Как работают форсунки инжектора: Как работает форсунка инжектора. Устройство системы питания инжекторного двигателя

Как работает форсунка инжектора. Устройство системы питания инжекторного двигателя

Министерство образования и науки Российской Федерации

Сыктывкарский лесной институт филиал

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета

им. С.М.Кирова

Факультет ЛТФ

Кафедра АиАХ

Лабораторная работа № 1,2

Дисциплина: ТЭА

Тема: Система питания инжекторного двигателя.

Выполнил Артеева Т. П., гр. 141

Проверил Юшков А. Н., к.т.н.

Зав. кафедрой Чудов В. И., к.т.н.

Сыктывкар – 2011

Устройство системы питания инжекторного двигателя…..………………….4

Основные неисправности системы питания.………………………………7

1. Датчики………………………………………………………………….7

   Форсунки………………………………………………………………..9

   Бензонасос……………………………………………………………..11

ТО системы питания………….………………..………………………….12

Введение

На сегодняшний день инжекторный двигатель практически полностью заменил устаревшую карбюраторную систему.

Инжекторный двигатель улучшает эксплуатационные и мощностные показатели автомобиля (динамика разгона, экологические характеристики, расход топлива и т.д.).

Инжектор позволяет длительное время соблюдать высокие экологические стандарты, без ручных регулировок, благодаря самонастройки по датчику кислорода.

Инжекторный двигатель. Основные достоинства.

Основные достоинства инжектора по сравнению с карбюратором: уменьшенный расход топлива, улучшенная динамика разгона, уменьшение выбросов вредных веществ, стабильность работы. Изменение параметров электронного впрыска может происходить буквально «на лету», так как управление осуществляется программно, и может учитывать практически большое число программных функций и данных с датчиков. Также современные системы электронного впрыска способны адаптировать программу работы под конкретный экземпляр мотора, под стиль вождения водителя, и т.п.

Инжекторный двигатель. Недостатки.

Основные недостатки инжекторных двигателей по сравнению с карбюраторными: высокая стоимость ремонта, высокая стоимость узлов, неремонтопригодность элементов, высокие требования к качеству топлива, необходимо специализированное оборудование для диагностики, обслуживания и ремонта.

Инжекторные системы питания двигателя классифицируются следующим образом. Моновпрыск или центральный впрыск — одна форсунка на все цилиндры, расположенная на месте карбюратора (во впускном коллекторе). В современных двигателях не встречается. Распределённый впрыск — каждый цилиндр обслуживается отдельной изолированной форсункой во впускном коллекторе. Одновременный — все форсунки открываются одновременно. Попарно-параллельный — форсунки открываются парами, причём одна форсунка открывается непосредственно перед циклом впуска, а вторая перед тактом выпуска.

1. Устройство системы питания инжекторного двигателя

Рис.1. Схема подачи топлива двигателя с системой впрыска топлива

1 – форсунки; 2 – пробка штуцера для контроля давления топлива;3 – рампа форсунок; 4 – кронштейн крепления топливных трубок;5 – регулятор давления топлива; 6 – адсорбер с электромагнитным клапаном; 7 – шланг для отсоса паров бензина из адсорбера;8 – дроссельный узел; 9 – двухходовой клапан;10 – гравитационный клапан; 11 – предохранительный клапан;12 – сепаратор; 13 – шланг сепаратора; 14 – пробка топливного бака; 15 – наливная труба; 16 – шланг наливной трубы; 17 – топливный фильтр; 18 – топливный бак; 19 – электробензонасос; 20 – сливной топливопровод; 21 – подающий топливопровод.

Топливо подается из бака, установленного под днищем в районе задних сидений. Топливный бак ваз 2111 – стальной, состоит из двух сваренных между собой штампованных половин. Заливная горловина соединена с баком резиновым бензостойким шлангом, закрепленным хомутами. Пробка герметична. Бензонасос – электрический, погружной, роторный, двухступенчатый, установлен в топливном баке. Развиваемое давление — не менее 3 бар (3 атм).

Бензонасос ваз 2110 включается по команде контроллера системы впрыска (при включенном зажигании ваз 2112) через реле. Для доступа к насосу под задним сиденьем в днище автомобиля имеется лючок. От насоса по гибкому шлангу топливо под давлением подается к фильтру тонкой очистки и далее – через стальные топливопроводы и резиновые шланги – к топливной рампе.

Фильтр тонкой очистки топлива – неразборный, в стальном корпусе, с бумажным фильтрующим элементом. На корпусе фильтра нанесена стрелка, которая должна совпадать с направлением движения топлива.

Топливная рампа служит для подачи топлива к форсункам и закреплена на впускном коллекторе. С одной стороны на ней находится штуцер для контроля давления топлива, с другой – регулятор давления. Последний изменяет давление в топливной рампе – от 2,8 до 3,2 бар (2,8-3,2 атм) – в зависимости от разрежения в ресивере, поддерживая постоянный перепад между ними. Это необходимо для точного дозирования топлива форсунками.

Регулятор давления топлива ваз 2111, ваз 2112 представляет собой топливный клапан, соединенный с подпружиненной диафрагмой. Под действием пружины клапан закрыт. Диафрагма делит полость регулятора на две изолированные камеры – «топливную» и «воздушную». «Воздушная» соединена вакуумным шлангом с ресивером, а «топливная» – непосредственно с полостью рампы. При работе двигателя разрежение, преодолевая сопротивление пружины, стремится втянуть диафрагму, открывая клапан. С другой стороны на диафрагму давит топливо, также сжимая пружину. В результате клапан открывается, и часть топлива стравливается через сливной трубопровод обратно в бак. При нажатии на педаль «газа» разрежение за дроссельной заслонкой уменьшается, диафрагма под действием пружины прикрывает клапан – давление топлива возрастает. Если же дроссельная заслонка закрыта, разрежение за ней максимально, диафрагма сильнее оттягивает клапан – давление топлива снижается. Перепад давлений задается жесткостью пружины и размерами отверстия клапана, регулировке не подлежит. Регулятор давления – неразборный, при выходе из строя его заменяют.

Форсунки крепятся к рампе через уплотнительные резиновые кольца. Форсунка представляет собой электромагнитный клапан, пропускающий топливо при подаче на него напряжения, и запирающийся под действием возвратной пружины при обесточивании. На выходе форсунки имеется распылитель, через который топливо впрыскивается во впускной коллектор. Управляет форсунками контроллер системы впрыска. При обрыве или замыкании в обмотке форсунки ее следует заменить. При засорении форсунок их можно промыть без демонтажа на специальном стенде СТО.

В системе впрыска с обратной связью применяется система улавливания паров топлива ваз 2110. Она состоит из адсорбера, установленного в моторном отсеке, сепаратора, клапанов и соединительных шлангов. Пары топлива из бака частично конденсируются в сепараторе, конденсат сливается обратно в бак. Оставшиеся пары проходят через гравитационный и двухходовой клапаны. Гравитационный клапан предотвращает вытекание топлива из бака при опрокидывании автомобиля ваз 2111, а двухходовой препятствует чрезмерному повышению или понижению давления в топливном баке.

Затем пары топлива попадают в адсорбер ваз 2110, где поглощаются активированным углем. Второй штуцер адсорбера соединен шлангом с дроссельным узлом, а третий – с атмосферой. Однако на выключенном двигателе третий штуцер перекрыт электромагнитным клапаном, так что в этом случае адсорбер не сообщается с атмосферой. При запуске двигателя контроллер системы впрыска начинает подавать управляющие импульсы на клапан с частотой 16 Гц. Клапан сообщает полость адсорбера с атмосферой и происходит продувка сорбента: пары бензина отсасываются через шланг в ресивер. Чем больше расход воздуха двигателем, тем больше длительность управляющих импульсов и тем интенсивнее продувка.

В системе впрыска без обратной связи система улавливания паров топлива состоит из сепаратора с двухходовым обратным клапаном. Воздушный фильтр ваз 2111 установлен в передней левой части моторного отсека на трех резиновых держателях (опорах). Фильтрующий элемент – бумажный, при установке его гофры должны располагаться параллельно оси автомобиля. После фильтра воздух проходит через датчик массового расхода воздуха и попадает во впускной шланг, ведущий к дроссельному узлу. Дроссельный узел закреплен на ресивере. Нажимая на педаль «газа», водитель приоткрывает дроссельную заслонку, изменяя количество поступающего в двигатель воздуха, а значит, и горючей смеси – ведь подача топлива рассчитывается контроллером в зависимости от расхода воздуха. Когда двигатель работает на холостом ходу и дроссельная заслонка закрыта, воздух поступает через регулятор холостого хода – клапан, управляемый контроллером. Последний, изменяя количество подаваемого воздуха, поддерживает заданные (в программе компьютера) обороты холостого хода. Регулятор холостого хода ваз 2112 – неразборный, при выходе из строя его заменяют.

Система подачи топлива инжекторного двигателя получила распространение в современных автомобилях и имеет ряд преимуществ перед топливной системой карбюраторного двигателя. В этой статье мы рассмотрим устройство инжектора и узнаем, как работает система подачи топлива инжекторного двигателя.

1.Устройство инжектора

Основная задача системы питания инжекторного двигателя заключается в обеспечении подачи оптимального количества бензина в двигатель при разных режимах работы. Подача бензина в двигатель осуществляется с помощью форсунок, которые установлены во впускном трубопроводе.

1.1.Устройство системы питания инжектора:

1. Электробензонасос — устанавливается в модуле, который располагается в топливном баке. Модуль также включает в себя такие дополнительные элементы, как топливный фильтр, датчик уровня бензина и завихритель.

Электробензонасос предназначен для нагнетания бензина из топливного бака в подающий топливопровод. Управление электробензонасосом осуществляется с помощью контроллера через реле.

2. Топливный фильтр — предназначен для очистки топлива от грязи и примесей, которые могут привести к неравномерной работе двигателя, неустойчивой работе инжектора, загрязнению форсунок. В инжекторных системах к качеству топлива предъявляются высокие требования.

3. Топливопроводы — служат для подачи топлива от бензонасоса к рампе и обратно от рампы в топливный бак. Соответственно существует прямой и обратный топливопроводы.

4. Рампа форсунок с топливными форсунками — конструкция рампы обеспечивает равномерное распределение топлива по форсункам. На топливной рампе располагаются форсунки, регулятор давления топлива и штуцер контроля давления в топливной системе инжектора.

5. Регулятор давления топлива

— предназначен для поддержания оптимального перепада давления, который способствует тому, что количество впрыскивания топлива зависит только от длительности впрыска. Излишки топлива регулятор подает обратно в бак.

1.1.1.

Как работает система питания инжекторного двигателя?

Для стабильной работы двигателя необходимо обеспечить сбалансированное поступление топливовоздушной смеси в камеру сгорания. Приготовление топливовоздушной смеси происходит в впускном трубопроводе, благодаря смешиванию бензина с воздухом. Контроллер с помощью управляющего импульса открывает клапан форсунки и путем изменения длительности импульса регулирует состав топливовоздушной смеси.
Регулятор давления топлива поддерживает перепад давления топлива постоянным, соответственно количество топлива, что подается пропорционально времени, при котором форсунки находятся в открытом состоянии . Контроллер поддерживает оптимальное соотношение топливовоздушной смеси путем изменения длительности импульсов. Если длительность импульса увеличивается — смесь обогащается, если уменьшается — смесь обедняется.

Технический прогресс сейчас движется очень быстрыми темпами. Одной из наиболее активно развивающихся отраслей, является автомобилестроение. Здесь постоянно вводятся новые изобретения и конструктивные решения. Помогают в этом деле и ужесточающиеся нормы экологии.

Потому производители машин повсеместно внедряют новые разработки. Инжекторные агрегаты стали одной из разработок, стимулированных ужесточением требований токсичности выхлопа.

В инжекторном моторе горючее попадает в камеру сгорания не через , а впрыскивается специальными устройствами. Последние именуются форсунками или инжекторами.

Устройство форсунки:
a — форсунка одноточечного впрыска, б — форсунка распределенного впрыска 1 — фильтр, 2 — электрический разъем, 3 — обмотка электромагнита, 4 — корпус форсунки, 5 — сердечник, 6 — корпус клапана, 7 — клапан (б — игла клапана), 8 — уплотнительное кольцо, 9 — распылительное отверстие.

Откуда появился инжекторный двигатель?

В автомобилестроение инжекторные двигатели пришли в 1951 году, когда был создан автомобиль Goliath 700 Sport.

Правда в то время такая система питания не получила распространения среди автоконцернов. Вспомнили о данной системе питания лишь в 70-х годах, когда изменились нормы токсичности. В результате начался процесс вытеснения данными двигателями карбюраторных.

В итоге к концу века большая часть легковых авто и микроавтобусов имели именно такие моторы. Сегодня же все машины имеют такую систему питания.

Подвиды инжекторной системы питания

Отмечу, что инжекторная система питания имеет несколько подвидов. В зависимости от количества инжекторов выделяют моновпрыск или как его еще именуют, центральный впрыск, а также распределенный впрыск.

Первый имеет одну форсунку, устанавливаемую вместо карбюратора. Она осуществляет впрыск горючего во впускной коллектор единовременно во все цилиндры. Правда эта конструкция уже несколько устарела.

Сейчас все производители применяют распределенный впрыск, имеющий отдельную форсунку на каждом цилиндре.

Устройство системы распределенного впрыска:
1 — топливный бак; 2 — электробензонасос; 3 — топливный фильтр; 4 — регулятор давления топлива; 5 — форсунка; 6 — электронный блок управления; 7 — датчик массового расхода воздуха; 8 — датчик положения дроссельной заслонки; 9 — датчик температуры ОЖ; 10 — регулятор; 11 — датчик положения коленвала; 12 — датчик кислорода; 13 — нейтрализатор; 14 — датчик детонации; 15 — клапан продувки адсорбера; 16 — адсорбер.

Система распределенного впрыска подразделяется на подтипы:

• одновременный впрыск – все форсунки одновременно впрыскивают порцию топлива;
• попарно-параллельный. В данном случае форсунки работают попарно. Одни осуществляют впрыск на такте впуска, а другие – на такте выпуска. Данная система применяется в современных агрегатах при запуске;
• фазированный впрыск осуществляется на такте впуска. Причем каждая форсунка имеет отдельное управление;
• прямой впрыск имеет форсунки, которые находятся непосредственно возле цилиндров.

Видео — принцип работы системы питания инжекторного двигателя:

Инжекторные агрегаты обладают несомненными «плюсами», по сравнению с карбюраторными. Они менее токсичны, экономны, легко запускаются. Кроме того, таких моторов доступен в широком диапазоне оборотов.

Имеет данная система питания и «минусы»: более сложная конструкция, высокая чувствительность агрегата к . Кроме того, форсунки являются не ремонтируемыми узлами, что удорожает ремонт. Для диагностики же их состояния и очистки, СТО должно иметь современное дорогое оборудование.

Что такое форсунка — Статья

Форсунка-инжектор — устройство, предназначенные для подачи (впрыскивания) жидкостей и газов в двигателях различных механических устройств легкой и тяжелой промышленности. В более узком представлении форсунки – электромагнитные клапаны, обеспечивающие дозированную подачу топлива в цилиндры дизельного двигателя с системой непосредственного впрыска. Подача топлива осуществляется периодически через равные промежутки времени, и подобная система имеет

неоспоримые преимущества перед карбюраторной системой. Первое из них – точная дозировка топлива, которую осуществляют форсунки, и это важно, когда экономичный расход топлива играет одну из первостепенных ролей. Инжекторные двигатели позволяют использовать все топливо, в то время как карбюраторные «теряют» примерно 10 процентов его потенциала.

Второе преимущество – экологичность, поскольку инжекторные двигатели (работающие на системе непосредственного впрыска топлива при помощи форсунок) снабжены системой нейтрализации токсичных выхлопов. Дизельные двигатели современных автомобилей работают на принципе распределенного впрыска, когда каждый цилиндр двигателя получает топливо из отдельной форсунки. Впрочем, и владельцы автомобилей с карбюраторными двигателями не стоит отчаиваться, поскольку всегда есть возможность перейти на инжектор и, в зависимости от конструктивных особенностей автомобиля, установить инжекторную систему любого типа.

В последние годы отечественные автомобилисты все чаще стремятся оснастить свои устаревшие двигатели системой непосредственного впрыска и, соответственно, одна из главных ее деталей – форсунка – является одновременнои одной из наиболее востребованных деталей на рынке автозапчастей. Учитывая, что работают форсунки в достаточно жестких условиях, их обслуживание должно осуществляться максимально аккуратно и ответственно. То же самое следует сказать и о выборе форсунок для двигателя с инжекторной системой подачи топлива. Непременно основное внимание следует уделить качеству деталей (и готовых комплектов), которое наиболее часто подкреплено репутацией фирмы-производителя. Поэтому лучше всего не скупиться и приобретать у официальных дилеров новые автозапчасти проверенных торговых марок с гарантийным сроком службы.

Гидромеханические форсунки

Гидромеханические форсунки (ГМ-форсунки) бывают открытого и закрытого типов. Первый тип ГМ-форсунок представляет собой жиклерные форсунки и в современных системах впрыска бензина не используется. ГМ-форсунки закрытого типа предназначены для применения в механических системах непрерывного распределенного по цилиндрам впрыска топлива на бензиновых ДВС. Такие форсунки не имеют электрического управления. Они открываются под напором бензина, а закрываются возвратной пружиной. Давление напора бензина, при котором закрытая форсунка открывается, называется начальным рабочим давлением (НРД) форсунки и обозначается как Рфн. ГМ-форсунки закрытого типа устанавливаются в предклапанных зонах впускного коллектора для каждого цилиндра в отдельности.

По конструкции закрытые форсунки могут различаться устройством запорного клапана и способом крепления в литом корпусе впускного коллектора. По типу запорного устройства закрытые форсунки подразделяют на форсунки со сферическим, дисковым и штифтовым клапаном; по способу крепления — на вставные и резьбовые.

Закрытые ГМ-форсунки в дозировании топлива участия не принимают. Их главная функция — распылять бензин на горячие впускные клапаны двигателя. При этом распыленные частицы бензина переходят в парообразное состояние, а впускной клапан охлаждается. Чтобы не было соприкосновения струи бензина со стенками предклапанной зоны впускного коллектора, бензин распыляется с раскрывом на угол не более 35е, а форсунка по отношению к клапану устанавливается по строго заданной геометрии.

Дозирование топлива в механической системе впрыска производится изменением напора бензина у постоянно открытого распылительного сопла форсунки. При этом давление напора формируется давлением вне форсунки — в дифференциальном клапане дозатора-распределителя механической системы впрыска.

Для того чтобы клапан форсунки закрытого типа находился в состоянии «открыто», давление бензина в клапанной полости 6 должно быть все время несколько выше усилия Рп возвратной пружины 10 (Рфн > Р„).

Это достигается заданием достаточно высокого (не менее 6 бар) рабочего давления Ps (РДС) в системе (в топливоподающей магистрали до дозатора-распределителя) и поддержанием РДС на постоянном уровне.

Основными параметрами закрытой форсунки являются пять показателей.

1. Начальное рабочее давление Рфн (НРД) форсунки сразу после ее сборки на заводе-изготовителе (давление открывания новой форсунки). НРД для закрытых форсунок разных модификаций лежит в пределах 2,7…5,2 кг/см2. Для новых форсунок из одного типоразмерного ряда НРД может отличаться не более чем на ±20%. При подборе комплекта форсунок на двигатель различие НРД не должно превышать ±4%. В продажу (как запчасти) форсунки поступают с одинаковым НРД в упаковке. Замена форсунок неполным комплектом может стать причиной нарушения нормальной работы двигателя.

2. Минимальное рабочее давление Рф т|„ (МРД) форсунки после ее приработки на двигателе (после 5000 км пробега). Это давление становится меньше НРД новой форсунки на 15…20% и стабилизируется (за 5 лет нормальной эксплуатации изменяется не более чем на 5%).

3. Рабочее давление Рф форсунки после ее приработки. Это изменяющееся во время работы двигателя давление во внутренней полости форсунки от минимального рабочего давления Рф min (МРД) до максимального значения рабочего давления Ps max(РДС)в механической системе впрыска.

4. Давление отсечки форсунки Р0 (ДОТ). Это давление, ниже которого форсунка надежно закрытаиногда называется давлением слива). Давление отсечки всегда меньше Рф min на 1,0…1,5 кг/см2, но несколько больше остаточного давления Рост в системе впрыска сразу после выключения двигателя.

5. Производительность Пф форсунки. Это количество бензина, которое распыляется через постоянно открытую форсунку за единицу времени при определенном рабочем давлении Рф в полости форсунки. Обычно Пф закрытой форсунки задается для двух крайних значений рабочего давления: Рф min и Ps max. Этим двум значениям соответствуют два режима работы двигателя: Рф m,n — холостому ходу, Ps m8K — полной нагрузке. Производительность Пф задается в см3/мин или в гр/с. Например, для закрытых форсунок 5-ти цилиндрового ДВС автомобиля AUDI-1O0 (2,2 л, 140 л/с) показатели производительности соответственно равны 30 и 90 см3/мин (при работе в системе «K-Jetronic»).

Вышедшие из строя форсунки закрытого типа ремонту не подлежат, но, как и любые другие, могут быть «промыты» в составе системы впрыска на работающем двигателе.

Электромагнитные форсунки

Электромагнитные форсунки применяются в современных системах впрыска бензина в качестве клапанных рабочих и пусковых форсунок (для систем распределенного по цилиндрам впрыска с электронным управлением), а также в качестве центральных форсунок впрыска (в системах питания с моновпрыском). Центральная форсунка наиболее распространенной конструкции для систем впрыска бензина группы «Mono».

Современные ЭМ-форсунки способны надежно срабатывать со скважностью* S = 0,5 и при этом устойчиво (управляемо) удерживать открытое состояние в течение 2…2,5 мс. Разброс этого параметра в конкретном типоразмерном ряде форсунок не более ±5%. Такой быстроте срабатывания ЭМ-форсунки отвечает частота возвратно-поступательного движения подвижного стержня электромагнита форсунки в 200…250 с-1. Это является пределом возможного для данного типа электроуправляемых форсунок.

При применении ЭМ-форсунок в качестве клапанных рабочее давление Ps в системе впрыска может быть понижено с 6,5 бар (в механических системах) до 4,8…5 бар, что повышает надежность работы электробензонасоса и понижает вероятность протечек топлива в уплотнительных соединениях бензома-гистралей.

При электронном управлении форсунками точность дозирования впрыснутого бензина значительно повышается. Это становится возможным потому, что давление внутри ЭМ-форсунки поддерживается постоянным, и количество впрыснутого топлива определяется только временем открытого состояния форсунки.

Основными параметрами ЭМ-форсунки являются:

1. Постоянное рабочее давление в полости форсунки (РДФ), равное рабочему давлению Ps системы, выраженное в бар.

2. Производительность форсунки (пропускная СПОСОбнОСТЬ В ОТКРЫТОМ СОСТОЯНИИ — В СМ3/МИН или в г/с при заданном Ps РДС).

3. Минимальное напряжение надежного срабатывания форсунки (постоянное напряжение в вольтах).

4. Минимальное время цикловой подачи топлива (минимальное надежно управляемое время продолжительности открытого состояния форсунки — в мс).

5. Внутреннее омическое сопротивление Нф форсунки (сопротивление катушки соленоида — в омах).

На корпусе форсунки набивается цифровой код, по которому в справочном каталоге можно определить все вышеперечисленные параметры. На корпусе выбивается также торговый знак или название фирмы-изготовителя.

О внутреннем омическом сопротивлении Нф форсунки следует сказать отдельно. Если катушка соленоида намотана медным проводом, то получить величину Нф более 2…3 Ом невозможно (накладывается требование минимизации индуктивности Ls катушки). В таком случае для ограничения величины рабочего тока 1ф форсунки последовательно с катушкой соленоида включают дополнительный резистор. Применяют также обмоточный провод с высоким удельным сопротивлением (для катушки соленоида), что исключает необходимость установки дополнительных резисторов. Но в любом случае общий средний ток управления сразу всеми форсунками (или группой форсунок) впрыска на двигателе не должен превышать значения 3…5 А. В некоторых случаях на многоцилиндровых двигателях применяют «групповое» управление форсунками. Это когда форсунки объединены в группы, а каждая группа управляется от отдельного электронного блока. Но наиболее эффективной является система впрыска бензина, в которой каждая рабочая клапанная ЭМ-форсунка управляется независимо от других (последовательный синхронизированный распределенный по цилиндрам импульсный впрыск бензина с управлением от многоканального ЭБУ впрыском).

По типу запирающего клапана ЭМ-форсунки, как и гидромеханические, подразделяют на три вида:

— форсунки со сферическим профилем запорного элемента:

— форсунки с штифтовым клапаном (с конусным или игольчатым запорным стержнем):

— форсунки с дисковым клапаном (с плоским или тарельчатым запорным элементом).

Выпускаются форсунки с внутренним электрическим сопротивлением 2,4 Ом: 12,5 Ом; 16 Ом. Малое сопротивление связано с применением обмоточного провода из меди и с необходимостью иметь малую величину индуктивности L соленоида, которая прямо зависит от числа витков Wc обмотки соленоида.

Низкое сопротивление форсунки увеличивают дополнительным сопротивлением в 6…8 Ом, что уменьшает потрябляемый ток. Обмотки высокоомной форсунки выполнены из провода с большим удельным сопротивлением (например, из латуни), что позволяет иметь малое L и большое R.

По производительности П впрыска форсунки подбирают по типам и мощности тех двигателей, на которые эти форсунки устанавливаются. Производительность форсунки определяется под рабочим давлением системы, как количество Кв бензина, прошедшего через форсунку за единицу времени t, если она постоянно открыта.

Пусковые электромагнитные форсунки

К электромагнитным форсункам относятся и пусковые гидроклапаны с электромагнитным управлением, которые по принципу действия мало чем отличаются от ЭМ-форсунок. Именно поэтому пусковые гидроклапаны чаще называют пусковыми форсунками.

Основное назначение пусковой форсунки (ПС-форсунки) — это работа в механической системе непрерывного распределенного впрыска во время запуска холодного двигателя. Иногда ПС-форсунка используется как форсажное устройство, наподобие ускоритвльного насоса в карбюраторе, или как устройство для запуска перегретого двигателя с турбонаддувом. Пусковая форсунка применяется и в некоторых системах впрыска группы «L». В любом случае ПС-форсунка работает непосредственно от бортсети автомобиля, а в систему электронного управления двигателем включается опосредовано через специальное электронное реле управления.

К ПС-форсункам требования высокой скорости срабатывания не предъявляются, что значительно упрощает конструктивное исполнение ее составных компонентов. Так, масса якоря электромагнита, который (якорь) одновременно является и запирающим элементом клапана форсунки, число витков катушки электромагнита, сечение распылительного сопла, упругость возвратной пружины — все это заметно увеличено по сравнению с рабочей клапанной ЭМ-форсункой.

Форсунка закрытого типа с плунжерным насосом

Ведутся исследования в направлении поиска принципиально новых способов впрыска бензина с помощью форсунок. Испытаны так называемые магнитоэлектрические форсунки, которые отличаются высоким быстродействием (0,5 мс), так как работают с принудительным высокочастотным (до 1000 с»1) переключением полярности магнитного поля в катушке соленоида.

Перспективными считаются также форсунки закрытого типа с дополнительным электромагнитным управлением (электрогидравлические).

В системах впрыска бензина группы «Д» (впрыск в камеру сгорания) используется насос-форсунка закрытого типа с плунжерным насосом высокого давления, который приводится в действие от кулачка распредвала.

Насос-форсунка оснащен сливным каналом с быстродействующим электрогидравлическим клапаном. Комбинация — плунжерный насос, закрытая гидромеханическая форсунка, электроуправляемый от электронной автоматики сливной канал — дает возможность реализовать так называемый «послойный впрыск бензина» непосредственно в камеру сгорания ДВС. Это обеспечивает значительную экономию топлива за счет работы двигателя на очень бедных ТВ-смесях (а = 2,0), а также повышает ряд его эксплуатационных показателей.

При послойном впрыске цикловая подача бензина непрерывно дифференцируется по времени посредством управления давлением в рабочей полости насос-форсунки (под плунжером). Давление регулируется электроуправляемым гидроклапаном в сливном канале. Суть послойного впрыска топлива состоит в его подаче отдельными, строго дозированными порциями. Получается так: за один цикл впрыска бензин подается прямо в цилиндр не сплошной однородной струей, а несколькими частями, каждая из которых образует «свой» коэффициент избытка воздуха а. В объеме цилиндра образуется «послойный пирог» из ТВ-смеси разной концентрации. Преимущество послойного впрыска бензина состоит в том, что в первый момент воспламенения в зону центрального электрода свечи зажигания подается нормальная (стехиометрическая) ТВ-смесь с а = 1, которая легко возгорается. Далее процесс горения топлива в очень бедной ТВ-смеси (а = 2.0) поддерживается за счет «открытого огня», образовавшегося в первый момент воспламенения. Однако система впрыска бензина с насос-форсунками обладает двумя существенными недостатками: она содержит дорогостоящие и очень сложные механические устройства, а также способствует появлению значительных количеств оксидов азота (N0X) в выхлопных отработавших газах двигателя, бороться с которыми крайне сложно. Тем не менее система выпускается фирмой TOYOTA для двигателей TD4 легковых автомобилей.

Обслуживание форсунок (инжектора) бензиновых двигателей

Многие современные автомобили оснащаются системами впрыска топлива. Состояние форсунок — неотъемлемой части системы впрыска — во многом определяет эффективность работы двигателя. Впрыск топлива имеет неоспоримые преимущества по сравнению с карбюраторным принципом смесеобразования. В первую очередь, это более точное дозирование топлива, а следовательно, большая экономичность и приемистость автомобиля и меньшая токсичность отработавших газов. Однако основная исполнительная деталь системы впрыска — форсунка — работает в тяжелых условиях и поэтому весьма требовательна к обслуживанию.

Общие понятия

Форсунка (инжектор) — управляемый электромагнитный клапан, обеспечивающий дозированную подачу топлива в цилиндры двигателя. Существуют форсунки для центрального (одноточечного, моно) и для распределённого (многоточечного) впрыска. Блок управления — электронный блок, управляющий системой впрыска, в частности работой форсунок.

Устройство и принцип работы

Топливо подаётся к форсунке под определённым (зависящим от режима работы двигателя) давлением. Электрические импульсы, поступающие на электромагнит форсунки от блока управления, приводят в действие игольчатый клапан, открывающий и закрывающий канал форсунки. Количество распыляемого топлива пропорционально длительности импульса, задаваемой блоком управления. Форма и направление распыляемого факела играют существенную роль в процессе смесеобразования и определяются количеством и расположением распылительных отверстий.

Расположение, классификация и маркировка форсунок

Центральный впрыск — В общий впускной трубопровод топливо впрыскивается одной форсункой (или двумя как на Хонде), которая устанавливается перед дроссельной заслонкой, в месте, где «должен стоять карбюратор», и характеризуется низким сопротивлением обмотки электромагнита (до 4-5 Ом).Распределённый впрыск — Отдельные форсунки осуществляют впрыск топлива во впускные трубопроводы каждого цилиндра. Они располагаются у основания впускных трубопроводов (у корпуса головки блока цилиндров) и отличаются относительно высоким сопротивлением обмоток электромагнитов (до 12-16 Ом). Или меньшим, но с дополнительным блоком сопротивлений. На некоторых автомобилях последнего поколения топливо подаётся непосредственно в камеру сгорания (непосредственный впрыск). Форсунки таких двигателей отличаются высоким рабочим напряжением электромагнита (до 100 В).В маркировке форсунок может отражаться фабричная (торговая) марка или название; каталожный номер или наименование; номер серии.

Основные признаки и причины неисправности форсунок

Состояние форсунок существенно влияет на работу двигателя. Основными признаками их неисправности бывают: недостаточная мощность, развиваемая двигателем; рывки и провалы при увеличении нагрузки на двигатель; неустойчивая работа на малых оборотах; повышенная токсичность отработавших газов. Наиболее распространенной неисправностью форсунок является их загрязнение. Они расположены в зоне воздействия высоких температур. Следствие этого — закоксовывание содержащимися в топливе (особенно низкокачественном) смолами, образование на форсунке твердых отложений, перекрывающих (частично или полностью) распылительные отверстия и нарушающих герметичность игольчатого клапана. Кроме того, общее загрязнение элементов топливной системы (бака, трубопроводов, фильтра и т.д.) приводит к засорению частичками шлама каналов и фильтра форсунки. Основным способом восстановления нормальной работоспособности форсунок является их промывка.

Промывка форсунок

Эта операция подразумевает удаление (вымывание) накопившихся загрязнений из системы. К основным способам промывки форсунок относятся: промывка специальными присадками к топливу; промывка без демонтажа форсунок с двигателя с помощью специальной установки; промывка на ультразвуковом стенде с демонтажом форсунок с двигателя. Промывка с помощью присадок к топливу отличается простотой и заключается в периодическом (каждые 2-3 тыс.км) добавлении в топливо специальных препаратов. Это позволяет промывать не только сами форсунки, но и всю топливную систему. Данный способ эффективен при регулярном удалении небольших загрязнений и носит, скорее, профилактический характер. Внимание! Удаление застарелых отложений подобным методом может привести к прямо противоположному результату: большое количество шлама, смытого моющей присадкой со стенок топливной системы, засоряет трубопровод, топливный фильтр, а иногда и сами форсунки, окончательно выводя их из строя. Промывка форсунок с помощью специальной установки без их демонтажа заключается в работе двигателя на специальном промывающем топливе (сольвенте). Для этого отключается штатный топливный насос автомобиля и магистраль слива топлива в бак (обратка), а топливопровод системы впрыска соединяется с установкой, имеющей резервуар с сольвентом, который под давлением подаётся на форсунки. Процесс делится на несколько этапов. Сначала двигатель работает в течении 15 минут в режиме холостого хода. Затем его останавливают на 15 минут для размягчения особо стойких отложений. Потом двигатель снова запускается и работает 15 минут в режиме периодического увеличения оборотов до их максимального числа. Заключительным этапом промывки является восстановление соединений штатных топливопроводов и работа двигателя на бензине в течении 30 минут. Подобную промывку рекомендуется проводить через каждые 15-20 тыс. км пробега. Промывка на ультразвуковом стенде с демонтажом форсунок применяется в качестве крайней меры для удаления больших затвердевших отложений, когда первые два способа не приводят к желаемым результатам. Принцип действия таких стендов основан на разрушении отложений погруженной в специальный моющий состав форсунки с помощью ультразвука. Кроме того, стенды, как правило, позволяют точно оценить производительность и качество распыла форсунки.

Как работает инжектор? / Хабр

В заметке пойдет речь о работе «мозгов», управляющих двигателем вашего автомобиля или мотоцикла. Попытаюсь на пальцах и в общем объяснить что же и как происходит.

Чем занимаются те самые «мозги» и для чего они нужны? Электроника — альтернатива другим системам, выполняющим те же функции. Дозированием топлива занимался карбюратор, зажиганием управлял механический или вакуумный корректор угла опережения зажигания. В общем не электроникой единой возможно реализовать все это и достаточно продолжительное время именно так и было. На автомобилях, мотоциклах, бензопилах, бензогенераторах и во многих многих других местах работали и продолжают работать те самые системы, которые призван заменить инжектор.
Зачем же понадобилось что-то менять? Зачем сносить существующие проверенные и весьма надежные системы? Все просто — гонка за экономичностью, экологичностью и мощностью. Точность работы описанных выше систем недостаточна для обеспечения желаемого уровня экологичности и мощности, а сами по себе электронные системы управления двигателем начали появляться достаточно давно.

Я опущу принцип работы поршневых ДВС, многие знакомы с тем как работает двигатель, а те кто не знакомы — не слишком пострадают. В разрезе работы системы питания и системы зажигания двигатель это просто преобразователь воздушно-топливной смеси в механическую энергию. Можно рассматривать его как черный ящик, с некоторыми особенностями.

Итак, у нас есть топливо (бензин, этанол, пропан или метан), есть воздух и желание получить из этого механическую энергию. Сложность состоит в том, что для получения интересующих нас характеристик надо смешивать топливо и воздух в точно определенных пропорциях и поджигать их в достаточно точно определенный момент времени. Более того — при недостаточной точности мы получим ухудшение характеристик.

Вся суть работы «мозгов» сводится к дозированию топлива и поджигом смеси в цилиндрах двигателя. Это основные функции. Кроме них есть еще и дополнительные — управление турбиной, управление трансмиссией.

Подсистема, занимающаяся дозированием топлива называется инжектор, поджигом топлива занимается зажигание. Воздух в двигатель поступает «естественным» порядком. Двигатель сам всасывает воздух, его количество только может ограничиваться, для снижения мощности двигателя. Нам не нужна максимальная мощность все время, бОльшую часть времени мощность как раз ограничивается. В случае с турбиной воздух попадает в двигатель принудительно, но это не меняет сути. Воздуха столько сколько есть и мы управляем его количеством при помощи педали.
Сколько топлива нам надо подать в двигатель и как его дозировать? Есть так называемое стехиометрическое отношение, показывающее, что для полного сжигания килограмма топлива нам нужно вполне определенное количество воздуха. Для бензина это соотношение равно 14,7:1. также его называют AFR (Air Fuel Rate по английски) Это не аксиома, это некий оптимум. Смесь может быть «беднее», в ней может быть меньше топлива. Такая смесь хуже горит, двигатель сильнее греется, но сгорает все полностью. Это значения в большую сторону — AFR 15 и более. Может быть и «богаче», когда топлива больше — AFR 14 или меньше. При таком соотношении смесь сгорает не полностью, но мощность двигателя максимальна. И в ту и в другую сторону есть ограничения — если слишком увлечься, работать двигатель не будет. Нельзя просто налить 20 частей топлива и ожидать пропорционального прироста мощности.

Итак, чтобы определить сколько же топлива нам надо подать в двигатель нам надо знать сколько воздуха в него поступает. Дальше все просто — из количества воздуха по соотношению определяем количество бензина и дело сделано!
Погодите ка, а как же нам определить сколько воздуха поступает в двигатель? Для этого есть несколько путей. Обычно используют один из следующих датчиков:

ДМРВ или MAF — датчик массового расхода воздуха. Датчик этот измеряет количество проходящего через него воздуха. Как подсказывает википедия — «Датчик состоит из двух платиновых нитей, нагреваемых электрическим током. Через одну нить, охлаждая её, проходит воздух, вторая является контрольной. По изменению тока проходящего через охлаждаемую воздушным потоком платиновую нить вычисляется количество воздуха, поступающего в двигатель.». Датчики такого типа зачастую устанавливаются в гражданские автомобили. В общем то все достаточно просто. Похоже, это именно то, что нужно! Примерно так и есть.

Другой тип датчиков

ДАД или MAP — датчик абсолютного давления. Этот датчик подключен к впускному коллектору и измеряет разрежение (или же избыточное давление, в случае с наддувом) в коллекторе. На основании показаний этого датчика и датчиков температуры, частоты вращения коленвала тоже можно вычислить объем поступающего воздуха, что нам и требуется. Для корректировки его показаний надо еще знать давление окружающего воздуха. Для измерения атмосферного давления либо ставят еще один такой же датчик, который непрерывно его измеряет, либо просто до запуска двигателя измеряют давление. Во втором случае может выйти неприятность, если вы с берега моря рванули прямиком на Эверест.
MAP часто ставят на спортивные автомобили.

Устанавливается один из этих датчиков, наличие одного из них — обязательно.
Ну что же, сколько воздуха поступает в двигатель мы примерно можем вычислить.
Другой обязательный датчик —
ДПКВ или датчик положения коленвала. Этот датчик позволяет мозгам точно знать, в каком положении находится коленвал. Зачем нам это нужно? Мало знать сколько топлива надо подать в двигатель, надо подавать его в определенный момент времени. Да и зажигать смесь в цилиндрах тоже надо строго вовремя. Так что без этого датчика — никак. Есть несколько типов таких датчиков, но большинство из них — либо индукционные, либо датчики Холла, либо подобные им. В общем — бесконтактные датчики, подобные тем, которые трудятся, например, в двигателе вашего винчестера. Или в кулерах.
Следующий датчик, который вместе с ДПКВ дает еще больше информации о том, что же происходит в двигателе в данный конкретный момент — ДПРВ — датчик положения распредвала. Также его называют датчиком фаз. При помощи этого датчика можно понять в каком из цилиндров в данный момент такт впуска, куда же нам надо подавать топливо, в каком цилиндре у нас такт сжатия и время поджигать смесь. По принципу работы он подобен ДПКВ, но зачастую несколько проще. В общем то тоже самое, но на распредвале.

Этого набора датчиков нам должно хватить для запуска двигателя. Худо бедно, но этого достаточно, чтобы примерно понять сколько надо подавать топлива, когда это делать и когда поджигать полученный коктейль.
Так давайте же тогда подавать и поджигать! (не путать с разжигать и науськивать)

Исполнительные механизмы

Топливо дозируется форсунками или другими словами «инжекторами». Да да, именно по названию этого узла все это безобразие нами так и называется. Форсунка из себя ничего особо интересного не представляет. Просто электромеханический клапан. Два провода и трубопровод с топливом под давлением. Подали напряжение на выводы — форсунка открылась, прекратили пропускание тока — форсунка закрылась. Для простоты давайте сначала примем, что форсунка открывается и закрывается моментально. Тогда для оценки объема проходящего через нее топлива нам достаточно знать ее статическую производительность. Это просто объем топлива, который пройдет через форсунку за минуту. Открыли форсунку, измерили объем бензина, который через нее за минуту вытек — получили основной параметр. Теперь нам для точного дозирования надо просто открывать и закрывать форсунку на определенное время. Получается что дозирование производится «выдержкой», если говорить терминами фотографов. Чем длиннее время на которое мы открываем форсунку, тем больше топлива мы нальем в двигатель.
А поджиг смеси осуществляет все та же бессменная свеча зажигания, которая верой и правдой служила для этой цели. И катушка зажигания тоже на месте. Вот только управляется она уже «мозгами». Зажигание не изменилось, но для его работы важен ДПКВ и ДПРВ, так что без этих датчиков дела не будет.

В общем то это, можно считать, и есть в общих чертах как работает инжектор. Смотрим на показания датчиков, отмеряем нужное количество топлива и открываем форсунку на вычисленное время. И так каждый такт. Т.е. в зависимости от частоты — 100 раз в секунду на частоте в 6000об/мин коленвала. Часто? Да не так чтобы и очень.

Идем дальше?

В реальных двигателях все несколько сложнее. Точно вычислить сколько же воздуха попадает в двигатель не так просто. Для корректировки значений нужны датчики температуры охлаждающей жидкости — просто термодатчик, аналогичный тому, что показывает температуру на приборной панели. И датчик температуры поступающего воздуха. В целом незначительно отличающийся от первого, а функционально и вовсе его брат близнец — тоже просто измеряет температуру, но уже не двигателя, а воздуха, поступающего в двигатель. Зачем нам что-то корректировать? Дело в том, что пока двигатель холодный, пока он не нагреется до определенной температуры — топливо испаряется не так хорошо, а горят именно пары. Соответственно нам нужно топлива подавать больше, чтобы двигатель работал. Значит берем наше значение для оптимального соотношения, измеряем двигателю температуру и корректируем это наше значение. Также нужно откорректировать момент зажигания смеси в цилиндрах — по тем же причинам. И тут тоже корректируем.

Другой не совсем приятный момент — форсунка, которую мы приняли идеальной — на самом деле таковой не является. Во первых нужно время, чтобы она открылась, а потом закрылась. Соответственно в этом время она тоже подает топливо, но в меньшем количестве. На это тоже делается поправка. Само время открытия и закрытия зависит от напряжения бортовой сети. Одно дело когда генератор шпарит на всю и в сети 14В, а другое дело, когда генератор умер, а аккумулятор разряжен до неприличных 10В. Время открытия форсунки меняется и его надо корректировать. Мало умершего генератора, ехать то надо и двигатель не должен перестать работать в таких условиях.

Мало нам было исполнительных механизмов, для работы на холостом ходу, когда педаль мы совсем не трогаем — двигатель не должен глохнуть, его работу надо поддерживать. Для этого есть специальное исполнительное устройство — РХХ — регулятор холостого хода. Это такой шаговый двигатель (реже просто электромагнит), который через специальный канал дает двигателю «вздохнуть» мимо перекрывающей воздух дроссельной заслонки. Умный мозг не дает двигателю зачахнуть и приоткрывает этот клапан, когда обороты снижаются. Но и разойтись не дает — прикрывает его, когда обороты возрастают уж слишком сильно.

Хорошо бы нам также знать на сколько сильно водитель давит на педаль акселератора. Для этих целей смотрят не на положение педали, а на положение заслонки, которой эта педаль управляет. Датчик так и называется — ДПДЗ — датчик положения дроссельной заслонки. Технически это просто потенциометр, который измеряет на какой угол повернута ось дроссельной заслонки. Это зачем это нам надо знать, как сильно водитель давит в пол, спросите вы? Все просто, нам надо знать когда включать режим холостого хода (помним про РХХ), когда водитель жаждет острых ощущений и энергично давит на педаль — не время экономить, льем от души!

Экологические нормы достаточно строго контролируют что же «выдыхает» (пускай уж выдыхает) наш двигатель. Так что при всем желании лить «на глазок» — нельзя. нужно контролировать состав выхлопных газов. Как это сделать? Для этой цели есть так называемый лямбда зонд или датчик кислорода — датчик, показывающий сгорела ли смесь целиком, есть ли в выхлопных газах топливо либо же свободный кислород. По показаниям этого датчика инжектор может корректировать свое поведение, либо увеличивая либо уменьшая количество подаваемого топлива. Нужно это достаточно часто — бензин везде разный и даже просто хранясь в канистре или баке — стареет. А уж о заправках наших можно легенды слагать. Соответственно и режимы его горения совсем не постоянны. Ко всему прочему и производительность форсунок может «плавать». Ведь как вы поняли — расчет ведется исходя из их постоянной производительности, а форсунка со временем может забиться, производительность ее может снизиться.
А нормы строгие, а бензин дорогой, да и ехать же надо. Внимательный читатель заметил, что одного этого датчика достаточно для обеспечения обратной связи. Смотрим на состав выхлопных газов, если сгорело не все — льем меньше. Если сгорело дочиста — льем больше.
Лямбда зонды бывают двух видов — узкополосные и широкополосные. Отличаются они точностью. Первые только показывают богатая или бедная у нас смесь, вторые показывают на сколько она богатая или бедная. Даже точно указывают тот самый AFR упоминаемый в начале статьи. Ну и цена, конечно. Первые стоят 25$, вторые — 200$. С лямбдами тоже не все просто — они достаточно капризны, требуют определенной температуры для работы, а это не всегда возможно, в некоторых типах зондов рабочий элемент специально подогревают от бортовой сети. Да, лямбда может быть не одна, но это уже тонкости.

Еще один сенсор, применяемый для анализа происходящего в двигателе — датчик детонации. Детонация это процесс сгорания топлива, который протекает взрывообразно. В нормальном режиме топливо просто сгорает, при детонации топливо взрывается. Это вредно для двигателя — все равно что бить по поршню молотком. Никто не любит когда по нему бьют молотком — поршень не исключение. Явление это крайне нежелательное и для определения того, что смесь детонирует и применяют такой датчик. Он по принципу работы похож на микрофон, который «слушает» двигатель (датчик закреплен на блоке цилиндров) и по услышанному пытается отфильтровать шум работы двигателя и понять где же детонация, а где нормальная работа. Все не просто и здесь. Для облегчения работы этого датчика ставят еще датчик неровной дороги, который покажет, что это наши дороги так шумят, а не двигатель. Востребованность этого датчика возрастает на турбированых двигателях.

В итоге сами по себе мозги работают примерно следующим образом:
Есть так называемая топливная карта — таблица, в которой записано какого состава должна быть смесь. У таблицы три измерения — частота вращения коленвала двигателя, нагрузка на двигатель и собственно AFR. Просто берем из таблицы значение, положенное туда опытным товарищем.
Корректируем это значение в соответствии с показаниями датчиков температур, лямбда зонда, датчика детонации, изменением положения дроссельной заслонки и в соответствии со всеми этими поправками (часть из них тоже в табличках) вычисляем необходимое количество топлива. Пересчитываем объем топлива во время открытия форсунки в соответствии с ее производительностью, корректируем время в соответствии с напряжением бортовой сети и в момент впуска — открываем форсунку на вычисленное время.

Как видите — ничего сложного и заумного здесь нет. Просто таблицы, может быть местами ПИД регулятор, коэффициенты влияния тех или иных факторов и в итоге просто время открытия форсунки.
С зажиганием тоже самое, только там карта углов, аналогичная топливной карте (тоже таблица) и тоже корректировки в соответствии с показаниями датчиков.

В штатном режиме все работает, но что делать, если один из датчиков вышел из строя? И как это понять? Если датчик температуры, например, показывает что двигатель нагрет до 200 градусов, или что смесь детонирует несмотря на все корректировки? В этом и заключается продуманность мозгов. Вычислить, что датчик врет, не принимать во внимание его показания, зажечь «check engine» на панели и продолжить работу. Благодаря такому поведению двигатель сохранит работоспособность при выходе из строя некоторых датчиков (не всех, как вы понимаете) и позволит доехать до СТО.

Да, многие из вас заметят, что инжектор по сути достаточно простое устройство. И схематически там нет ничего военного — входящие значения считываются по АЦП, выходящие так и вовсе чисто бинарные. Ну выходные транзисторы, ну достаточно жесткие условия работы. Но это не космос далеко.
Касательно работы прошивки — тоже вроде как все не так и сложно. На мой взгляд проще всяких алгоритмов распознавания изображений и всякое такое. В процессе настройки саму прошивку никто не трогает обычно. В том смысле, что открывать исходники, корректировать алгоритмы, оптимизировать что-то — такого нет. Просто софт который позволяет изменять те самые топливные карты и другие коэффициенты. А прошивками занимаются уже инженеры на заводах. Или простые смертные, которым это интересно.
Да да, не каждый готов платить за «мозги» космические деньги, а кому-то может быть просто хочется больше контроля над происходящим. Все это привело к тому, что есть несколько проектов вполне доступных «мозгов». Есть megasquirt — www.megamanual.com/index.html, для этой аппаратной базы в последствии была написана и поддерживается кастомная прошивка с расширенным функционалом — msextra.com/doc/index.html На последнем сайте есть даже схемы этих «мозгов», может быть кому-то из электронщиков будет интересно. А программистам может быть интересно глянуть на код. Если не ошибаюсь, то он есть здесь. msextra.com/doc/ms2extra/files/release/ms2extra_3.2.1_release.zip
Есть еще VEMS — www.vems.hu/wiki который сначала назывался megasquirtAVR, но теперь сам по себе. Видел еще вот таких ребят — forum.diyefi.org там у них какой-то свой проект FreeEMS. На мой взгляд все это показывает, что все не так уж сложно и местами даже очень даже доступно.

Надеюсь получилось достаточно интересно и в меру понятно. Об опечатках прошу писать в личку. Если где ошибся — поправьте.

Разбираем принцип работы и устройство инжектора

Здравствуйте, уважаемые автолюбители! Как «железный конь пришел на смену деревенской лошадке», также и инжекторная система впрыска топлива, пришла на смену карбюраторам в автомобилях.

О преимуществах и недостатках систем подачи топлива, пусть спорят специалисты, а задача владельца автомобиля иметь представление о том, что такое инжектор, как устроен инжектор автомобиля.

И не обязательно устройство и принцип работы инжектора вам понадобится для того, чтобы ремонтировать его своими руками. Но, знать о том, как работает и из чего состоит инжектор автомобиля, нужно. Хотя бы для того, чтобы недобросовестные мастера автосервисов не пытались «нагреть» руки на вашем незнании своего авто.

Инжектор, как революция в автомобилестроении

Работа инжектора и форсунки

Что такое инжектор автомобиля? Инжектором (лат. injicio, фр. Injecteur, англ. Injector – выбрасываю) – называется форсунка, как распылитель газа или жидкости (топлива) в двигателях, либо часть инжекторной системы подачи (впрыска) топлива в двигателях внутреннего сгорания.

Годом рождения инжекторной системы впрыска считается 1951, когда компания Bosch оснастила ею 2-х тактный двигатель купе Goliath 700 Sport. Затем, в 1954 году, эстафету подхватил Mercedes-Benz 300 SL.

Массовое, серийное внедрение инжекторных систем впрыска топлива началось в конце 70-х годов прошлого века. Работа инжектора, по своим эксплуатационным характеристикам, во многом превосходила работу карбюраторной подачи топлива.

Как результат: первое десятилетие 21 века практически завершило вытеснение карбюраторов. Современные авто снабжаются в основном системами распределенного и прямого электронного впрыска.

Принцип работы инжектора в системе подачи топлива

Fuel Injection System (система впрыска топлива) осуществляет подачу топлива посредством прямого впрыска при помощи форсунки (инжектора) в цилиндр двигателя либо во впускной коллектор. Соответственно, автомобили, оснащенные такой системой, носят название инжекторные.

Классификация инжекторного впрыска зависит от того, какой принцип действия инжектора, а также по месту установки и количеству инжекторов.

Центральный впрыск топлива (моновпрыск) осуществляет впрыск посредством одной форсунки на все цилиндры двигателя. Инжектор, как правило, располагается на впускном коллекторе (на месте карбюратора). Система моновпрыска на сегодняшнее время не пользуется популярностью у автомобилестроителей.

Основная масса современных серийных автомобилей, снабжена системой распределенного впрыска топлива. То есть, отдельная форсунка отвечает за свой цилиндр.

Система распределенного впрыска топлива, классифицируется по типам:

• одновременный – все форсунки системы подают топливо одновременно во все цилиндры,
• попарно-параллельный – тип впрыска, когда происходит парное открытие форсунок: одна открывается перед циклом впуска, другая, перед циклом выпуска. Характерно то, что попарно-параллельный принцип открытия форсунок применяется в период запуска двигателя, либо в аварийном режиме неисправности датчика положения распредвала. А во время движения, используется так называемый фазированный впрыск топлива,
• фазированный —  тип впрыска, когда каждый инжектор открывается перед тактом впуска,
• прямой – тип впрыска, происходящий непосредственно в камеру сгорания.

Принцип работы инжектора основывается на использовании сигналов микроконтроллера, который в свою очередь получает данные от датчиков.

Схема работы инжектора

Если не влазить в дебри «электронного мозга» нашего автомобиля, то схема работы инжектора выглядит следующим образом. На многочисленные датчики поступает информация о: вращении коленвала, о расходе воздуха, о том, какая температура охлаждающей жидкости двигателя, о дроссельной заслонке, о детонации в двигателе, о расходе топлива, о скоростном режиме, о напряжении бортовой сети авто и так далее.

Контроллер, получая данную информацию о параметрах автомобиля, производит управление системами и приборами, в частности: подачей топлива, системой зажигания, регулятором холостого хода, системой диагностики и так далее. Изменение рабочих параметров инжекторной системы впрыска меняется систематически, исходя из полученных данных.

Устройство простейшего инжектора

Инжектор включает в себя такие исполнительные элементы, как:

• бензонасос (электрический),
• ЭБУ (контроллер),
• регулятор давления,
• датчики,
• форсунка (инжектор).

Соответственно, схема инжектора: электробензонасос подает топливо, регулятор давления поддерживает разницу давления в инжекторах (форсунках) и воздухом впускного коллектора. Контроллер, обрабатывает информацию от датчиков: температуры, детонации, распредвала и коленвала, и управляет системами зажигания, подачи топлива и так далее.

Всем хороша инжекторная система впрыска топлива, но и она не обошлась без своих особенностей. Приверженцы карбюраторов, называют их недостатками. Особенностями инжектора смело можно назвать: достаточно высокая стоимость узлов инжектора, низкая ремонтопригодность, высокие требования к качеству и составу топлива, необходимость специального оборудования для диагностики, и высокая стоимость ремонтных работ.

Теперь, перейдем от рассказа о том, как работает и выглядит инжектор к наглядному пособию. Вы увидите на  видео, принцип работы инжектора, и вам сразу же станет понятно всё, о чем написано выше.

Как работают форсунки на авто. Топливные форсунки: устройство и принцип действия

Топливными форсунками оснащаются современные инжекторные системы в большинстве дизельных и бензиновых двигателей.

Фото: clauretano (flickr.com/photos/clauretano/)

Виды форсунок

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

Электромагнитные форсунки

Такой вид форсунок зачастую устанавливают в бензиновые двигатели . Подобные форсунки имеют простое и понятное устройство, состоящее, собственного говоря, из клапана электромагнитного типа, распылительной иглы и сопла.

Принцип работы электромагнитных форсунок также довольно прост. Подача напряжения на обмотку возбуждения клапана происходит строго в установленное время, в соответствии с заложенной программой.

Напряжение создает определенное магнитное поле, которое затягивает грузик с иглой из клапана, тем самым высвобождая сопло. Результатом всех действий является впрыск нужного количества топлива. По мере снижения напряжения, игла принимает исходное положение.

Электрогидравлические форсунки

Следующий вид форсунок применяется в дизелях, а также в двигателях с топливной системой Common Rail. Электрогидравлические форсунки в отличие от предыдущего вида имеют более сложное устройство, основными элементами которого являются дроссели (впускной и сливной), электромагнитный клапан и камера управления.

В основе работы такого типа форсунок лежит использование высокого давления топливной смеси как в момент впрыска, так и при его остановке. На начальном этапе электромагнитный клапан закрыт, а игла форсунки максимально прижата к своему седлу в камере управления. Прижимной силой является сила давления топлива, которая направлена на поршень, расположенный в камере управления.

Одновременно с этим с другой стороны топливо давит и на иглу, но поскольку площадь поршня заметно больше, чем площадь иглы, то в виду этой разницы сила давления на поршень больше, чем сила давления на иглу, которая плотно прижимается к седлу, перекрывая доступ топливу. В это время подача топлива не осуществляется.

Полученный сигнал от блока управления запускает клапан с одновременным открытием сливного дросселя. Происходит вытекание топлива из камеры управления в сливную магистраль. Дроссель впуска в это время препятствует тому, чтобы давление в камере сгорания и во впускной магистрали быстро выровнялось.

При этом, по мере снижения давления на поршень ослабевает его прижимное усилие, а поскольку давление на иглу не изменяется, то она поднимается, и в этот момент происходит впрыск топлива.

Пьезоэлектрические форсунки

Последний вид форсунок принято считать наиболее совершенным и перспективным среди всех описанных видов. Пьезофорсунки используются на дизельных ДВС с системой подачи топлива Common Rail. Конструктивно такие форсунки состоят из пьезоэлемента, толкателя, переключающего клапана, а также иглы.

Пьезофорсунки работают по принципу гидравлического механизма. Изначально игла размещается в седле при воздействии на нее высокого давления ТС. При поступлении электрического сигнала на пьезоэлемент, происходит его изменение в размере (его длина увеличивается), за счет чего пьезоэлемент буквально толкает поршень толкателя, который в свою очередь давит на поршень переключающего клапана.

Это приводит к открытию переключающего клапана, через него топливо устремляется в сливную магистраль, давление в верхней части иглы снижается и за счет не изменившегося давления снизу, игла поднимается. При подъеме иглы происходит впрыск топлива.

Основным преимуществом такого вида форсунок является их скорость срабатывания (до 4 раз быстрее, чем в клапанной системе), что позволяет обеспечить многократный впрыск за один рабочий цикл двигателя. При этом объем подаваемого топлива зависит от двух параметров — от продолжительности воздействия на пьезоэлемент, и от давления топлива в рампе.

Преимущества и недостатки форсунок

И в завершении хотелось бы сказать несколько слов о том, какие же преимущества и недостатки имеются у топливных форсунок, если сравнивать их с карбюраторами .

Преимущества топливных форсунок:

• Экономия при расходе топлива благодаря точной системе дозирования;
• Минимальный уровень токсичности двигателей, оснащенных топливными форсунками;
• Возможность увеличения мощности силового механизма до 10%;
• Простота и легкость при запуске в любую погоду;
• Возможность улучшения динамических показателей любого автомобиля;
• Отсутствие необходимости в частой замене и чистке

Недостатки форсунок:

• Возможные сбои в работе или серьезные поломки в результате использования топлива низкого качества , которое губительно сказывается на чувствительном механизме форсунок.
• Высокая стоимость ремонта и замены форсунки в целом и отдельных ее элементов.

Схемы подготовлены по материалам Volkswagenag.com

Неисправности инжектора (форсунок) встречаются как на , так и на двигателях. В схеме устройства системы питания инжекторного двигателя форсунка является элементом, который отвечает за впрыск распыленной порции топлива в камеру сгорания под определенным давлением.

Точное дозирование, герметичность и своевременное срабатывание инжекторной форсунки обеспечивают устойчивую и исправную работу двигателя на всех режимах его работы. Если форсунка «льет» (пропускает лишнее топливо в момент, когда его подача не требуется), снижается эффективность распыла горючего (нарушается форма факела) и возникают другие неисправности инжектора, тогда , теряет мощность, расходует много топлива и т.п.

Читайте в этой статье

Что указывает на возможные проблемы с инжектором

Сразу отметим, что причин нестабильной работы двигателя может быть много, начиная от забитого , поломки , вышедшей из строя свечи зажигания или неисправной катушки до , проблем с и т.д. Наряду с этим одним из главных признаков неисправности форсунок является , а также расход бензина или солярки (зависимо от типа двигателя), который заметно увеличивается. Еще необходимо отметить неустойчивую работу ДВС в режиме холостого хода, похожую на так называемое «троение» двигателя.

При езде возможно достаточно частое проявление одного или сразу нескольких симптомов:

• наличие рывков, сильно замедленны реакции при нажатии на педаль газа;
• явные провалы и потеря динамики при попытках резкого ускорения;
• машина может дергаться на ходу, при сбросе газа, а также после смены режима нагрузки на мотор;

Необходимо добавить, что подобную неисправность необходимо устранять безотлагательно, так как проблемы с инжектором негативно сказываются не только на ресурсе двигателя и трансмиссии, но и на общей безопасности движения. На автомобиле с неисправными форсунками водитель может испытать серьезные трудности при обгоне, на крутых подъемах и т.п.

Самостоятельная проверка форсунок

Начнем с того, что автомобильные форсунки делятся на несколько типов, из которых в разное время широкое применение нашли два вида: механические форсунки и электромагнитные (электромеханические) инжекторы.

Электромагнитные форсунки имеют в основе специальный клапан, который осуществляет открытие и закрытие форсунки для подачи топлива под воздействием управляющего импульса двигателем. Механические форсунки открываются в результате роста давления топлива в форсунке. Добавим, что на современных авто зачастую устанавливаются электромагнитные устройства.

Чтобы проверить форсунки своими руками без снятия с машины можно воспользоваться несколькими способами. Наиболее простым и доступным способом, который позволяет быстро проверить инжекторные форсунки не снимая их с машины, является анализ шумов, издаваемых двигателем в процессе работы.

Определить неисправную форсунку на слух по звуку работы ДВС можно в том случае, если из блока цилиндров доносится приглушенный высокочастотный звук. Это указывает на необходимость чистки инжектора или неисправность форсунок.

Как проверить подачу питания на форсунки

Указанную проверку производят в том случае, если сами форсунки исправны, но какой-либо из инжекторов не работает при включении зажигания.

• для диагностики от инжектора отключается колодка, после чего к нужно подключить два провода;
• другие концы проводов крепятся к контактам форсунки;
• затем нужно включить зажигание и зафиксировать наличие или отсутствие вытекания топлива;
• если горючее течет, тогда данный признак указывает на проблемы в электрической цепи;

Еще одним из диагностических приемов является проверка инжектора при помощи мультиметра. Данный способ позволяет измерить сопротивление на форсунках не снимая их с двигателя.

1. Перед началом работ необходимо выяснить, какой импеданс (сопротивление) имеют форсунки, установленные на конкретном автомобиле. Дело в том, что встречаются инжекторные форсунки как с высоким, так и с низким сопротивлением.
2. Следующим шагом станет выключение зажигание, а также сбрасывание минусовой клеммы с АКБ.
3. Далее потребуется отключить электрический разъем на форсунке. Для этого необходимо использовать отвертку с тонким концом, при помощи которой нужно отщелкнуть специальный зажим, расположенный на колодке.
4. После отсоединения разъема переводим мультиметр в нужный режим работы для замера сопротивления (омметр), подключаем контакты мультиметра к соответствующим контактам форсунки для измерения импеданса.
5. Сопротивление между крайним и центральным контактом форсунки с высоким импедансом должно быть в рамках от 11-12 до 15-17 Ом. Если на автомобиле применяются форсунки с низким сопротивлением, тогда показатель должен быть от 2 до 5 Ом.

Если замечены явные отклонения от допустимых норм, тогда форсунку нужно демонтировать с двигателя для подробной диагностики. Также возможна замена форсунки на заведомо исправную, после чего оценивается работа двигателя.

Комплексная диагностика работы форсунок на рампе

Для такой проверки топливную рейку понадобится снять с мотора вместе с закрепленными на ней форсунками. После этого нужно присоединить все электрические контакты к рампе и форсункам в том случае, если таковые отключались перед снятием. Также необходимо вернуть на место минусовую клемму АКБ.

1. Рампу необходимо разместить в подкапотном пространстве так, чтобы получилось поставить под каждой из форсунок мерную емкость с нанесенной шкалой.
2. Нужно подключить к рампе трубки подачи топлива и дополнительно проверить надежность их крепления.
3. Следующим шагом является включение зажигания, после чего необходимо немного провернуть двигатель стартером. Данную операцию лучше проводить с помощником.
4. Пока помощник вращает двигатель, проконтролируйте эффективность работы всех инжекторов. Подача горючего должна быть одинаковой на всех форсунках.
5. Завершающим этапом станет выключение зажигания и проверка уровня топлива в емкостях. Указанный уровень должен быть равнозначным в каждой емкости.

Большее или меньшее количество горючего в мерных емкостях укажет на неисправность форсунки или необходимость очистки одного или нескольких инжекторов. Если форсунка демонстрирует недолив, тогда элемент нужно чистить или менять. Подтекание топлива после отключения зажигания укажет на то, что форсунка «льет» и потеряла герметичность.

Кроме самостоятельной проверки можно воспользоваться услугой диагностики инжектора в автосервисе. Данную операцию совершают на специальном проверочном стенде. Проверка форсунки на стенде позволяет точно определить не только эффективность подачи горючего, но и форму факела во время распыла топлива.

Как самому очистить форсунки без снятия с двигателя

В процессе диагностики частой причиной неустойчивой работы мотора является то, что инжекторные форсунки забились. Существует несколько способов очистки форсунок, среди которых может использоваться механический, ультразвуковой или очистка при помощи специальных химических составов.

В ряде случаев заливка в топливный бак специальной присадки-очистителя инжектора достаточно для того, чтобы нормализовать работу всей системы. Также рекомендуется с определенной периодичностью раскручивать мотор до высоких оборотов и разгонять автомобиль до 110-130 км/ч. на ровных отрезках пути. В таком режиме нужно проехать 10-20 километров. Продолжительная работа форсунок под нагрузкой позволяет реализовать так называемую самоочистку.

Напоследок добавим, что перечисленные выше способы очистки позволяют удалить только незначительные загрязнения. Серьезно забитый инжектор необходимо чистить механически, составами под давлением или ультразвуком. Что касается промывки форсунок, специалисты рекомендуют промывать инжектор каждые 30-40 тыс. пройденных километров.

Чистку инжектора стоит делать для профилактики, а не после появления признаков неисправности. Если автомобиль эксплуатируется в режиме городской езды на топливе сомнительного качества, тогда интервал профилактических мер следует сократить применительно к индивидуальным условиям эксплуатации.

Читайте также

Когда и для чего нужно снимать топливные форсунки с двигателя. Снятие форсунок на бензиновом и дизельном моторе: особенности процесса демонтажа.

Чистка инжектора автомобиля без снятия форсунок. Способы очистки форсунок со снятием на кавитационном стенде. Ультразвуковая и гидродинамическая кавитация.

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.

Работа электромагнитной форсунки осуществляется следующим образом. В соответствии с заложенным алгоритмом электронный блок управления обеспечивает в нужный момент подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана. При этом создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло. Производится впрыск топлива. С исчезновением напряжения, пружина возвращает иглу форсунки на седло.

Электрогидравлическая форсунка

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

Принцип работы электрогидравлической форсунки основан на использовании давления топлива, как при впрыске, так и при его прекращении. В исходном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Впрыск топлива не происходит. При этом давление топлива на иглу ввиду разности площадей контакта меньше давления на поршень.

По команде электронного блока управления срабатывает электромагнитный клапан, открывая сливной дроссель. Топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль. При этом впускной дроссель препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не изменяется, под действием которого игла поднимается и происходит впрыск топлива.

Пьезоэлектрическая форсунка

Самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива, является пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка). Форсунка устанавливается на дизельных двигателях, оборудованных системой впрыска Common Rail.

Преимуществами пьезофорсунки являются быстрота срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана ), и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного цикла, 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 пьезофорсунки, также как и электрогидравлической форсунки, используется гидравлический принцип. В исходном положении игла посажена на седло за счет высокого давления топлива. При подаче электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина, которая передает усилие на поршень толкателя. Открывается переключающий клапан, топливо поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы падает. Игла за счет давления в нижней части поднимается и производится впрыск топлива.

Количество впрыскиваемого топлива определяется:

• длительностью воздействия на пьезоэлемент;
• давлением топлива в топливной рампе.

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 . 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;

Читайте в этой статье

Принцип работы механической форсунки

Принцип работы системы питания дизеля с механическим управлением форсунки состоит в следующем. К подается горючее из . 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 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 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 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.

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 . 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

Неисправности форсунок дизеля, проверка и самостоятельное выявление проблем. Очистка сопла форсунок дизельного двигателя, регулирование давления впрыска.

Особенности работы и причины неисправностей дизельных форсунок. Как самостоятельно выполнить снятие, дефектовку, разборку и ремонт форсунок дизельного ДВС.

Мало кто знает, что в автомобиле есть форсунки. Даже если кто-то и знает, то большая часть из них не знает о том, что это такое, для чего они предназначены и по какому принципу осуществляется работа. На самом деле, топливная форсунка находится в автомобиля. Она предназначена для того, чтобы вовремя подавать топливо в камеру сгорания двигателя. Форсунка устроена так, что она создает топливную смесь путем смешивания бензина и воздуха.

Строение

Как уже было сказано, основной задачей форсунки является вовремя подать нужное количество бензиновой смеси в камеру сгорания под нужным давлением. Следует обратить внимание на то, что бензиновая смесь нужна только бензиновому двигателю, а дизельному двигателю и смесь нужна дизельная. Перед тем, как попасть в камеру сгорания двигателя, бензин и воздух смешиваются в определенном количестве. После того, как получается эта смесь, она попадает в камеру сгорания.

Для того, чтобы под давлением отправить правильное количество топливной смеси в цилиндры двигателя, предусмотрен специальный клапан, который во время открытия набирает топливо и выдавливает эту смесь в цилиндры.

Существуют разные виды форсунок, их различает лишь принцип работы и привод клапана. Сегодня есть три вида форсунок. Основной вид из них — это форсунка с электромагнитным клапаном. Этот вид наиболее распространен на бензиновых двигателях, потому что конструкция этого устройства и принцип работы настолько просты, что их всего лишь потребуется промывать время от времени.

Принцип работы основан на том, что в корпусе форсунки расположена специальная обмотка, которая создает разряжение в определенный момент по сигналу электронного блока, который знает, сколько нужно отправить бензина в камеру сгорания.

Во время этого напряжения, игла поднимается из посадочного места и направляет нужное количество топлива, используя большое давление, в камеру сгорания. Давление в топливной рампе держится на постоянном уровне. Если двигателю необходимо больше топлива, насос поднимает давление автоматически.

Второй вид — это электрогидравлические форсунки. Этот вид наиболее распространен среди дизельных двигателей. Это устройство начинает работу по сигналу электронного блока, знающего сколько бензина требуется мотору. Здесь топливо попадает в камеру сгорания за счет изменения давления на поршни.

Существует еще один вид форсунок, но он встречается только на дизельных двигателях с установленной топливной системой Common Rail. Такие форсунки имеют преимущества перед другими видами в скорости срабатывания и в качестве давления. Благодаря этому топливо может поступать в камеры сгорания под определенным давлением во время всего цикла, что положительно сказывается на мощности мотора. Принцип работы здесь основан на гидравлике, как и во втором типе.

Ремонт и замена

Как уже было сказано, форсунки часто забиваются, и из-за этого топливо перестает попадать в двигатель. Для того, чтобы мотор работал правильно и динамично, форсунки нужно постоянно проверять и прочищать, если они засорены.

Для того, чтобы жиклеры не засорялись нужно заливать в автомобиль только качественное топливо на проверенных заправочных станциях. Жиклеры, это каналы, по которым идет топливо, перед тем как попасть в камеру сгорания. Для того, чтобы уберечь автомобиль от некачественного топлива, в устройстве автомобиля есть специальные фильтры, они находятся в разных частях топливной системы. Фильтры бывают грубой, мягкой и тонкой очистки. Грубой очистке подвергается топливо во время попадания в бак, а фильтр тонкой очистки расположен непосредственно перед попаданием в систему впрыска.

Сегодня на полках автомобильных магазинов можно встретить различные моющие присадки. Они нужны для того, чтобы промывать жиклеры. Эти присадки нужно добавлять в топливный бак, и они уже сами прочистят все каналы.

Этот способ подойдет лишь тем, у кого жиклеры засорены несильно, если на вашем автомобиле они засорены настолько, что автомобиль не заводится, то тут нужно воспользоваться другими способами очистки.

Вторым способом очистки считается очистка без снятия приборов с машины. Для того, чтобы очистить каналы от мусора этим способом, нужно залить в бак промывочное топливо. Затем следует отключить топливный насос и магистрали. После этого подающий проводник топлива подключается к установке, с помощью которой будет проводиться очистка. Эта установка, в свою очередь, будет подавать промывающее топливо, используя высокое давление.

Третий вид очистки используют, когда уже другие два способа перестали помогать. Здесь требуется снять форсунки с машины и погрузить их в специальный раствор в специальной камере. В этой камере они будут очищаться под ультразвуком, который разрушит весь лишний мусор в теле форсунки.

Для того, чтобы избежать последних двух способов очистки, следует подливать моющие присадки в бак каждые 2-3 тысячи пройденного расстояния. Они очистят не только жиклеры, но и топливный трубопровод и различные механизмы, которые тоже способны забиваться. Помимо всего этого нужно ухаживать за топливным насосом, который подает топливо в трубопровод, давление в котором постоянно регулируется.

Подводим итоги

Сегодня каждый водитель знает о том, что в его автомобиле есть топливная система, но не каждый водитель ухаживает за ней должным образом. Нередко в автосервис привозят автомобили с забитой мусором топливной системой. Для того, чтобы избежать этого, нужно вовремя ухаживать за своим автомобилем.

Когда нужно чистить форсунки?

После очередной заправки можно столкнуться с проблемой: мотор начал хуже «тянуть». Это означает, что двигатель «хлебнул» топлива с большим содержанием смол и другими тяжелыми фракциями, некачественными присадками или пониженным октановым или цетановым числом. Оно способствует образованию нагара и других отложений на элементах топливной системы. Быстрее всего от некондиционного топлива страдают форсунки.

Форсунка (или инжектор) – устройство, которое распыляет топливо в камеру сгорания. От ее чистоты зависит количество поступаемого в двигатель топлива и эффективность сгорания. Если инжектор загрязнен, машина теряет мощность, а расход, наоборот, растет.

Форсунки – это особая головная боль для владельцев автомобилей с двигателями, оснащенными системой непосредственного впрыска. А они сейчас применяются практически на всех бензиновых турбомоторах. Чистка распылителей на них – ювелирная работа, которая требует специального оборудования и квалификации мастера. Более того, не всегда форсунки в принципе можно отремонтировать – некоторые из них неремонтопригодны.

Покупка новых форсунок обойдется еще дороже. Если у вас относительно несложные электромагнитные форсунки, можно считать, что вам повезло – замена 4 штук обойдется тысяч в 50–70. Более сложные пьезоэлектрические форсунки, которые, ко всему прочему, конструктивно объединены с индивидуальными насосами высокого давления, могут увеличить затраты в несколько раз. Такие форсунки используются на многих современных турбодизельных моторах.

Полностью исключить фактор естественного износа форсунок невозможно. Рано или поздно ремонтировать или менять их придется. Вот только на каком пробеге: на 100 тысячах или на 250? Чтобы максимально отсрочить дорогостоящий ремонт, форсунки нужно периодически чистить. Помимо серьезной отсрочки ремонта или замены этих деталей, правильно работающие чистые форсунки способствуют экономии топлива.

«Очиститель инжекторов быстрого действия» Hi-Gear способен за одно применение убрать нагар и другие загрязнения с распылителей форсунок и восстановить их работоспособность. Кроме того, препарат благотворно сказывается и на работе других узлов. В том числе удаляет с клапанов губчатые отложения и очищает камеру сгорания.

Для автомобилей с непосредственной системой впрыска рекомендован «Очиститель форсунок и системы питания» Hi-Gear. Благодаря ему нормализуется расход топлива и восстановится плавность работы силового агрегата. Этот уникальный состав универсален и эффективен как для любых дизельных моторов, так и для бензиновых двигателей с непосредственным впрыском.

Специально для дизеля разработана эффективная формула «Очистителя форсунок» Hi-Gear. Состав не только очищает форсунки, но и предотвращает поломки ТНВД. Его также можно использовать для дизельных моторов с системой Common Rail и пьезоэлектрическими насос-форсунками.

Для дизельных моторов с пробегом более 150 тысяч километров используйте «Очиститель форсунок с кондиционером металла SMT²» Hi-Gear. Он замедляет износ деталей цилиндропоршневой группы и продлевает срок ее службы. А специальный нейтрализатор в составе снижает выброс вредных веществ в атмосферу и уменьшает нагрузку на катализатор и сажевый фильтр.

Устройство инжектора. Что такое инжектор в автомобиле

 

Карбюраторные автомобили давно сменили более мощные инжекторные. Но принцип работы этой системы пока знают не все водители. Устройство инжектора не сложное, достаточно разобраться в его деталях и их функционировании. 

 

Определение понятия

 

Начинающим водителям сначала нужно разобраться в том, что такое инжектор в автомобиле. И только после этого следует узнать о принципах его работы. Инжектор – это система или отдельная форсунка, установленная на мотор. Он необходим для распределения топлива – впрыскивает его в цилиндры или впускной коллектор. Именно в этом и заключается его отличие от карбюратора. 

В зависимости от места установки системы инжекторы делятся на несколько видов. Но любой из них может обеспечить точечную подачу топлива в автомобильный мотор или его положение в камере сгорания, где затем образуется топливно-воздушная смесь. 

Не имеет значения, на каком топливе ездит автомобиль. Инжектор справляется как с бензином, так и с дизелем. 

 

История создания

Впервые инжектор был установлен в 1951 году компанией Бош на купе Голиаф 700 Спорт. А через три года Мерседес начали ставить систему на свои машины. Первые опыты использования инжектора оказались успешными. 

Но на самом деле такая установка применялась еще раньше – в 30-х годах, но только на боевой авиации. Первые устройства назвать идеальными сложно, так как они мало увеличивали мощность мотора. А об экономии топлива или охране окружающей среды в то время практически не заботились. 

В 1940-х об инжекторах из-за небольшого КПД забыли на время, так как появились реактивные двигатели. Не считая усилий компаний Мерседес и Бош, активно использовать систему начали только в 80-х. Тогда производители автомобилей внедряли устройство в свои машины. 

В то время уже значительно внимание уделялось снижению количества выбрасываемых в атмосферу газов. Из-за этого требования многие инженеры решили восстановить и модернизировать старые модели форсунок. Они быстро поняли, как работает инжектор, разобрались с его устройством и внедрили его в массовое производство. Результаты не заставили себя долго ждать – большинство современных машин работают именно на такой системе. 

 

Типы форсунок

Существует всего два вида форсунок – электронные и механические. Первый вариант более простой. В механическом инжекторе топливо идет сразу к форсункам, с помощью блока управления оно дозируется и отправляется в камеру сгорания. Именно такой инжектор устанавливают на современных автомобилях. Он дает возможность часто пользоваться машиной. 

В механической форсунке нет электронного блока управления. Дозировкой топлива занимаются распределительные клапаны. Они подготавливают очередную порцию в зависимости от уровня открытости системы. Таким было устройство инжектора, произведенного в 30-х годах. Но механические системы встречаются и сегодня – они установлены на старых автомобилях. 

Стоит более детально рассмотреть электронные форсунки. Они делятся на подвиды:

 электромагнитные;

 электрогидравлические;

 пьезоэлектрические. 

Электромагнитные форсунки используются в бензиновых двигателях. У них простая конструкция, основные детали – электромагнитный клапан с иглой и сопло. Блок управления позволяет контролировать работу инжектора, а также обеспечивает напряжение на обмотке клапана в подходящий момент. 

Электрогидравлические форсунки подходят для дизельных двигателей. Это клапаны с камерами управлениями и двумя типами дросселей – впускными и сливными. Устройство инжектора этого вида основано на давлении топлива в каждый момент работы автомобиля. Блок управления у таких форсунок электронный. Он посылает сигналы клапану, тогда инжектор приходит в действие. 

Пьезоэлектрическая форсунка подходит только для определенного вида дизельных двигателей – с впрыскивающей системой Common Rail. Но у такого инжектора есть свои преимущества: скорость реакции, которая гарантирует несколько подач топливной жидкости за полный цикл. 

Принцип работы пьезоэлектрической форсунки основывается на гидравлике. Поршень толкателя срабатывает благодаря увеличению длины пьезоэлементов, на которые воздействует сигнал блока управления. Дозу топлива определяет длительность этого воздействия и давление жидкости в топливной раме. 

 

Устройство системы

Устройство инжектора простое, хотя работа системы довольно сложная. Основные элементы:

 ЭБУ;

 форсунки;

 регуляторы давления;

 электрический бензонасос.

Электронный блок управления предназначен для контроля работы системы. С его помощью водитель может обеспечить беспрерывное функционирование инжектора. Форсунки – немаловажная деталь системы. Именно форсунки дозируют топливо и передают его в камеру сгорания. Рекомендуется через каждые 30 000 км, проезженных на автомобиле, чистить их от остатков бензина или дизеля. Регуляторы давления стабилизируют работу инжектора. С их помощью топливо выталкивается через форсунки в камеру сгорания. 

А электрический бензонасос подает бензин в двигатель. Он служит связующим звеном между мотором и бензобаком, которые расположены в разных концах машины. Для механических инжекторов на старых автомобилях использовались механические бензонасосы. У них меньше КПД и более короткий эксплуатационный срок. 

В устройство инжектора также входят датчики. Они показывают температуру нагрева и количество масла, напряжение в двигателе. 

В зависимости от типа инжектора меняется и его строение. Электромагнитная форсунка состоит из якоря и сопла, иглы, уплотнения, пружины, обмотки возбуждения и электромагнитного разъема, а также сетчатого фильтра. Эти детали объединены в единую систему под общим корпусом. 

Электрогидравлический инжектор не имеет сетчатый фильтр. Но в нем есть другие детали: камера управления, штуцер подвода бензина, сливной дроссель, поршень. Именно они и обеспечивают дозированную подачу топлива в камеру сгорания. 

В пьезоэлектрической форсунке есть все эти составляющие, но присутствуют и дополнительные детали. К ним относятся: нагнетательный канал, переключательный клапан. Они и обеспечивают стабильную работу системы. 

Независимо от типа инжектора его функционирование не изменяется. Оно основано на одних и тех же принципах действия. 

 

Принципы работы

Основные принципы работы инжектора состоят из нескольких этапов. Они тесно связаны между собой, хотя имеются и промежуточные действия. Всего этапов четыре:

 1. Измерение массы воздуха.

 2. Передача показателей в ЭБУ.

 3. Расчет количества топлива.

 4. Воздействие заряда на форсунки. 

Сначала специальный датчик измеряет массу воздуха, который поступает в инжектор. Затем эти показатели система передает в блок управления. Сюда же доходит информация и от других датчиков, которые измеряют температуру, скорость движения коленного вала. После этого система подсчитывает количество топлива, необходимого для работы двигателя. И на последнем этапе инжектор воздействует длительными электрическими зарядами на форсунки, из-за чего они открываются и выливают бензин в коллектор из магистралей. 

Самая сложная работа проходит в блоке управления, поэтому его называют мозгом системы. Это мини-компьютер с программой, которая получает данные и моментально их анализирует, быстро реагирует на все изменения в системе. 

Для стабильной работы инжектора понадобится еще две детали – кислородный датчик и каталитический нейтрализатор. Первый способен передать ЭБУ информацию о состоянии топлива и уровне токсичности выхлопных газов. А второй используется для уничтожения недогоревших частиц. 

 

Преимущества и недостатки

У каждого устройства есть свои недостатки, не стал исключением и инжектор. Но преимуществ у него все же намного больше. Основные сильные стороны:

 экономия топлива;

 увеличение мощности автомобиля;

 снижение токсичности выхлопов;

 защита машины от угона;

 устранение ручной регулировки топливной подачи. 

Карбюраторы не экономили топливо, а расходовали большое количество. Инжектор позволяет сократить расходы, при этом рабочие обороты снижаются, а мощность двигателя увеличивается. Запуск мотора стал более простым – с этой системой он превратился в автоматизированный. Система обеспечивает поддержку оборотов на холостом ходу. 

Управление мотором расширилось, хотя исчезла необходимость регулировать впрыски топлива вручную. Снизилась токсичность газов, которые образуются при сгорании бензина и выходят через выхлопную трубу. Работа инжектора больше не зависит от атмосферного давления, поэтому авто можно использовать в горах и других местностях, где воздух разрежен. 

Но важно учесть и некоторые недостатки системы:

 требования к качеству топлива;

 особенная диагностика;

 высокое давление внутри инжектора. 

Придется использовать только качественное топливо, так как в противном случае форсунки системы будут постоянно забиваться несгоревшими остатками. Диагностику и ремонт смогут провести специалисты в СТО, самостоятельно разобраться в электронном инжекторе сложно. 

Система очень чувствительна к перепадам напряжения, она зависит от электропитания. Внутри нее топливо постоянно находится под высоким давлением. Из-за этого во время аварий автомобиль может легко загореться и взорваться. На большинстве современных машин во избежание таких ситуаций устанавливают контроллер.

 

Заключение 

Инжектор нельзя назвать очень простым устройством. Но он позволяет использовать автомобиль на более высокой мощности и при этом меньше загрязнять окружающую среду. А отремонтировать его не проблемно – этим занимаются на каждом СТО. Да и определить неисправность легко: буду происходить сбои при запуске двигателя. Начинающим и опытным водителям следует задуматься о покупке современной машины именно с электронным инжектором. 

форсунок дизельного топлива

форсунок дизельного топлива

Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Форсунка топливной форсунки имеет решающее значение для производительности и выбросов дизельных двигателей. Некоторые из важных параметров сопла форсунки, включая детали седла форсунки, мешка форсунки, размер и геометрию отверстия форсунки, влияют на характеристики сгорания дизельного двигателя, а также на стабильность выбросов и производительность в течение всего срока службы двигателя. и механическая прочность инжектора.

Введение

Конструкция форсунки дизельного топлива имеет решающее значение для производительности и выбросов современных дизельных двигателей. Некоторые из важных конструктивных параметров форсунки включают детали седла форсунки, мешка форсунки, а также размер и форму отверстия форсунки. Эти особенности не только влияют на характеристики сгорания дизельного двигателя, они также могут влиять на стабильность выбросов и производительность в течение всего срока службы двигателя, а также на механическую прочность форсунки.

Все форсунки должны производить распыление топлива, которое соответствует требованиям к характеристикам и выбросам на рынке, для которого двигатель производится, независимо от деталей конструкции топливной системы (т. Е. Независимо от того, является ли топливная система общей топливной рампой, насос-форсунка , насос-агрегат или насос-линия-форсунка). Кроме того, особые требования к форсункам могут также зависеть от типа топливной системы [2200] :

.

• Common Rail — форсунка работает в более жестких трибологических условиях и должна быть лучше спроектирована для предотвращения утечки.
• Насос-форсунка / насос — режим пульсации давления предъявляет более высокие требования к усталостной прочности.
• Насос-форсунка — гидравлический мертвый объем должен быть минимизирован.

Рисунок 1 . Форсунка базового дизельного двигателя с коническим седлом

На рисунке 1 показан общий вид основных компонентов форсунки [2197] дизельного топлива. Некоторые из этих компонентов подробно обсуждаются в следующих разделах. Читателям также следует ознакомиться с введением к форсункам, приведенным в разделе «Компоненты системы впрыска топлива».

###

Scheid Diesel Секреты модернизации форсунок

Scheid Diesel Секреты модернизации форсунок

Теоретически производство большей мощности за счет увеличения расхода топлива кажется достаточно простым. На большинстве дизелей это можно сделать двумя способами. Первый — это электронная система, включающая тюнер и позволяющая компьютеру делать всю работу за вас. Второй — это физическая подача большего количества топлива путем установки более крупных форсунок или модификации наконечников форсунок.

Но, по словам Дэна Шейда из Scheid Diesel Performance, для получения дополнительной мощности с помощью топлива нужно больше, чем кажется на первый взгляд. Дэн известен в дизельной промышленности благодаря созданию мощных пикапов для буксировки салазок, а также многих других высокопроизводительных приложений. Мы сели с Дэном на его предприятии в Терре-Хот, штат Индиана, и он также поделился своим мнением о модернизации уличных грузовиков. Само собой разумеется, что если он сможет вывести более 2700 лошадиных сил из соревновательного дизельного пикапа, он кое-что знает об усовершенствовании топливных систем на грузовике, работающем на постоянной основе и ежедневно управляемом.

Оказывается, что для небольшого увеличения примерно на 100–300 л.с. достаточно просто увеличить отверстия в сопле форсунки. Но когда вы начинаете смотреть на более высокие уровни, все становится намного сложнее. Помимо увеличения размера отверстий, в игру вступают и другие факторы, такие как количество отверстий, форма распыления и угол распыления, а также различные модификации двигателя. «Мы хотим создать прочную основу для клиента», — говорит Дэн.

1 Слева — шток форсунки IH с одинарной подачей.Справа видны дополнительные отверстия для подачи топлива в корпусе форсунки с тройной подачей топлива из заготовок Scheid.

2 Этот вид в разрезе на самом деле был вызван неисправной форсункой, которая взорвалась, расколов корпус. Корпуса заводских форсунок обычно изготавливаются из более слабого литого металла, а не из заготовок.

3 Вот еще один вид поврежденной форсунки, вызванной неправильным распылительным отверстием и / или кулачком высокоскоростного насоса. Статическое давление на инжектор начинается с 4500 фунтов на квадратный дюйм, но во время работы может достигать 15000 фунтов на квадратный дюйм, что создает значительную нагрузку на узел.

4 Форсунки Scheid в сборе предназначены для работы с высокими расходами и нагрузками. Изготовленные из хрома с большим количеством материала, чем в заводской единице, они имеют более высокий предел прочности и индивидуальные каналы подачи. Сверху — тип IH для Navistar DT466. Нижний блок предназначен для двигателей Cummins серии B.

5 & 6 Внимательно посмотрите на подсказки; обратите внимание, как один из них лопнул. Это «мешочковый тип», относящийся к области, где штифт или штифт устанавливается внутри инжектора. Этот тип считается более прочным, чем сопло «без мешка» VCO (клапан закрывает отверстие).

Прежде чем мы перейдем к другим деталям, мы начнем с основ увеличения отверстий в наконечниках форсунок. Обычно размер каждого отверстия форсунки на заводском инжекторе составляет около 0,007 дюйма. Сравните это с самыми большими, сделанными Scheid, которые могут достигать 0,039 дюйма. Это более чем в пять раз больше, чем разница между трубочкой для питья и пожарным шлангом. Конечно, это отверстие с максимальным отверстием обычно используется только для спортивных снарядов.

Кроме того, количество отверстий может варьироваться от пяти до восьми на заводском инжекторе до 12 на пользовательском инжекторе.Scheid увеличивает расход топлива за счет увеличения размера отверстий и, в некоторых случаях, количества отверстий. Скорость потока на съемнике салазок мощностью 2750 л.с. может достигать 1600 куб. См, что на целых 500% больше.

Для увеличения и изменения отверстий Scheid использует EDM (электроэрозионную обработку, также называемую «прожиганием»). Это устройство широко используется для точной обработки сложных форм и форм в пресс-формах и высечке, а также для сверления тонких отверстий в чашках инжектора. Он использует термический процесс (называемый диэлектрическим полем), который удаляет и повторно наносит материал на обрабатываемый объект.Восстановленная поверхность обычно намного тверже, чем исходная поверхность, с большей устойчивостью к истиранию и коррозии. В то время как некоторые производственные мощности дизельных двигателей для модификации форсунки полагаются исключительно на экструдированное хонингование, Шайд предпочитает EDM для поддержания точных углов распыления и размера отверстия (с допусками, как правило, в пределах от двух до четырех процентов).

Говоря об углах распыления, это почти само по себе тема, поскольку попадание топлива на верхнюю часть поршня может существенно повлиять на производительность. «Мы не хотим, чтобы топливо разбрызгивалось на стенки цилиндров», — объясняет Дэн.С другой стороны, если распыление слишком сконцентрировано в центре, в топливно-воздушной смеси происходит недостаточная диффузия. «В идеале нам нравится видеть, как брызги топлива попадают прямо на края топливного бака», — отмечает он.

Конфигурации поршней

различаются, так что это только общие рекомендации. Правильное нацеливание спрея имеет решающее значение для попадания в «золотую середину» и зависит от расположения головки, изменений синхронизации насоса и конфигурации чашки поршня. Например, двигатель Cummins 12 В имеет смещенную чашку, а двигатель 24 В — с центральным вырезом, поэтому необходимо соответствующим образом отрегулировать форму распыления.

7 Электроэрозионная обработка — это очень точный способ увеличить или добавить отверстия в наконечнике инжектора, а также изменить форму распыления. Тщательный осмотр с помощью увеличительного стекла 25-кратного увеличения помогает оценить изменения, внесенные в форсунку инжектора.

8 Эта форсунка Scheid имеет специальный наконечник с 12 отверстиями для приложений с высокой мощностью.

9 Для работы электроэрозионного станка с искровой обработкой требуется поток как деионизированной воды, так и диэлектрической жидкости.

10 и 11 Используя аэрозольный баллончик с чистящей жидкостью для иллюстрации, вы можете увидеть разницу в объеме распыляемой жидкости.Слева форсунки имеют довольно одинаковый размер, но справа две верхние форсунки немного шире, так как отверстия были увеличены для подачи большего количества топлива.

12 Заводской инжектор может иметь только три отверстия в сопле, в то время как производительный блок может иметь от четырех до 12 отверстий.

13 Посветив фонариком через каждый корпус инжектора, вы можете увидеть более крупные светящиеся точки на наконечнике справа, показывающие разницу в объеме. Расход топлива можно увеличить от 20 до 500 процентов, в зависимости от области применения.

14 Эти элементы в форме пера, называемые штырями, действуют как клапаны, которые поднимаются из седла в наконечнике форсунки, позволяя точному импульсу топлива проходить через наконечник форсунки.

15 Это удерживающее приспособление с проволочными штифтами предназначено для оценки углов распыления, которые образуют воронкообразный поток на поршень, обычно от 142 до 160 градусов для стандартных и мягких применений.

16 У этого инжектора есть мешочек на конце, который обычно более прочный, чем у инжектора без мешочка. Наконечник мешка не имеет туннеля или желоба для топлива, а имеет конусообразную область для установки иглы.

17 При увеличении отверстий форсунок канал подачи в корпусе форсунки может стать узким местом для потока топлива, поэтому Scheid добавляет до двух дополнительных каналов подачи с EDM.

18 Удаление материала с кончика иглы увеличивает подъемную силу, что приводит к увеличению ширины импульса.

19 При большем расходе топлива через форсунки может потребоваться топливный насос большего объема, такой как этот для 800-сильного двигателя Cummins серии B.

20 & 21 Scheid Diesel обслуживает около 30 или более санных тягачей.Показанный здесь Super Ram, принадлежащий Роду Тарру, работает в классе 3,0-дюймовых моделей Inducer и занял третье место в рейтинге ITPA. Чтобы справиться с 2750 лошадьми, Scheid добавляет существенные подкосы вокруг задней части Profab SQHD.

22 В этом наконечнике для двигателя Cummins 12 В используется сопло мешочного типа с пятью отверстиями, которое, по словам Шейда, зарекомендовало себя как одно из лучших универсальных сопел. Он поддерживает прирост в 50 л.с., а также дает динамическую мощность до 800 л.с. в сочетании с двумя турбинами и другими элементами производительности.

«Обычно индивидуальный угол распыления составляет от 130 до 160 градусов», — отмечает Тодд Эммерт, менеджер механического цеха Scheid, но он говорит, что этот аспект требует другого уровня сложности.

Итак, эти цифры являются приблизительными. «Это зависит от того, как заказчик хочет использовать топливо с улучшенным расходом воздуха», — отмечает он. Другими словами, задействованы переменные, позволяющие взаимодействовать между воздухом, топливом и рабочими характеристиками для достижения оптимального тройного влияния на передачу мощности.

В целом, «EDM’ing позволяет нам сосредоточиться на том, как использовать воздух», — отмечает Эммерт. «Мы делаем упор на производство широкого диапазона лошадиных сил с пропорциональными обновлениями. Таким образом, улучшение форсунок представляет собой одну тактику, которая является частью более широкой стратегии повышения производительности.” DW

ИСТОЧНИКИ:
Scheid Diesel
800-669-1593
www.scheiddiesel.com

Форсунки для дизельных форсунок и уход за ними

Если бы вы поговорили с производителями дизельного топлива, они бы сказали, что большая часть стоимости двигателя приходится на топливную систему. На дизельном топливе с механическим впрыском он состоит из ТНВД и форсунок. Эти компоненты являются сердцем дизеля. Они не только критичны для его работы, но и чрезвычайно дороги в замене в случае отказа.

Многие называют деталь, подающую топливо в цилиндр, форсункой. Однако для знатока дизельного топлива форсунка — это узел держателя форсунки. Со временем его стали использовать для описания фактического сопла. Это неправильное название усложнилось тем фактом, что существуют различные конструкции топливных систем, которые включают в себя форсунки с механическими агрегатами, инжекторы с электронными агрегатами и инжекторы с электронными агрегатами с гидравлическим приводом. Существуют также разновидности форсунок от производителей, но основные функции форсунок, их процедуры обслуживания и советы по техническому обслуживанию применимы.

Чтобы усложнить ситуацию в категории механических устройств, существует множество различных конструкций, и они, как правило, имеют общие рабочие характеристики. (Я говорю «в целом», потому что эти общие характеристики не всегда применимы.) Сравните это с гидравлическими форсунками, которые обычно классифицируются по конструкции сопла, включая:

• Тарелка

• Пинтл

• Многоотверстие

• Электрогидравлический

В каждой категории дизайна часто есть подмножества стилей, например, те, которые используются исключительно в приложениях с непрямым или прямым впрыском.Независимо от конструкции механический инжектор, не содержащий электронных деталей, подлежит ремонту и требует обслуживания. С другой стороны, форсунки с электронным усилением для легких режимов работы традиционно не обслуживаются и должны заменяться как единое целое.

Есть три термина, относящихся к тестированию и обслуживанию форсунок. Это давление открытия форсунки (NOP), обратная утечка и прямая утечка.

Форсунку можно рассматривать как гидравлический переключатель. Одним из элементов его дизайна является давление, при котором он открывается.Обычно это устанавливается либо с помощью регулировки натяжения пружины, либо, на некоторых моделях, с помощью прокладок. Термины «давление открытия» и «давление открытия» также используются вместо «давление открытия форсунки».

Все о давлении

Какой бы термин ни использовался, он описывает величину давления, которое должно быть создано топливным насосом, прежде чем форсунка подаст топливо в цилиндр.

Каждая модель двигателя и конструкция сопла имеют собственное значение NOP, которое обычно варьируется от 1000 до 5880 фунтов на квадратный дюйм.

В некоторых форсунках используется внутренний открывающийся клапан, который возвращает неиспользованное топливо в бак. Внутренняя утечка является результатом зазора между клапаном форсунки и корпусом форсунки. Он измеряется во время стендовых испытаний в течение 10 секунд и регистрируется как обратная утечка.

Прямая утечка — это способность сопла не капать и не протекать до тех пор, пока не будет реализовано NOP. Подтверждает герметичность сопла. Для проверки прямой утечки на стенде создается давление примерно на 150 фунтов на квадратный дюйм ниже NOP.Никаких видимых капель не допускается.

Сервисные форсунки

Для правильного обслуживания форсунки ее необходимо снять с двигателя и доставить в учреждение, специализирующееся на этих процедурах. Эти магазины традиционно называются инжекторными насосами и форсунками.

В цехе форсунки разбираются, а затем очищаются ультразвуком. Изнашиваемые детали заменяются и собираются заново. Затем форсунки снова устанавливаются на испытательную арматуру, где устанавливаются критические давления и повторно оценивается форма распыления.

Дизельные форсунки: Техническое обслуживание механических форсунок

На протяжении более чем пятидесяти лет большинство, если не все двигатели, приводящие в действие сельскохозяйственное оборудование, имели конструкцию с воспламенением от сжатия (CI) или более известные как дизельные.

По сравнению с бензиновым двигателем (с искровым зажиганием, SI) дизель более надежен, имеет более длительный срок службы, требует меньшего технического обслуживания и более экономичен в эксплуатации при заданной удельной мощности.

Многие фермеры и другие не осознают причину преимущества в расходе топлива.Это связано с повышенным тепловым КПД, присущим более высокой степени сжатия конструкции, и тем, что топливо предлагает больше британских тепловых единиц (энергии) на галлон, чем бензин.

Промышленность заявляет, что галлон бензина без этанола содержит около 117 000 британских тепловых единиц, в то время как такое же количество дизельного топлива № 2 содержит от 132 000 до 152 000 британских тепловых единиц, в зависимости от плотности смеси. Как и в случае с бензином, все дизельное топливо не имеет одинаковой плотности, и это связано с процессом очистки, который использовался вместе с источником сырой нефти.

Правительство США требует минимального содержания энергии, определяемого удельным весом топлива. Пока это выполняется, это жизнеспособный потребительский продукт. В стороне, вот почему с двигателями SI и CI расход топлива для одних и тех же погодных условий и условий нагрузки может и часто действительно варьируется от бака к баку, если используются разные виды топлива.

Несмотря на то, что дизель заработал репутацию способного выполнять большую часть работы с минимальным вниманием, его необходимо понимать и обслуживать, чтобы обеспечить эффективную работу и долгий срок службы.Его требования отличаются от двигателя SI.

Если бы вы поговорили с любым производителем дизельной электростанции, он бы сказал вам, что большая часть стоимости двигателя приходится на топливную систему. На дизельном топливе с механическим впрыском он состоит из ТНВД и форсунок.

Эти компоненты являются сердцем дизельного двигателя и не только критичны для его работы, но и чрезвычайно дороги в замене в случае отказа. Они также могут снижать производительность двигателя, расход топлива и долговечность, если они не работают должным образом.

Знакомство с форсунками

Форсунки дизельного двигателя отвечают за подачу жидкого топлива и его распыление (разрушение на мелкие частицы), чтобы оно могло гореть. Им необходимо подавать необходимое количество топлива в каждый цилиндр в соответствии с нагрузкой и требуемой мощностью.

Они выполняют эту работу бесчисленное количество раз. В течение срока службы двигателя количество циклов впрыска может исчисляться миллиардами, а возможно, и триллионами. Кроме того, форсунки подвергаются крайне неблагоприятным условиям окружающей среды — больше, чем любая другая часть двигателя.

Форсунки подвергаются воздействию пиков температуры более 2550 F градусов снаружи, в то время как внутреннее давление может превышать 30 000 фунтов на квадратный дюйм. Хотя почти каждый производитель рекомендует обслуживать форсунки для обеспечения надлежащего распыления, фермеры часто пренебрегают этими процедурами и решают их только при наличии проблемы.

Профилактическое обслуживание должно быть частью плана каждого владельца дизельного двигателя, если требуется долгий срок службы и безотказная работа.

При обсуждении дизельных двигателей многие ссылаются на часть, которая подает топливо в цилиндр, как на инжектор.Для дизельного эксперта инжектор — это узел держателя форсунки, но со временем он использовался для описания самого форсунки.

Это усложняется из-за различных конструкций топливных систем, используемых в дизельных двигателях. В настоящее время существуют механические насос-форсунки (MUI), электронные насос-форсунки (EUI) и гидравлические насос-форсунки (HEUI), которые стали популярными в легких моделях с двигателем Ford Power Stroke.

Распространенная жалоба, которая требует снятия форсунок, — это синий / черный дым на холостом ходу, отсутствие под нагрузкой, плохое качество холостого хода, снижение мощности и увеличение расхода топлива наряду с затрудненным запуском.

Форсунки разных производителей отличаются от других производителей, но применяются все основные функции, процедуры обслуживания и советы по обслуживанию.

Еще больше усложняет ситуацию то, что в категории механических сопел существует множество различных конструкций форсунок, которые в некоторых случаях имеют общие рабочие характеристики, но не во всех случаях.

Гидравлические форсунки обычно классифицируют по конструкции форсунок. Есть тарельчатый, игольчатый, многорежимный и электрогидравлический стили.В каждой категории дизайна часто есть подмножества стилей, например, те, которые используются строго с приложениями прямого впрыска (IDI) или прямого впрыска (DI).

Независимо от конструкции механический инжектор, не содержащий электронных компонентов, может и нуждается в обслуживании. Электронные усовершенствованные форсунки в легких условиях эксплуатации традиционно не обслуживаются, и их необходимо заменять целиком.

Следует понимать три термина, относящихся к испытаниям и обслуживанию форсунок.Это давление открытия форсунки (NOP), обратная утечка и прямая утечка.

Форсунку можно рассматривать как гидравлический переключатель. Одним из элементов его дизайна является давление, при котором он открывается. Обычно это устанавливается либо с помощью регулировки натяжения пружины, либо на некоторых моделях с регулировочными шайбами. Термин «давление открытия» или «давление открытия» также используется вместо давления открытия форсунки.

Независимо от того, какой термин используется, он описывает величину давления, которое должно быть создано топливным насосом, прежде чем форсунка подаст топливо в цилиндр.Каждая модель двигателя и конструкция сопла имеют собственное значение NOP, которое обычно варьируется от 1000 до 5880 фунтов на квадратный дюйм.

В некоторых форсунках используется внутренний открывающийся клапан, который возвращает неиспользованное топливо в бак. Внутренняя утечка является результатом зазора между клапаном сопла и корпусом сопла. Он измеряется во время стендовых испытаний в течение десяти секунд и регистрируется как обратная утечка.

Прямая утечка — это способность сопла не капать и не протекать до тех пор, пока не будет реализовано NOP. Подтверждает герметичность сопла.Для проверки на прямую утечку на испытательном стенде создается давление примерно на 150 фунтов на квадратный дюйм ниже NOP. Никаких видимых капель не допускается.

Для правильного обслуживания форсунки ее необходимо снять с двигателя и доставить на предприятие, специализирующееся на этих процедурах. Эти магазины традиционно относятся к категории услуг по инжекционным насосам и форсункам. Там техник задокументирует проблемы и опасения и, используя испытательный стенд, подтвердит все значения, визуально проверяя схему распыления топлива.

Затем форсунка будет разобрана, очищена ультразвуком, заменены изнашиваемые детали и снова собраны. Затем форсунка будет возвращена на испытательное приспособление, будут установлены критические давления и повторно оценена форма распыления.

Профилактика — лучшее лекарство

Самая эффективная программа форсунок, которую следует внедрить на вашей ферме, — это не допустить ухудшения качества компонента до уровня, при котором требуется серьезное обслуживание. Не следует понимать, что форсунки никогда не будут нуждаться в профессиональном обслуживании, но для продления часов работы до того, как это потребуется.Хорошо, что это очень просто.

Ключ к поддержанию производительности форсунок начинается с чистого топлива и фильтров как на оборудовании, так и в баке для хранения топлива на ферме. Второй шаг — никогда не использовать в двигателе неочищенное топливо, особенно если в механической системе впрыска используется дизельное топливо с низким или сверхнизким содержанием серы.

Процесс удаления серы также подрывает естественную смазывающую способность топлива (сера НЕ является смазкой), и сопло изнашивается с экспоненциальной скоростью.Это создает проблемы с давлением и внутренней утечкой, которые потребуют замены деталей. Продукт, который добавляет смазывающие свойства и способствует удалению лака и нагара, разрушит любые отложения, которые ухудшат работу форсунки.

Хорошо то, что существует множество отличных и легко доступных марок присадок, которые можно использовать для обработки вашего наливного топливного бака перед поставкой от поставщика.

Лучшие продукты обычно включают в себя не только смазку и моющее средство, но и другие ключевые ингредиенты для правильной работы, такие как улучшитель цетанового числа, анти-гель, уменьшение влажности и фунгицид.Многие фермеры не согласны с и без того высокой стоимостью дизельного топлива и считают стоимость хорошей присадки ненужной или «змеиным маслом», но эта логика нарушается, если подсчитать.

Качественная присадка увеличит стоимость топлива примерно на пять-семь центов за галлон и может быть немного ниже при покупке оптом. Если ваша ферма использует 5000 галлонов дизельного топлива в год, это равносильно увеличению затрат на топливо от 250 до 350 долларов США.

Сравните это с улучшенными характеристиками, меньшим расходом топлива, а также временем и расходами на обслуживание форсунок; нет лучшей окупаемости вашего оборудования, чем переработка каждого галлона использованного топлива и поддержание работы форсунок в соответствии с конструкцией.

Инжектор

— обзор | Темы ScienceDirect

2.5 Двигатель внутреннего сгорания

Дизельный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, в котором для создания движения используется дизельный цикл. Основное отличие от других двигателей — использование сгорания из-за перегрузки. В этом типе сгорания нет взрыва, но комбинация топлива и воздуха сжимается из-за высокого сжатия без искрового зажигания, и основная причина этих двигательных двигателей в отличие от бензиновых двигателей 100 об / мин [17].Они могут воспламенить горение без использования электрической искры. Эти двигатели используются для воспламенения топлива при высоких температурах. В первом случае температура КС очень высока, и после повышения температуры горючая смесь смешивается с воздухом [17].

Для сжигания топлива необходимы два типа тепла и кислорода. Кислород подается в камеру цилиндра через входы двигателя и затем сжимается поршнем. Это сжатие настолько велико, что вызывает очень сильный нагрев.Затем третий фактор, горение, добавляется к теплу и кислороду, что вызывает горение топлива [17].

Например, дизельные двигатели можно разделить на категории по количеству циклов сгорания в каждом цикле картера на двухтактные дизельные двигатели или четырехтактные дизельные двигатели, или с точки зрения выработки мощности. Либо по количеству цилиндров, либо по форме цилиндров, которые соответственно делятся на два типа линейных двигателей или V-образные двигатели.

Строение конструкции дизельного двигателя отличается только системой подачи и регулирования топлива с двигателями с искровым зажиганием.Следовательно, эти двигатели имеют очень похожие конструкции, и единственное различие заключается в следующих деталях, которые существуют в дизельных двигателях и отсутствуют в других двигателях внутреннего сгорания.

Инжекторный насос: Задача регулировки количества топлива и подачи необходимого давления для распыления топлива [17].

•

Форсунки: закачайте топливо и газ в CC.

•

Топливные фильтры: разделение выхлопных газов и выхлопных газов.

•

Топливопроводы: они должны быть нестабильными и устойчивыми к нагрузкам.

•

Турбокомпрессор: увеличивает воздух, поступающий в цилиндр.

Как указано, дизельные двигатели делятся на две категории: четырехтактные и двухтактные в зависимости от того, как они работают. Однако в обоих этих двигателях выполняются четыре основных операции: всасывание или дыхание-сжатие, или работа под давлением, или взрыв, и выпуск, или дым, но в зависимости от типа двигателей эти шаги могут выполняться по отдельности или в комбинации [17]. .

Все дизельные генераторы, газогенераторы и двигатели для кипячения вырабатывают определенную степень тепла во время производства, которое можно использовать в процессе, называемом «ТЭЦ». ТЭЦ, или рекуперация отработанного тепла, может использоваться как для отопления и охлаждения больших зданий, так и для промышленных целей. В среднем паровые машины теряют 50% тепловой энергии. Благодаря ТЭЦ КПД электростанций может достигать 80%. В этой главе рассматриваются инженерные аспекты ТЭЦ и их текущее применение в мире [17].

Наиболее распространенными типами систем утилизации отходящего тепла являются паровые системы и системы горячего водоснабжения. Большинство двигателей имеют максимальную температуру воды 210 ° F. Другие двигатели могут работать при температуре до 260 ° F. Двигатели должны быть рассчитаны на работу при высоких температурах. Однако температура 210 ° F достаточно высока, чтобы удовлетворить все потребности устройств. Водяной пар низкого давления может быть получен из водяной рубашки при температуре от 250 ° F до 260 ° F. Эта температура (в правильно сконфигурированном двигателе) может быть создана с помощью охлаждающего устройства, в котором пар генерируется в водяной рубашке, а затем он увеличивается из-за разницы в плотности воды и пара.Прежде чем подумать об устройстве вольера, лучше всего поговорить с профессиональным подрядчиком по электрике, чтобы определить, какие настройки водяной рубашки необходимы [18].

Этот метод аналогичен методу распределенной генерации на газовых установках, за исключением использования поршневых двигателей внутреннего сгорания вместо ГТ. На электростанциях, использующих поршневые двигатели, тепло может быть получено из моторного масла, охлаждающей воды двигателя или выхлопных газов [18].

Электрический КПД двигателей возврата и возврата составляет от 35% до 42%.Поскольку современные двигатели из-за повышенного КПД выхлопных газов более холодные, рекуперация тепла может осуществляться только в виде пара и горячей воды. Например, дизельный двигатель мощностью 4,2 МВт может производить 1,5 МВт пара и 3,1 МВт горячей воды. Учитывая, что общий расход топлива для этого двигателя составляет около 10 МВт, общая мощность составляет около 88% [18].

Двигатели внутреннего сгорания следовали двум термодинамическим циклам — циклу Отто и дизельному циклу. Цикл Отто — это совокупность идеальных процессов, лежащих в основе двигателей внутреннего сгорания.Большинство велосипедов используются в большинстве общественных транспортных средств. Следует отметить, что газ используется в качестве жидкости в цикле Отто. Конечно, как в цикле Ренкина или холодильном цикле, жидкость не проходит через реальный цикл в реальной жизни, и легче моделировать процессы, которые считаются циклом [19].

В цикле Отто смесь воздуха и топлива в форме постоянного давления впрыскивается в цилиндр (также называемый всасыванием). После этого газ сжимается в изоэнтропическом виде и его температура повышается.На следующем этапе, когда поршень достигает наивысшей точки, происходит сгорание, которое приводит к опусканию поршня и, таким образом, к производству работы. На заключительном этапе температура и давление газа снижаются изоэнтропически. После этого смесь топлива и воздуха снова всасывается и повторяются те же шаги [19].

Идеальный тепловой КПД цикла Отто может быть получен следующим образом [19]: где k — показатель изоэнтропы (для воздуха k = 1.4), а ε = v1 / v2 — степень сжатия. Дизельный цикл очень похож на большинство циклов, используемых в двигателях. Основное отличие этого цикла от других циклов заключается в следующем: в начале процесса конденсации в цилиндре нет топлива, поэтому автоматический процесс сгорания не будет происходить в условиях скопления [19].

В дизельном цикле используется сжигание на основе сжатия, а не искровое зажигание. Поскольку процесс адиабатической плотности приводит к очень высокой температуре, процесс сгорания будет происходить за счет распыления топлива после конденсации (подробнее об этом процессе будет сказано ниже).В результате дизельные и дизельные двигатели не требуют свечей зажигания. В этом цикле цикл Отто позволяет достичь более высокого перепада давления.

Этот цикл состоит из процесса постоянного давления, процесса постоянного объема и двух изоэнтропических процессов. На рис. 2.8 показан график зависимости давления от объема дизельного цикла. Полная система рекуперации тепла в ТЭЦ газ / дизель включает три теплообменника [7]:

Рисунок 2.8. Энергетический цикл на основе газового или дизельного двигателя.

•

теплообменник выхлопных газов двигателя

•

теплообменник охлаждающей воды

•

теплообменник смазочного масла

Среднее эффективное давление (MEP) показывает среднее эффективное давление (MEP) оптимальный расход топлива и экономичность. MEP получается как [7]: где Wnet — чистая выходная мощность двигателя в кДж, а Vdis — смещение поршня двигателя в м ³ . Когенерационная установка с газодизельным двигателем показана на рис.2.9.

Рисунок 2.9. Когенерационная установка с газодизельным двигателем в качестве основного двигателя.

Впрыск дизельного топлива — Журнал Diesel Power

Фото 2/12 | поломка Diesel Fuel Injection Tech

Ключевым ингредиентом для достижения максимальной максимальной производительности дизельного двигателя является увеличение количества сжигаемого дизельного топлива. На старых двигателях с механическим впрыском единственный способ сделать это — изменить форсунки и / или топливный насос.Новые системы электронного впрыска имеют несколько способов увеличить количество топлива, поступающего в цилиндры, но в конечном итоге пиковая выработка мощности все же сводится к механическим ограничениям компонентов впрыска, которые создают давление топлива и впрыскивают дизельное топливо в камеры сгорания.

Топливная система большинства дизельных двигателей состоит из трех основных частей: инжектора, топливного насоса высокого давления и, в некоторых случаях, блока управления двигателем (ЭБУ). В большинстве дизельных двигателей топливные форсунки установлены в головках цилиндров двигателя, а наконечник или сопло форсунки впрыскивает непосредственно в камеру сгорания.Во многих случаях инжектор устанавливается так же, как свеча зажигания в газовом двигателе. Но в отличие от газовых двигателей с впрыском топлива, которые впрыскивают топливо под давлением 10-60 фунтов на квадратный дюйм, системы впрыска дизельного топлива работают в диапазоне от 10 000 до 30 000 фунтов на квадратный дюйм.

Фото 3/12 | ТНВД для дизельного топлива Насос VE представляет собой аксиально-поршневой насос распределительного типа с механическим управлением. Его входной вал приводится в движение двигателем, а давление топлива осуществляется аксиальными поршнями. Топливо в форсунки подается распределителем, управляемым портом; это механическое устройство контролирует синхронизацию и количество топлива, поступающего в каждую форсунку.Фото 4/12 | Дизельный топливный инжекторный насос bosch Cp3 Common Rail

CP3 — радиально-поршневой насос для систем впрыска Common Rail высокого давления. Производители, похоже, ориентируют все дизели в сторону системы впрыска Common-Rail. С переходом нового 6,4-литрового двигателя Ford Power Stroke на систему Common Rail от Siemens все отечественные грузовики с дизельным двигателем 3/4 и 1 тонны теперь будут использовать технологию Common Rail. В системе Common-Rail используется (и) аккумуляторная рейка (и) для поддержания высокого давления топлива; эта рейка (и) подает топливо к форсункам.Насос CP3 работает аналогично VP44, но главное отличие состоит в том, что в CP3 нет соленоида для подачи топлива к форсункам. В системе Common-Rail используются либо электромагнитный клапан, либо пьезоэлектрические форсунки для управления количеством топлива и синхронизацией. CP3, используемые в двигателях Cummins и Duramax, очень похожи. Единственное отличие состоит в том, что Duramax CP3 использует разные фитинги для питания двух направляющих (по одной для каждого ряда цилиндров), тогда как Cummins CP3 питает только одну направляющую для всех шести цилиндров.

Модифицированные насосы CP3 доступны для увеличения расхода топлива на 30 процентов, и, в зависимости от других модификаций двигателя, это добавит 60-100 л.с. Также есть комплекты для работы с двумя CP3 на Duramax или Cummins. В этот комплект добавляется второй CP3, приводимый в движение ременным шкивом. Благодаря вдвое большей производительности насоса хорошее давление топлива может поддерживаться при использовании агрессивных форсунок и электроники.

Фото 5/12 | технология впрыска дизельного топлива bosch P7100

P7100, или P-насос, представляет собой насос с линейным впрыском, который использует кулачок для приведения в действие плунжеров для повышения давления топлива.По мнению некоторых фанатиков дизельного топлива, это мать всех ТНВД из-за своих исключительных возможностей. Хотя на 24-клапанном Cummins он был заменен электронным насосом VP44, некоторые сильно модифицированные грузовики сделали шаг назад и заменили VP44 насосом P из-за его способности перекачивать большое количество топлива.

На вторичном рынке предлагаются десятки улучшений производительности для насоса P, что делает его дизельным двигателем Holley на 4 барреля. Только Industrial Injection имеет три уровня модифицированных P7100: Dragon Fly имеет небольшие модификации и использует стандартные 12-миллиметровые насосы, способные подавать топливо 550 куб. См, Dragon Flow использует 13-миллиметровые насосы для подачи 800 куб. на 1400 куб. см подачи топлива.Все эти насосы могут быть изменены по времени.

Фото 6/12 | Дизельное топливо Injection Tech cps Dual Feed Fuel Line

Эта деталь от Industrial Injection увеличивает объем топлива, подаваемого в топливную систему Common Rail, за счет добавления дополнительной линии подачи топлива между насосом и Common Rail. Недостаток системы common-rail заключается в том, что после полного открытия дроссельной заслонки рельс требует времени, чтобы восстановиться до максимального давления топлива. Линии двойной подачи спроектированы так, чтобы вдвое сократить время восстановления рельсов.Также используются менее ограничительные фитинги для увеличения расхода топлива. Industrial Injection утверждает, что эта простая модификация может добавить до 50-70 л.с.

Фото 7/12 | Дизельное топливо Injection Tech 59l Cummins Injector

Этот инжектор Bosch использовался в 12-клапанных двигателях Cummins первого и второго поколения. Единственное отличие состоит в том, что размер впускного отверстия в двух моделях Cummins был немного изменен. Эти гидравлические форсунки срабатывают или отрываются, когда они получают от насоса необходимое количество и давление топлива.Самая распространенная и простая модификация любого инжектора — это удалить сопло и либо увеличить размер отверстий, либо добавить больше отверстий, либо сделать и то, и другое (в некоторых случаях). На вторичном рынке имеется ряд форсунок, отвечающих потребностям клиентов. Обычно форсунки высокой мощности имеют внутреннюю модификацию, поэтому форсунка и штифт питаются от второго впускного отверстия для топлива. Также могут быть внесены изменения в большинство внутренних компонентов инжектора.

Фото 8/12 | Diesel Fuel Injection Tech bosch Vp44 Впрыскивающий насос

VP44 — это радиально-поршневой насос распределительного типа с электромагнитным клапаном и электронным управлением.Bosch VP44 приводится в движение двигателем, а давление топлива осуществляется несколькими радиальными поршнями. Внутренний радиальный поршень нагнетает топливо, а электромагнитный клапан высокого давления открывает и закрывает выпускное отверстие камеры, которое распределяет определенное количество топлива на каждый из шести форсунок. VP44 имеет встроенный блок управления двигателем, который обменивается данными по шине CAN с главным блоком управления двигателем и требует электрического подъемного насоса для подачи дизельного топлива из топливного бака. Насосы VP44 с горячими стержнями могут добавить до 100 л.с. благодаря различным программным средствам программирования. на ЭБУ насоса, а также внутренние механические модификации для регулировки времени и производительности.

Фото 9/12 | Дизельное топливо Injection Tech 24 Valve Cummins Injector

24-клапанный инжектор очень похож на инжектор, используемый в более старых 12-клапанных двигателях. Он выглядит иначе, потому что в нем используется ступенчатый держатель сопла, но внутри он работает аналогичным образом. Форсунки инжектора модифицируются с использованием электроэрозионной машины (EDM) или процесса экструдирования-хонингования, а иногда и того и другого. В процессе электроэрозионной обработки используются электрод и раствор электролита, тогда как в процессе экструдирования-хонирования используется абразивная жидкость для увеличения размера отверстия.

Фото 10/12 | технология впрыска дизельного топлива heui

HEUI был разработан Caterpillar и используется в 7.3L Power Stroke V-8. Этот инжектор значительно отличается от инжекторов Bosch, потому что он использует масляный насос с приводом от двигателя для подачи масла под высоким давлением в инжектор для повышения давления топлива. Поскольку давление масла используется для повышения давления топлива внутри форсунки, топливный насос высокого давления не нужен. Топливо подается в форсунку при относительно низком давлении (50-70 фунтов на квадратный дюйм), и соленоид управляет потоком масла под высоким давлением, поступающим в поршневой механизм, для увеличения давления впрыска до 21000 фунтов на квадратный дюйм.Чтобы увеличить поток форсунки, на вторичном рынке либо экструдируют, либо EDM форсунки форсунки, в зависимости от требований заказчика. Также внесены изменения во внутренний насосный механизм форсунки; используются плунжеры большего размера, а внутренние детали обрабатываются иначе. Когда используются сильно модифицированные форсунки, Industrial Injection рекомендует использовать сдвоенные масляные насосы высокого давления, чтобы форсунка не испытывала недостатка масла.

В двигателях Duramax и Cummins используется один и тот же насос Bosch CP3, поэтому логично, что форсунки также очень похожи.

Хотя внешний вид форсунок отличается, внутреннее устройство и функции этих форсунок очень похожи. Электромагнитный клапан в верхней части форсунки регулирует подачу топлива в форсунку из общей магистрали. Большинство доступных микросхем и загрузчиков изменяют время, в течение которого этот соленоид остается открытым, чтобы добавить топлива и, таким образом, увеличить мощность. Для увеличения впрыскиваемого топлива изменяются размер и форма отверстий в форсунках.

Форсунки (автомобильные)

10.24.

Форсунки

Основными функциями инжектора являются:
(i) Для создания давления, при котором начинается впрыск,
(H) Для управления скоростью впрыска для достижения требуемой скорости увеличения давления
и процесса сгорания, который осуществляется без генерируя вредные выбросы,
(Hi) Для впрыска топлива в камеру сгорания таким образом, чтобы все оно распылялось,
, смешивалось с воздухом и испарялось в воздухе настолько полно и равномерно, насколько это возможно
в течение доступного времени, и
( iv) Мгновенное прекращение впрыска в подходящее время, без подтекания
или после впрыска, оставляя камеру сгорания полностью изолированной от топливной системы
.
Из приведенных выше соображений необходимо направить отверстия для впрыска в определенные части камеры сгорания, а также обеспечить предельную точность размеров с очень узкими производственными допусками, которые также должны соблюдаться при эксплуатации. Форсунки для больших двигателей обычно не ввинчиваются в головку блока цилиндров, в отличие от свечей зажигания. Вместо этого они либо снабжены фланцами для крепления болтами, либо захват или пара захватов прикреплены болтами либо к фланцу, либо к корпусу инжектора, либо на них с болтами устанавливается что-то вроде седла.Однако для компактности, простоты и дешевизны некоторые форсунки для небольших двигателей с непрямым впрыском используют резьбу M22 или M24 для ввинчивания в головку.
Предварительно сжатая цилиндрическая пружина в большинстве форсунок прижимается к верхнему концу игольчатого клапана и, таким образом, удерживает его нижний конец на седле. Топливо, если шток клапана просачивается в камеру пружины, может задерживаться там, так что форсунка гидравлически блокируется. Трубное соединение в верхней части корпуса форсунки или рядом с ней отводит утечку обратно в насос, фильтр или топливный бак.
Клапан поднимается со своего седла за счет резко возрастающего давления топлива от 5 до 28 МПа, воздействующего на площадь поперечного сечения, равную площади отверстия направляющей за вычетом площади седла клапана. На начальную скорость подъема также влияют угол и ширина седла клапана. Сразу же после подъема клапана эта площадь увеличивается до площади направляющего отверстия за вычетом отверстия.
Как правило, самое высокое давление впрыска требуется для двигателей с турбонаддувом, а самое низкое — для двигателей IDI. Для прямого впрыска необходимо самое низкое давление около 20 МПа, при котором клапан начинает подниматься.Однако высокое давление, первоначально для открытия клапана, а затем еще более высокое для впрыска, обеспечивает хорошее распределение и проникновение струи, но, если топливо оседает на стенках камеры сгорания, увеличивает выбросы углеводородов. Поэтому для двигателей IDI такие высокие давления недопустимы из-за небольших камер сгорания и очень высоких скоростей завихрения. Среднее эффективное давление впрыска (MEIP) является важным критерием для определения производительности насоса по подаче топлива.
Высокая скорость потока через посадочное место клапана, помимо тенденции к началу испарения, распыляет топливо. Скорость подачи топлива и форма распыления зависят от эффективной площади поперечного сечения, длины и формы коротких проходов за головкой клапана или через отверстие или отверстия в наконечнике сопла. В сопле игольчатого типа большинство этих параметров в значительной степени зависит от профиля игольчатого продолжения его конца, или иглы.
10.24.1.

Описание и конструкция узла форсунки

Конструкция (рис. 10.48) и функции различных компонентов узла форсунки следующие.
Держатель форсунки представляет собой корпус из кованой стали с фланцами, прикрепленный болтами к головке блока цилиндров двигателя, и он поддерживает различные детали. Впускной порт с резьбой сформирован для поддержки впускного адаптера, а подающее отверстие просверлено для пересечения стыка с напорной поверхностью между держателем сопла и корпусом сопла.В держателе сопла просверливается центральное отверстие для размещения шпинделя. На верхнем конце держателя сделано большое резьбовое отверстие с потайной головкой для поддержки регулировочной гайки крышки пружины.
Корпус форсунки представляет собой цилиндрический стальной корпус с буртиком и центральным отверстием, который поддерживает игольчатый клапан. Дно центрального глухого отверстия конически отшлифовано для образования седла клапана форсунки. В закрытом конце наконечника форсунки просверливаются от трех до пяти очень маленьких отверстий для образования распылителя.

Рис.10,48. Инжекторный блок.
сопло. Внутренняя полость канавки, известная как топливный канал, обрабатывается на полпути вниз по центральному отверстию. Чтобы пересечь этот топливный канал, вокруг отверстия сопла просверливаются три питающих отверстия, расположенных на равном расстоянии друг от друга. На напорной поверхности корпуса форсунки образована угловая канавка, чтобы топливо могло циркулировать и течь через три питающих отверстия.
Игольчатый клапан напоминает цилиндрический шпиндель, который имеет две секции разного диаметра. Часть большего диаметра образует внахлестку с корпусом сопла.Часть меньшего диаметра имеет большой зазор между ней и корпусом форсунки, а ее конец с конической шлифовкой под углом 60 градусов образует седло игольчатого клапана. Небольшая утечка между притертым корпусом сопла и иглой позволяет смазать трущиеся поверхности.
Шпиндель передает усилие пружины на игольчатый клапан от пружины, расположенной между регулировочной гайкой крышки пружины и отверстием с потайной резьбой в держателе форсунки. Поэтому игольчатый клапан прижимается к седлу корпуса форсунки.
Пружина форсунки представляет собой спиральную пружину сжатия, размещенную между регулировочной гайкой крышки пружины и шпинделем. Он расположен как на верхней, так и на нижней пружинной пластине. Пружина удерживает игольчатый клапан закрытым до тех пор, пока не будет достигнуто заданное значение давления в открывающейся топливной магистрали, а также закрывает игольчатый клапан, когда это давление в топливной магистрали падает. Давление в открывающейся топливной магистрали можно изменять, регулируя начальную степень сжатия пружины.
10.24.2.

Действие инжектора

Топливо под давлением, имеющееся в трубопроводе высокого давления, поступает во впускное отверстие и затем проходит через каналы, заполняя угловое пространство, образованное между иглой и корпусом форсунки.Давление этого захваченного кольцевого столба топлива опускается на дно форсунки на нижнем конце и давит вверх на конический выступ иглы на верхнем конце. Сила пружины на этом этапе достаточно велика, чтобы удерживать иглу плотно на своем седле.
Когда давление топлива, создаваемое топливным насосом высокого давления, достигает некоторого заданного значения, нагнетательный клапан открывается, так что больше топлива поступает в трубопровод высокого давления. Это приводит к тому, что давление под сужающимся плечом иглы увеличивается до тех пор, пока сила от дна сопла не превысит нагрузку пружины.Следовательно, игла поднимается над своим гнездом, заставляя топливо выталкиваться через мешок и выходить из отверстий наконечника форсунки в виде тонко распыленной струи.
Генерируемое давление впрыска падает либо из-за сливного отверстия отверстия встроенного насоса, либо из-за того, что ролики перемещаются за пределы первого пика выступа кулачка в случае распределительного насоса. Сразу же нагрузка пружины превышает противодействующее остаточное давление в гидравлической системе, и игольчатый клапан закрывается.
10,24.3.

Скорость и работа впрыска

Вся работа по впрыску топлива состоит из двух частей; работа, которая должна быть выполнена при сжатии топлива от давления впрыска, pi до давления сжатия, p2 и работа подачи.

В приведенном выше выражении предполагается, что сжатие следует прямолинейному закону, поскольку изменение объема незначительно.
Объем поставки определяется как,
Wd = (давление сжатия — давление в поддоне) x смещение поршня, Дж / кг.
Для дальнейшего разъяснения этой статьи обратитесь к следующим примерам.
Пример 10.1. Шестицилиндровый четырехтактный дизельный двигатель с размером цилиндра 115 мм x 140 мм работает с теоретическим соотношением воздух-топливо 16: 1. Если условия всасываемого воздуха составляют 98,1 кПа, а объемный КПД 294 К и составляет 80%, определите максимальное количество топлива, которое можно впрыскивать в каждый цилиндр за цикл. Возьмем R = 287,14 Дж / кг · ° К.
Если частота вращения двигателя 1500 об / мин, давление впрыска 12262,5 кПа, давление сжатия 4120.2 кПа, а впрыск топлива занимает 20 ° хода кривошипа, определяют необходимый размер отверстия
для впрыска необходимого количества топлива. Удельный вес топлива составляет 768 кг / мСм, коэффициент разгрузки сопла = 0,95.

10.24.4.

Типы форсунок

Обычно используются три основных типа форсунок. К ним относятся (a) тип иглы, (6) тип отверстия и (c) тип двухступенчатого впрыска (Pintaux).Инжектор игольчатого типа.
Из-за быстрого завихрения воздуха в камерах сгорания двигателей IDI не требуется струя высокой энергии, характерная для инжектора дырочного типа, вместо этого обычно используется игольчатый тип. Штыревой клапан (рис. 10.51) обычно диаметром около 4-6 мм имеет коническую посадочную поверхность, под которой его конец имеет форму иглы, выступающей в отверстие. Обычно он поднимается со своего седла под давлением от 10 до 13 МПа, в зависимости от двигателя. Штифт не полностью поднимается из отверстия.Его профиль таков, что при подъеме меняющееся поперечное сечение углового зазора между ним и отверстием определяет как форму, так и объем струи. При использовании этого типа форсунок даже первоначально впрыскиваемое топливо должно хорошо распыляться. Характеристики подачи такой форсунки способствуют качественному приготовлению смеси и тихому горению.

Рис. 10.51 Сопло иглы. А. Высоко-пружинного типа. Б. Низкопружинного типа.
У некоторых игл есть параллельные стороны, а у других — приподнятые, образуя грибовидные головки, так что струя распространяется по мере выхода из отверстия.Некоторые просто сужаются, чтобы создать аналогичный эффект талии; однако наконечник имеет более резкое изменение сечения. Другие имеют параллельные боковые стороны, прилегающие к седлу клапана, а затем сужаются вниз или имеют другой профиль, так что площадь поперечного сечения выпускного отверстия постепенно увеличивается по мере подъема клапана. Это сглаживает переход от изначально ограниченной характеристики к полной, что способствует снижению шума и улучшению управляемости.

Рис. 10.52. Насадка Lucas с несколькими отверстиями.
A. длинный стержень. Б. Короткая ножка.
В этом инжекторе критическая площадь зазора между штифтом и отверстием. Если зазор слишком мал, скорость подъема игольчатого клапана увеличивается, вызывая шумное сгорание. Кроме того, в конце впрыска скорость посадки клапана снижается, что вызывает локальное накопление углерода и дым и несгоревшие углеводороды в выхлопе. Если отверстие слишком большое, это вызывает в основном шумное горение, потому что в течение периода задержки впрыскивается большое количество топлива.Однако прекращение инъекции не оказывает неблагоприятного воздействия; вместо этого более быстрое закрытие клапана является преимуществом с точки зрения качества распыления и отсутствия подтекания.
Размер отверстия и иглы также влияет на накопление нагара. Однако некоторое нарастание и, как следствие, дросселирование потока топлива неизбежно даже при соответствующих конструктивных мерах.
Чем меньше кольцевой зазор между иглой и отверстием, тем больше эффект самоочистки, вызывающий более медленное и равномерное накопление углерода.Для получения оптимальной формы струи и качества приготовления смеси очень важны форма выпускного отверстия и однородность сечения.
Правильная посадка и герметизация игольчатого клапана в конце впрыска важны для всех форсунок. Волны давления в топливе и вибрации в опорной пружине иглы и в механизме могут вызвать неудовлетворительное уплотнение. Отсутствие надлежащего уплотнения, особенно в двигателях с турбонаддувом с высокими номинальными характеристиками, может вызвать обратный выброс газов сгорания и, как следствие, нестабильность в гидравлической системе.Факторами, которые необходимо учитывать, являются посадочная поверхность, площадь отверстия, диаметр иглы, жесткость пружины и предварительное сжатие. Это также включает точность и строгие производственные допуски. Штоки и направляющие притираются вручную попарно с допусками в соответствии с

рис. 10.53. Наконечник сопла совпадает с осью камеры сгорания.
порядка 0,0025 мм. В наши дни иглы либо выборочно собираются в направляющие, либо подгоняются под шлифованные и шлифованные отверстия в сопле.Следовательно, нельзя менять местами клапаны и направляющие или корпуса.
Скорость накопления углерода также зависит от температуры. В случае, если температура сопла поднимается выше примерно 495 К, необходимо какое-то экранирование, чтобы снизить скорость передачи тепла к нему. Экран может быть короткой втулкой вокруг наконечника форсунки или просто расточкой в ​​отливке головки блока цилиндров. Если одного лишь экранирования недостаточно, может потребоваться охлаждение сопла.

Инжектор дырочного типа.

Инжектор с отверстием используется в основном в двигателях с непосредственным впрыском и доступен в нескольких формах с одним отверстием или даже с двумя или более. Оси отверстий должны быть перпендикулярны внешней поверхности наконечника насадки. Когда форсунка вставляется вертикально в центр свода камеры сгорания, в головке с четырьмя клапанами отверстия симметрично расположены вокруг наконечника (рис. 10.52). С другой стороны, если в двухклапанной головке он находится под наклоном и не по центру, отверстия чаще располагаются асимметрично (рис.10.53) так, чтобы струя симметрично распределялась в камере сгорания. В этом случае важно точное расположение форсунок при вращении.
Форсунки с отверстием также имеют альтернативное расположение мест. Одно из них, называемое VCO (отверстие, закрытое клапаном), или сопло типа седла, показано на рис. 10.54A, в то время как сопло с двумя отверстиями конического типа показано на рис. 10.54B, а цилиндрическое глухое отверстие тип на рис. 10.54C. Обычно подъем иглы начинается при давлении от 15 до 25 МПа, что выше, чем у иглы игольчатого типа.Это связано с тем, что более высокое пиковое давление, возникающее в камерах сгорания с прямым впрыском во время закрытия клапана, в противном случае могло бы вызвать прорыв.

Рис. 10.54. Альтернативное расположение клапанов для форсунок с отверстиями. A. Насадка с закрытым клапаном или с отверстием под седло. B. Тип конического глухого отверстия. C. Цилиндрический тип глухого отверстия.
Объем мешочка насадки, пространство между концом мешочка и кончиком иглы, когда она находится на своем седле, должны быть минимальными. После прекращения впрыска высокая температура сгорания может испарить топливо, оставшееся в этом пространстве, и может попасть в камеру сгорания и участвовать в процессе сгорания, когда остается мало воздуха для его полного сгорания, вызывая черный дым и несгоревшие углеводороды в выхлопных газах.Этот объем мешка можно уменьшить, уменьшив длину иглы и усекнув ее конический конец. В некоторых случаях конец имеет сферическую форму, чтобы он мог еще плотнее прилегать к мешочку. Наконечники с усеченным конусом и сферические наконечники, которые Stanadyne предлагает в качестве вариантов для их карандашных инжекторов, показаны на рис. 10.55.

Форсунки с пружиной высокого и низкого давления.

На рис. 10.51A и B показаны, соответственно, типичные форсунки с высокой и низкой пружинами

Рис.10,55. Укороченные и сферические наконечники Stanadyne для карандашного инжектора.
производства Lucas. Первоначально форсунки с высокой пружиной (рис. 10.51A) были обычным явлением, но позже стали использоваться модели с низкой пружиной (рис. 10.51B) из-за меньшей массы его возвратно-поступательных частей.
В инжекторе с низкой пружиной Lucas LRC два соединителя обратной утечки, установленные на верхнем конце камеры пружины, возвращают утечку через иглу в фильтр или резервуар. Форсунку необходимо разобрать, чтобы вставить соответствующую прокладку под пружины для регулировки предварительного натяжения пружины.Утечка вверх по направляющей игольчатого клапана проходит через канал в камеру пружины, где она проходит через два вышеупомянутых соединителя обратной утечки.
Форсунки с низкой пружиной изначально разрабатывались для двигателей с турбонаддувом, но теперь они более широко используются, чем форсунки с высокой пружиной, даже на безнаддувных силовых агрегатах. Поскольку из-за меньшей инерции игольчатого клапана и пружины в сборе они закрываются быстрее и поэтому больше подходят для контроля выбросов.
Двухступенчатые форсунки или форсунки Пинто.
Сопло Пинто (рис. 10.56A) было разработано совместно CAV и Ricardo для применения в камере сгорания Ricardo Comet IDI. В этой форсунке предусмотрена возможность холодного пуска, благодаря чему она лучше, чем у одноступенчатого типа. С тех пор у большинства этих двигателей есть свечи предпускового подогрева для холодного пуска, поэтому сейчас очень немногие двигатели имеют этот тип

Рис. 10.56. Типичная дуэльная пружина двухступенчатая насадка Пинто.
инжектор. Термин Pintaux — это сокращенное сочетание слов pintle a secondary jet.
Распыление из форсунки игольчатого типа обычно коаксиально форсунке. Для всех характеристик двигателя струю лучше всего направлять вниз по потоку в воздушный вихрь, в сторону камеры сгорания, удаленную от ее горловины. Однако при холодном пуске струю лучше впрыскивать в центр вихря, где воздух наиболее теплый, вдали от охлаждающего эффекта стенок камеры сгорания.
Для соответствия этим двум требованиям сопло Пинто имеет два отверстия, одно осевое, а другое меньшего размера, направленное под углом (рис.10.56B и C). Иголка имеет форму, которая частично блокирует осевое отверстие до тех пор, пока игла не поднимется достаточно далеко от своего гнезда. Следовательно, первоначально впрыск происходит в основном через меньшее наклонное отверстие, которое направляет струю к центру камеры сгорания. Впоследствии, когда игла поднимается из осевого отверстия, около 90% топлива впрыскивается через нее в направлении вниз по потоку, оставляя только 10% для прохождения через наклонное отверстие меньшего диаметра.
Perkins применила альтернативный метод создания эффекта двухступенчатого впрыска в своем 2-литровом дизельном двигателе с прямым впрыском для грузового вездехода.И начальная, и последующая струи направлены по одной оси. В форсунку Lucas последовательно установлены две пружины с разной скоростью. Первоначально игла поднимается только за счет пружины с низкой скоростью. По мере увеличения давления в насосе пружина второй ступени сжимается, и топливо впрыскивается под высоким давлением. Скорость нарастания давления во время процесса впрыска увеличивается с увеличением частоты вращения двигателя.