довжини п'єзокристалу під дією напруги. Конструкція п'єзоелектричної форсунки включає п'єзоелемент, штовхач, що перемикає клапан і голку, вміщені в корпусі.
У роботі п'єзофорсунки, як і електрогідравлічної форсунки, використовується гідравлічний принцип. У вихідному положенні голка висаджена на сідло за рахунок високого тиску палива. При подачі електричного сигналу на п'єзоелемент збільшується його довжина, яка передає зусилля на поршень штовхача. Відкривається перемикаючий клапан, паливо надходить у зливну магістраль. Тиск вище за голку падає. Голка за рахунок тиску в нижній частині піднімається і проводиться упорскування палива.
Кількість палива, що впорскується, визначається:
- тривалістю на п'єзоелемент;
- тиском палива у паливній рампі.
Форсунки для дизельних двигунів- Це деталі паливної апаратури, які найбільш схильні до зносу. Вважаються найпростішими в обслуговуванні та проведенні діагностики в умовах сервісних центрів. Від того, наскільки ефективно працюють форсунки, залежить якість згоряння палива в циліндрах двигуна, його запуск, динаміка розгону автомобіля, економічність та кількість шкідливих викидів.
Форсунки для дизельних двигунів – що це?
Залежно від типу розпилювачів та паливної системи максимальний тиск форсунок дизельних двигунів у розпилювачі в момент упорскування становить близько 200 МПа, а час – від 1 до 2 мілісекунд. Від якості упорскування залежить рівень шуму двигуна, кількість викидів в атмосферу сажі, оксидів азоту та вуглеводню.
Сучасні моделі розрізняються формою корпусу, розміру розпилювачів, і навіть за способом управління. Відмінність різних типів форсунок полягає у використанні різних систем упорскування та видів розпилювачів, які бувають штифтовими та дірчастими. Штифтові застосовують у двигунах з форкамерною системою запалювання, дірчасті встановлюються на дизелях з безпосереднім упорскуванням палива.
За способом керування деталі поділяються на однопружинні, двопружинні, з датчиками контролю положення голки та керовані п'єзоелектричними елементами. Крім іншого, схема форсунки дизельного двигуна залежить від способу її монтажу в головці: за допомогою фланця, хомута або шляхом вкручування в гніздо.
Принцип роботи форсунки дизельного двигуна – коротко про складне
Основне призначення таких деталей полягає у дозуванні та розпорошенні палива, а також герметичній ізоляції камери згоряння. В результаті досліджень було розроблено насоси-форсунки, які встановлюються в кожен циліндр окремо. Принцип роботи форсунки дизельного двигуна нового типу полягає в тому, що вона функціонує від кулачка розподільчого валу через штовхач. Подача та злив палива здійснюється через спеціальні канали в головці блоку. Дозування палива відбувається через блок керування, що подає сигнали на запірні електромагнітні клапани.
Працює насос-форсунка в імпульсному режимі, що дозволяє перед основним упорскуванням зробити попередню подачу палива. Внаслідок чого значно пом'якшується робота двигуна та знижується рівень токсичних викидів.
Паливні форсунки в більшості випадків потребують простого догляду, найчастіше, для того щоб повернути їх у робочий стан, досить просто їх очистити та промити. Незалежно від того, скільки форсунок у двигуні, трапляється, що при різкому натисканні на педаль газу відчуваються ривки та провали або відчутно знижується потужність, мотор починає нестійко працювати на низьких оборотах, отже, відбулася закупорка каналів форсунки твердими смолянистими відкладеннями. Що ж робити?
Промивання форсунок дизельного двигуна – способи реалізації
Забруднення цього елемента веде до порушення розпилення палива і призводить до неправильного утворення повітряно-паливної суміші.. В ідеалі пульверизація має бути максимально рівномірною. Основне джерело забруднення - смоли, що містяться в паливі. Промивання форсунок дизельного двигуна може усунути всі порушення подачі палива.
Процес очищення форсунок передбачає видалення різних забруднень у паливних каналах. В даний час застосовується кілька способів:
- чищення форсунок дизельних двигунів за допомогою ультразвуку;
- промивання форсунок паливом з додаванням спеціальних присадок;
- промивання з використанням спеціальних рідин на стендах;
- промивання вручну.
Для автомобілістів найбільш прийнятним є останній варіант, оскільки дозволяє проводити роботи з очищення форсунок в домашніх умовах. Однак у запущених випадках доводиться звертатися до послуг автоцентрів, де проводиться очищення за допомогою ультразвуку, що є жорсткішим способом. До цього виду очищення рекомендується вдаватися лише у випадку, якщо промивання спеціальними рідинами не дало позитивного результату.
