Пьезофорсунки дизельных двигателей: Форсунка дизельная — устройство и разновидности

Содержание

Форсунка дизельная - устройство и разновидности

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

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

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

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

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

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

· сохранение герметичности системы подачи топлива.

История изобретения и совершенствования

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

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

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

Устройство

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Рабочие стадии

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

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

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

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

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

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

Разновидности и принцип работы

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

Механическая форсунка

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

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

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

Электромеханическая форсунка

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

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

Насос-форсунка

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

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

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

Пьезоэлектрическая форсунка

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

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

Причины и способы устранения неисправностей

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

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

· ослабление или перепады мощности в процессе эксплуатации автомобиля;

· трудности при запуске двигателя;

· порывистое движение при увеличении оборотов;

· заметный рост расхода дизельного топлива;

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

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

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

· чистка ультразвуком;

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

· промывка специальными техническими жидкостями на стенде;

· ручная промывка форсунок дизельного двигателя.

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

Пьезоэлектрическая форсунка, устройство, принцип работы

Пьезофорсунка – самое совершенное устройство впрыска топлива, устанавливаемое на дизельные двигатели с системой Common rail в настоящее время. 

Преимуществом пьезофорсунок является быстрота их срабатывания – до 4х раз быстрей обычных электромагнитных инжекторов, и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного такта, а также гораздо более точная дозировка впрыскиваемого топлива.

Устройство пьезофорсунки

Все эти преимущества стали возможны благодаря использованию обратного пьезоэффекта в управлении форсункой, основанного на изменении размера пьезокристалла под действием напряжения.

Информация из Википедии: Пьезоэлектрический эффект — эффект возникновения поляризации диэлектрика под действием механических напряжений (прямой пьезоэлектрический эффект). Существует и обратный пьезоэлектрический эффект — возникновение механических деформаций под действием электрического поля. При прямом пьезоэффекте деформация пьезоэлектрического образца приводит к возникновению электрического напряжения между поверхностями деформируемого твердого тела, при обратном пьезоэффекте приложение напряжения к телу вызывает его деформацию.

Конструкция пьезоэлектрической форсунки схематично показана на рисунке:

1.            игла распылителя

2.            огнеупорная шайба

3.            пружина иглы распылителя

4.            блок дросселей

5.            переключающий клапан

6.            пружина клапана

7.            поршень клапана

8.            поршень толкателя

9.            пьезоэлемент

10.          канал обратки

11.          микрофильтр

12.          электрический разъем форсунки

13.          канал подачи топлива

 

 

 

 

 

 

Как и в обыкновенной CR форсунке, пьезоэлектрической форсунке используется гидравлический принцип: В закрытом состоянии инжектора – игла остается посаженой на седло, за счет высокого давления. При поступлении с ЭБУ (блока управления) электрического сигнала на пьезоэлемент – увеличивается его длинна, открывая переключающий клапан. Топливо начинает сливаться в обратку – давление выше иглы падает и игла, под давлением в нижней части поднимается, производя впрыск дизельного топлива.

Количество впрыскиваемого топлива определяется двумя факторами: длительностью управляющего сигнала на пьезоэлемент и давлением топлива в рампе создаваемого наосом и регулируемого дозирующим клапаном.

В самое ближайшее время в 2015 году, в BOSCH Дизель Сервисах «БЕЛАВТОДИЗЕЛЬ», будет доступна возможность диагностики и восстановления пьезофорсунок BOSCH.

Устройство форсунок дизельных двигателей: Тысячу раз в минуту

Инжекторные бензиновые двигатели, в которых топливо впрыскивается во впускной тракт или цилиндры с помощью форсунок, составляют серьезную конкуренцию дизельным по показателю экономичности и экологичности. Это послужило толчком к совершенствованию систем питания дизелей, в частности – форсунок.

Инжекторные бензиновые двигатели, в которых топливо впрыскивается во впускной тракт или цилиндры с помощью форсунок, составляют серьезную конкуренцию дизельным по показателю экономичности и экологичности. Это послужило толчком к совершенствованию систем питания дизелей, в частности – форсунок.

Форсунки – элементы системы питания дизельных двигателей, которые обеспечивают поступление топлива непосредственно в камеру сгорания каждого цилиндра. Форсунка распыляет топливо в форме факела в надпоршневом объеме, а также участвует в процессе дозирования его продачи. И все это происходит с частотой от 400 до 2500 раз в минуту.

По своей конструкции все дизельные форсунки в зависимости от способа управления делятся на механические и электромеханические.

Проверенная механика

Работа классического дизеля основана на тех же принципах, что и сто лет назад, в эпоху создателя этого типа моторов Рудольфа Дизеля. Топливный насос высокого давления (ТНВД), принимая горючее из бака от подкачивающего насоса (низкого давления), в требуемой последовательности поочередно нагнетает нужные порции солярки в индивидуальную магистраль механической форсунки каждого цилиндра. Такие форсунки открываются исключительно «по команде» высокого давления в топливной магистрали и закрываются при его снижении.

Обычная механическая форсунка состоит из корпуса, распылителя с иглой и одной пружины (однопружинная). Игла свободно перемещается в пределах направляющего канала распылителя, обеспечивая в закрытом состоянии надежную герметизацию сопла. В нижней части она упирается в коническое уплотнение распылителя, к которому прижимается расположенной сверху пружиной.

Для преобразования энергии давления топлива, созданного ТНВД, в усилие подъема иглы на ее поверхности предусмотрена ступенька. Топливо подается в специальный объем корпуса непосредственно под ступенькой иглы. Когда давление превышает усилие пружины иглы, она поднимается вверх. При этом обеспечивается открытие каналов распылителя и происходит впрыск топлива. После того, как вся поданная насосом порция горючего проходит через распылитель в камеру сгорания, давление начинает падать, и игла под воздействием усилия пружины опускается. Подача топлива при этом прекращается. Давление впрыска топлива составляет 400 – 600 кг/см2.

Варьируя параметры форсунок (геометрию каналов распылителя и их количество, жесткость пружины и др.) и тем настраивая их на оптимальный режим работы, конструкторы научились управлять процессом сгорания топлива.

В некоторых двигателях (например, версиях TDI моделей Mercedes, VW, BMW, Audi и пр.) одна из форсунок может быть оснащена датчиком подъема иглы. Положение иглы важно «знать» блоку управления моторами с электронно управляемыми топливными насосами.

В особую группу форсунок следует выделить двухпружинные. Они имеют более сложную конструкцию, но зато точнее, чем классические однопружинные, управляют процессом топливоподачи. Благодаря этому снижаются жесткость процесса сгорания и шум. Положительный эффект обеспечивается двухступенчатым подъемом иглы, во время которого поочередно преодолевается сопротивление каждой из двух пружин. На холостом ходу и при малых нагрузках работает только первая ступень, «подкармливая» двигатель небольшим количеством топлива. На мощностных режимах поступают две порции топлива: сначала малая (до 20% общего объема), затем большая. Это смягчает, продлевает и делает более полным процесс сгорания. Кроме того, уменьшились расход топлива и токсичность отработавших газов. Давления открытия ступеней отличаются незначительно, например, у дизелей с разделенной камерой сгорания* составляют 130 и 180 кг/см2. Давление впрыска основной порции – порядка 800 – 1000 кг/см2.

Сегодня доля двухпружинных конструкций составляет около четверти от общего количества. Такие форсунки применяли в дизелях с непосредственным впрыском**, пока их не потеснила система питания Commоn Rail.

Эпоха электроники

В современных дизелях топливо подается с помощью электромеханических форсунок, у которых за открытие и закрытие иглы отвечает управляемый электроклапан. Пока ему не будет дана команда от ЭБУ, топливо не поступит к распылителю. Бортовой компьютер определяет момент начала впрыска и его продолжительность, тщательно дозируя горючее длиной импульсов в зависимости от частоты вращения коленвала, нагрузки, положения педалей, температуры двигателя и других факторов. Такая особенность позволяет электронике управлять подачей топлива с высокой точностью, в благоприятном режиме с точки зрения экономичности и экологичности.

Электромеханические форсунки в дизелях с системой питания типа Common Rail могут работать в многоимпульсном режиме: в ходе одного цикла топливо впрыскивается несколько раз – от двух до семи. Этим удалось добиться более плавного нарастания давления газов на поршень и более качественного сгорания топлива, что в итоге снизило шум и количество вредных компонентов в выхлопе. Давление впрыска в данных системах питания удалось повысить до 1600 кг/см2. При этом еще больше улучшилась точность дозирования и равномерность распределения топлива по цилиндрам.

Един в двух лицах

Во второй половине 90-х годов некоторые дизели стали оснащать еще одной разновидностью системы питания – без ТНВД. Его функции переложили на насос-форсунки. Подкачивающий насос подает к ним топливо под небольшим давлением. Каждая форсунка снабжена своей плунжерной парой, которую приводят в действие кулачки распределительного вала. Преимуществ у таких систем питания несколько. Во-первых – большее давление топливоподачи (от 1200 до 2050 кг/см2), что обеспечивает более качественое распыление. Во-вторых, отсутствие громоздкого ТНВД с отдельным приводом и инерционных систем распределения горючего. Все это способствовало повышению точности начала впрыска и дозировки.

Насос-форсунки оборудованы электроклапаном и могут работать в двухимпульсном режиме. Как и в предыдущих случаях, это позволяет произвести предварительный впрыск перед основным, подавая в цилиндр сначала небольшую порцию топлива, смягчает работу мотора и снижает токсичность выхлопа. Негативная особенность насос-форсунок – зависимость давления впрыска от оборотов двигателя и высокая стоимость данной технологии даже по сравнению с Common Rail.

* Разделенная камера сгорания – камера, состоящая из двух полостей – надпоршневой и вспомогательной в головке блока или в самом блоке. Применяется для увеличения энергии воздушных потоков
** Непосредственный впрыск в дизелях – подача топлива в камеру сгорания, состоящую из одного надпоршневого объема

 Распылители

Одна из наиболее ответственных деталей форсунки – распылитель. Они отличаются количеством распылительных отверстий и способом регулирования топливоподачи. Предкамерные и вихрекамерные дизели (т.е. с разделенной камерой сгорания), как правило, оснащают распылителями с одним отверстием и иглой. На конце их иглы может быть штифт. Такие форсунки называют штифтовыми (1). Благодаря тому, что штифт иглы большую часть цикла находится в отверстии, появляется возможность подавать основную часть топлива в короткое время в конце цикла, после полного подъема иглы. Таким образом обеспечивается благоприятный режим сгорания и более мягкая работа дизеля.

На дизели с непосредственным впрыском (с неразделенными камерами сгорания) устанавливают форсунки с несколькими распылительными отверстиями (от двух до шести). Есть два типа многоструйных распылителей: с перекрываемыми отверстиями (2) и закрытым объемом (3). В первых для прекращения подачи топлива игла перекрывает непосредственно каждый канал распылителя, т. е. контактирует с каждым отверстием. В форсунках с закрытым объемом игла не перекрывает само отверстие – она «глушит» небольшой объем в самом низу распылителя. Из-за остатка топлива в этом объеме, которое впоследствии испаряется, возникают проблемы со снижением токсичности отработавших газов.

Игорь Широкун
Фото Bosch

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Устройство форсунки дизельного двигателя

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

  • механические;
  • электромеханические;

Содержание статьи

Принцип работы механической форсунки

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Инжектор с двумя пружинами

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

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

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

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

Электромеханическая дизельная форсунка

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

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

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

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

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

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

Насос-форсунка

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

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

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

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

Читайте также

Какие бывают топливные дизельные форсунки

Категория: Полезная информация.

Топливные форсунки - один из главных элементов системы питания дизельного двигателя. С течением времени, конструкция и принцип работы форсунок неоднократно менялись, у каждого нового поколения появлялись свои особенности. Рассмотрим основные типы форсунок, которые встречаются в топливной системе дизельных ДВС.

Зачем вообще нужны форсунки

Форсунки обеспечивают прямую подачу топлива в камеры сгорания и его равномерное распределение по стенкам. Распыление топлива происходит через специальные сопла (распылитель форсунки). Сопла формируют строго заданный топливный факел, в результате чего топливо и воздух смешиваются эффективнее, а смесь сгорает лучше.

Основное отличие форсунок для бензиновых и дизельных систем заключается в рабочем давлении топливной магистрали. Так, если бензонасос создает давление в 1-2 атмосферы в бензиновых двигателях, то топливный насос высокого давления (ТНВД) нагнетает дизтопливо до отметки в несколько сотен атмосфер.

Выделяют несколько типов дизельных форсунок, в зависимости от принципа их работы и особенностей конструкции:

  • механические
  • электромагнитные
  • пьезоэлектрические
  • насос-форсунки

Механические форсунки

Имеют самую простую и надежную конструкцию и длительный стаж применения в автомобилестроении (несколько десятилетий). Принцип работы механической форсунки: клапан ее открывается, как только достигнуто необходимое давление.

Корпус форсунки оканчивается соплом и подпружинной иглой. В опущенном состоянии игла закрывает доступ топлива к соплу. Как только давление поднимается благодаря работе ТНВД, игла приподнимается, топливо поступает на распылитель для последующего впрыска. С падением давления, игла снова опускается, перекрывая доступ топлива к распылителю форсунки.

Такое простое конструктивное решение: корпус, распылитель, игла плюс пружина -  позволяет применять механические форсунки на самых простых моделях дизельных ДВС.

Но вследствие ужесточающихся с каждым годом требований к экономичности и экологичности дизелей, производители были вынуждены искать новые решения, ведь механические форсунки не обеспечивают достаточно контроля над смешиванием топливной смеси.

Электромагнитные форсунки

Речь идет о форсунке, в которой солярка подается в цилиндры посредством опускания и поднимания иглы, но управляется она не пружиной, а с помощью специального элекромагнитного клапана, который регулируется электронным блоком управления двигателя. Следовательно, без соответствующего сигнала топливо не попадет в распылитель.

То есть дозирование топлива, начало его впрыска и длительность подачи определяется ЭБУ двигателя. Необходимые параметры определяются частотой вращения коленвала, режимом работы мотора, температурой ДВС и другими важными параметрами.

При этом в системе Common Rail за один цикл электромеханическая форсунка способна подавать топливо посредством нескольких впрысков (до 7 раз). Такая дозированная и точная подача горючего в цилиндр способствует его лучшему распределению по стенкам камеры сгорания и более полноценной переработке.

Таким образом, за счет управления процессом впрыска под контролем ЭБУ, конструкторам удалось существенно увеличить мощность дизельного двигателя, сделать его более экономичным и экологичным. С появлением электромагнитных форсунок связана и более культурная (не такая шумная, как раньше) работа дизеля, и даже повышение его общего ресурса. 

Пьезоэлектрические форсунки

Самое современное изобретение в категории современных дизельных моторов с системой прямого впрыска топлива в цилиндры. Принцип работы пьезоэлектрических форсунок фактически дублирует электромагнитные форсунки, но вместо электрического магнита клапан, регулирующий впрыск горючего, приводит пьезоэлектрический кристалл.

Дело в том, что отдельные кристаллы способны менять свою форму под действием электрического заряда. При конструировании пьезоэлектрических форсунок был учтен этот принцип. В результате появилось устройство, где кристалл удлинялся под действием электричества, что и приводит в действие запорные механизмы форсунки.

Основное преимущества пьезоэлектрических форсунок - скорость срабатывания клапана. Это позволило совершать многократный впрыск за один цикл подачи горючего в цилиндр (до девяти раз!). В результате качество смеси дизтоплива и воздуха улучшается, мощность и эффективность работы дизельного ДВС увеличиваются.

К основному недостатку относят высокую стоимость пьезоэлектрических форсунок. Они крайне чувствительны к качеству топлива, не поддаются ремонту и восстановлению, а их замена обходится владельцу в круглую сумму.

Насос - форсунки

Насос-форсунка это не отдельный вид форсунки, а целая отдельная система подачи топлива в дизельном ДВС. Особенность такой системы - отсутствие ТНВД. Высокое давление впрыска обеспечивают сами дизельные насос-форсунки.

Принцип их работы заключается в следующем: насос низкого давления подает горючее на форсунку, а затем собственная плунжерная пара форсунки от прямого воздействия кулачков распредвала нагнетает необходимое для впрыска давление. В итоге качество распыления топлива в камере улучшается.

Электрический клапан в устройстве насос-форсунки обеспечивает возможность дозированного впрыска, топливо можно подавать в цилиндр за два впрыска.

К другим преимуществам насос-форсунок можно отнести исключение из системы питания дизеля такого узла, как ТНВД, что облегчает конструкцию и уменьшает габариты самого двигателя. Мотор с насос-форсунками работает мягче и экономичнее, а содержание выхлопа максимально экологично.

Главным недостаткам системы насос-форсунок считается прямая зависимость давления впрыска от частоты вращения коленвала. Кроме того, насос-форсунки очень требовательны к качеству топлива и моторного масла. Ремонтировать и заменять их обходится очень дорого, поэтому на сегодняшний день многие автопроизводители отказываются от насос-форсунок в пользу классической схемы «ТНВД + форсунки».

  • Особенности и виды форсунок Bosch, Delphie, Denso мы рассматривали здесь.

Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ

 

Принцип работы дизельных форсунок и частые неисправности

Начнем с того, что большинство форсунок для дизеля (за исключением насос-форсунок и систем Cоmmon Rail) устроены и работают по схожему принципу. Это значит, что их ремонт также предполагает похожие действия. Для лучшего понимания начнем с принципов работы.

Подача топлива на форсунки в дизелях реализована посредством его нагнетания под высоким давлением. Такое давление на каждую форсунку создает:

  • топливный насос высокого давления ТНВД;
  • насос-форсунки сами сжимают и впрыскивают топливо;
  • в системах Cоmmon Rail давление топлива поддерживается постоянно в специальном «аккумуляторе» высокого давления;

Теперь давайте рассмотрим работу наиболее распространенной системы питания с обычным ТНВД. Если просто, такой насос имеет механический привод и вращается от двигателя. Вращение шкива ТНВД позволяет плунжерным парам в устройстве насоса сильно сжимать дизельное топливо и выдавать давление около 300 кг/см². Затем происходит распределение дизтоплива на форсунки, что соответствует тактам работы двигателя.

Топливо поступает от насоса по магистралям высокого давления к форсунке, установленной на каждом цилиндре, после чего проходит через отдельный канал и оказывается внутри дизельной форсунки (в полости распылителя). Внутри распылителя конструктивным элементом является специальная конусная игла. Такая игла форсунки снизу притирается к седлу с очень большой точностью. Сверху иглу прижимает пружина. Указанная пружина давит на иглу через отдельную шайбу.

Шайба может иметь разную толщину, что определяет степень давления пружины на иглу. По этой причине шайбу называют регулировочной, так как от давления пружины будет зависеть и давление топлива, от которого сработает игла форсунки.

Срабатывание иглы происходит в результате того, что внутри форсунки накапливается нагнетаемое ТНВД топливо. Если иначе, когда горючее доходит до конуса иглы, дальнейший проход солярки становится невозможным, так как канал перекрыт иглой, плотно прижимаемой к седлу усилием пружины.

Однако ТНВД продолжает работать и нагнетать топливо, происходит рост давления, которое в определенный момент становится сильнее давления пружины. В результате игла приподнимается, горючее проходит в пространство между седлом и конусом иглы, попадает под высоким давлением в отверстия распылителя и далее происходит впрыск распыленного топливного заряда.

Время впрыска зависит от того, когда давление топлива внутри форсунки понизится до такой степени, чтобы пружина снова прижала иглу к седлу. Получается, канал для выхода топлива перекрывается, давление снова начнет расти и процесс повторяется.

Синхронная работа всего механизма предполагает точный впрыск топлива в цилиндре, в котором поршень приближается к ВМТ. Следующий впрыск в этом цилиндре в заданный момент будет возможен только при условии того, что игла закроется своевременно, то есть сразу после того, как давление топлива упадет.

Неисправности, которые могут привести к проблемам закрытия иглы после впрыска, не позволяют растущему давлению топлива снова открыть иглу строго в момент приближения поршня в ВМТ. В результате момент впрыска нарушается, дизельный двигатель начинает троить, функционировать с перебоями и т.д.

Например, если впрыск произойдет раньше, процесс сгорания топлива в цилиндре нарушается, дизель громко и жестко работает. Более того, значительно усиливается износ не только ДВС, но и проблемной форсунки.

Дело в том, что через неплотно закрытое седло происходит прорыв газов, механизм разрушается, подвергается сильному загрязнению от скопления нагара. На начальном этапе нагар удаляют путем промывки форсунок дизельного двигателя, то есть без ремонта.

При этом важно понимать, что нагарообразование является не причиной, а только результатом неполадок внутри самой форсунки. Другими словами, необходимо решать проблему точного срабатывания иглы, усилия пружины и эффективного перекрытия седла.

Стук форсунок в дизельном двигателе: причины и пути решения

 27.12.2017

Дизельные двигатели почти всегда работают шумнее своих аналогичных бензиновых собратьев. Звон детонации, дребезжащий звук, испускаемый из работающего двигателя – все это характерно для работы дизеля. Этот шум вызван сжатием воздуха в цилиндрах и воспламенения топлива, когда оно вводится в цилиндр. При этом тарахтение было бы таким же и у бензинового двигателя при такой его неисправности как раннее зажигание. Время впрыска топлива в дизельный двигатель имеет решающее значение для предотвращения поломки некоторых его деталей.

 

Все дело в том, что дизельный двигатель работает по-другому, чем его бензиновый аналог. В бензиновом двигателе топливо смешивается с воздухом, а затем сжимается до того, как электрическая искра зажигает эту смесь. В дизельном двигателе сжимается только воздух. Затем топливо впрыскивается в цилиндр со сжатым воздухом, и тепло из сжатого воздуха поджигает топливо без помощи электрического зажигания.

 

Тарахтящий звук работающего дизельного двигателя – это звук процесса впрыска топлива. Ввод холодной солярки в чрезвычайно горячий сжатый воздух приводит к тому, что топливо уже воспламеняется, когда поршень еще только поднимается к верхней мертвой точке в цилиндре, в результате чего происходит детонация и последующий дребезжащий звук, который и характеризуется как тарахтение. Степень сжатия, как правило, влияет на интенсивность тарахтения дизельного двигателя - чем выше степень сжатия в цилиндре, тем громче он работает.

 

 

 

 

В то время как бензиновые двигатели, как правило, работают в диапазонах степени сжатия от 8:1 до 10:1, типичный дизельный двигатель работает на уровнях от 14:1 до 25:1 степени сжатия. Такая более высокая степень сжатия позволяет дизельному двигателю работать более эффективно, чем его бензиновому кузену. Таким образом, дизельный двигатель тарахтит, потому что это является побочным продуктом повышенной степени сжатия, а, если быть более точными, то процесса впрыска топлива.

 

К слову, дизельный двигатель имеет конструктивное свойство плохо заводиться в холодную погоду из-за отсутствия системы электронного зажигания. Многие производители в борьбе с этим оснащают дизельные двигатели свечами накаливания для облегчения запуска двигателя в холодных климатических условиях. Свечи накаливания используют аккумулятор машины для нагрева проволочной катушки в камерах сгорания. Это приводит к более заметной детонации в двигателе, пока тот не достигнет рабочей температуры. Поэтому непрогретый дизель может тарахтеть еще громче. Стук этот снижается по мере прогрева дизеля.

 

Некоторые производители даже создают специальные опоры двигателя, которые помогают заглушить тарахтение дизеля, чтобы этот звук был меньше слышен в салоне автомобиля.

 

Шумы дизельного двигателя, свидетельствующие о его неисправности

 

Каждый любитель знает звук двигателя своего авто. Как правило, он тихий и размеренный, без примеси посторонних шумов. Однако появление посторонних звуков, и особенно, стука, дает повод беспокоиться многих владельцев автотранспортных средств. Причины стука могут быть самыми разнообразными. Одни свидетельствуют о необходимости проведения планового техобслуживания, другие сигнализируют о серьезных неисправностях и необходимости срочного ремонта дизельного двигателя.

 

 

 

 

Среди всевозможных неполадок в работе мотора, стук при работе дизеля – наиболее распространенное явление. При этом важно отличать шумы мотора от звука ходовой части. Определить заочно причину стука без проведения диагностики двигателя невозможно, поскольку многие элементы системы могут издавать подобные шумы. Стучать может как недостаточно затянутая деталь, так и вышедший из строя элемент мотора. В любом из случаев, откладывать визит в автосервис не стоит.

 

Характеристики стука

 

Посторонние звуки, производимые в силовой установке, разделяются по четырем основными критериями:

 

  • Сила;
  • Звучание;
  • Цикличность;
  • Причина и следствие шума.

 

По силе стук может быть едва уловимым, средним и громким. При слабом стуке можно продолжать эксплуатировать автомобиль, однако заехать в автосервис для диагностики все же стоит. Если постукивание имеет среднюю интенсивность, то следует в короткий срок поставить машину для проведения диагностических работ и планового обслуживания.

 

При появлении громких отчетливых стуков внутри двигателя, следует срочно прекратить эксплуатацию автомобиля, поскольку все признаки указывают на существенные проблемы в работе мотора. Доставлять такой автомобиль в автосервис лучше всего на эвакуаторе или буксире.

 

Как и сила, звучание стука может быть различным: звонким (металлическим) и глухим. Звонкий стук свидетельствует о соприкосновении двух твердых элементов без масляной прослойки, а глухой – об ударе деталей, одна из которых мягкая, и при этом присутствует масляная прослойка.

 

 

 

 

Характеристика цикличности удара позволяет определить степень необходимости в срочном ремонте. Так, спонтанный или стук, возникающий без системы, может быть началом неполадок с мотором, а может быть причиной навесного оборудования (например, незакрепленного генератора). Если же стук носит регулярный характер, то следует немедленно обратиться к услугам специалистов.

 

Причины стука дизельного двигателя

 

Стук сам по себе – следствие удара одного элемента о другой. Самые распространенные причины стука дизеля следующие:

 

Стуки распределительного вала

 

Отличительной чертой неполадок распределительного вала является глуховатый стук дизеля на холодную. После прогрева двигателя на подшипники поступает масло и стук уходит. В таком случае можно говорить о существенном износе валовых подшипников. Он вызван наличием в моторном масле всевозможных примесей, которые в ходе работы приводят к появлению царапин на валу. Если эту проблему не устранить, то в дальнейшем стук будет распространяться и на прогретый мотор.

 

Стуки коленчатого вала

 

Стук коленвала возникает по причине износа шеек или вкладышей и увеличения расстояния в подшипниках. Это приводит к снижению качества работы моторного масла и недостатку смазочной жидкости на подшипниках, а также попаданию воды или антифриза в масле и деформации шеек коленчатого вала.

 

Неисправность форсунки, заклинивание иглы в распылителе, а также неисправность топливного насоса высокого давления (ТНВД)

 

Постукивание плунжера (поршня цилиндрической формы с длиной, превышающей его диаметр) ТНВД вызвано низким качеством дизельного топлива, при этом возможен стук дизеля на холостых оборотах и при их добавлении. Кроме того, шумы топливного насоса могут появляться совершенно неожиданно, во время движения.   

 

Сбой фаз распределения

 

Как правило, такая «клиническая картина» проявляется тогда, когда длина поршня недостаточная для того, чтобы достать до клапанов. Это вызывает сбои в работе, и, как следствие, - характерный стук.

 

Стук дизельных форсунок

 

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

 

 

 

 

Стук дизельной форсунки обычно хорошо различим: он похож на стрекот или цокание, исходящее из верхней части двигателя. Стук раздается буквально из-под декоративной (шумозащитной) крышки двигателя, если она присутствует. Также распознать цокание форсунки можно, схватившись за ее топливопровод. После прикосновения к топливопроводу будет ощущаться вибрирующий стук, «приходящий» со стороны двигателя.

 

Как выявить стучащую форсунку

 

Чтобы проверить какие именно форсунки стучат, надо сделать следующее. Поочередно начиная с первого цилиндра надо топливную трубку идущую к форсунке отвернуть и ввернуть вместо форсунки заглушку (если дизель Common Rail) или если имеется запасную форсунку и опустить ее в пластмассовую бутылку. Затем заводим дизель: он будет работать на оставшихся цилиндрах с лишними вибрациями. И если стук от форсунки пропал, значит удалось найти стучащую форсунку. Таким же образом можно проверять даже пару форсунок сразу, так как дизель сможет завестись даже на двух цилиндрах.

 

Причины стука дизельных форсунок

 

Форсунка может стучать в случае увеличенной порции топлива, подаваемой в цилиндр по причине разрегулированной топливной аппаратуры, происходит характерный стук при работе двигателя. В этом случае, поочередно откручивая или ослабляя штуцеры с форсунок определяем, в каком цилиндре происходит жесткое сгорание. Если при медленном откручивании, когда часть топлива просачивается через штуцер, а остальная часть попадает через форсунку в цилиндр, работа и стук нормализуется, можно смело говорить  об излишней порции топлива. Такой метод работает в отношении старых дизельных двигателях.

 

Износ распылителей

 

Распылители форсунок имеют пятый класс точности изготовления. Настолько точная деталь полностью исключает попадание грязи и воды. Смазывается распылитель дизельным топливом. Повреждение рабочей кромки распылителя значительно ухудшает качество распыла топлива и искажает направление впрыска. Вопреки общепринятому мнению повреждённые некачественным ДТ форсунки нельзя промыть или почистить. Устранить неисправность возможно только путём замены распылителя. Стук является одним из симптомов износа распылителя форсунки.

 

Стук форсунки – это ранний и очень верный признак сигнализирующий о необходимости замены распылителей. Иногда ненадолго помогает регулировка давления впрыска (в процессе работы и износа распылителя давление естественным образом понижается). Причина происходящего в следующем: у изношенных распылителей уплотнительный поясок иглы существенно больше чем у нового, а следовательно при одном и том же усилии пружины удельное давление на уплотнительный поясок меньше и распылитель не уплотняется, т.е. малейшего нарушения (будь то воздух или лаковое отложение) достаточно чтобы он перестал распылять топливо. Мотор на это реагирует стуком. Только не надо думать, что уменьшившееся удельное давление можно скомпенсировать более тугой подтяжкой пружины. Это будет уже вмешательство в условия работы ТНВД и в рабочий процесс двигателя и тут легко дров наломать. Иногда помогает хорошая промывка иглы и полости распылителей от лаковых отложений, но, во-первых, это надо делать, имея некоторую подготовку, а во-вторых учесть, что распылители сейчас не так уж дорого стоят и замена их тоже не ужасная операция. А также то, что езда на льющих распылителях однозначно приводит к растрескиванию или прогоранию головки блока, а в некоторых моторах и поршней, то есть смысл подойти к этой проблеме внимательно.

 

Форсунки дизельные электрические и многие другие для своего авто вы сможете подобрать на нашем сайте

Что такое пьезодизельные форсунки и как они работают? - Sealand Turbo-Diesel Asia

06 янв. Что такое пьезодизельные форсунки и как они работают?

Отправлено в 06:38 в Insights компании Sealand Marketing

Зачем нужны пьезо-дизельные форсунки?

Наряду с экономическим ростом и социальным прогрессом, сегодня общество по праву уделяет большее внимание экологической устойчивости.Из-за опасений относительно выбросов дизельных двигателей, для решения этой проблемы были разработаны пьезо-дизельные форсунки. Нормы, касающиеся выбросов дизельных двигателей, становятся все более жесткими, однако требования клиентов к более тихим двигателям с улучшенной выходной мощностью побудили ведущие мировые компании в области технологий впрыска топлива инвестировать в обширные исследования и разработки. Пьезо-дизельные форсунки были разработаны для того, чтобы удовлетворить потребности клиентов, оставаясь совместимыми и опережая нормативные требования, чтобы сократить выбросы за счет повышения эффективности сгорания топлива в цилиндре.Такой технический прогресс ведет к новому этапу с возможностями повышения производительности и снижения выбросов за счет точно рассчитанного и дозированного впрыска топлива в процессе сгорания дизельного топлива.

Что такое пьезоэлектрический эффект?

Технология пьезоэлектрического инжектора использует пьезоэлектрический эффект, поэтому инжектор назван так. Явление пьезоэлектрического эффекта было открыто в 1880 году Пьером Кюри (да, лауреатом Нобелевской премии и мужем Марии Кюри!) И его братом Жаком.Пьезоэлектрическая технология, относительно неизвестная многим людям, на самом деле является секретом многих удобств в нашей повседневной жизни, поскольку ее широкое использование включает в себя использование в сотовых телефонах, наушниках, ультразвуковой визуализации и, конечно же, инжекторах дизельного топлива ! Некоторые кристаллы обладают этим уникальным свойством и называются «пьезоэлектрическими» - когда механическое напряжение действует вдоль определенных осей кристалла, на поверхности кристалла генерируется электрический заряд. Эта электрическая поляризация возникает из-за смещения положительных и отрицательных ионов в кристалле, и между концами кристалла образуется электрическое поле.Точно так же существует «обратный пьезоэлектрический эффект», когда электрическое напряжение, приложенное к торцам кристалла, может вызвать расширение или сжатие кристалла. Используя эти отмеченные характеристики пьезокристаллов, пьезокристаллы нашли свое применение в качестве критически важного компонента пьезоэлектрического инжектора. Благодаря своей способности быстро расширяться при контакте с электрическим зарядом пьезоэлектрические кристаллы служат эффективными исполнительными механизмами в инжекторах дизельного топлива. Эта технология действует до пяти раз быстрее, чем стандартный инжектор, и работает без трения, что приводит к точным измерениям топлива и позволяет производить несколько впрысков за цикл сгорания.

Как работают пьезо-дизельные форсунки?

Ключом к функционированию современной технологии Common Rail является пьезоэлектрический инжектор. В пьезо-дизельных форсунках пьезокристаллы изменяют свою структуру менее чем за тысячные доли секунды, слегка расширяясь при приложении электрического напряжения. Сотни пластин Piezo, которые уложены друг на друга в инжекторе, расширяются, и когда это происходит, происходит линейное движение, которое передается непосредственно на иглу инжектора без какой-либо механической связи между ними.

Поскольку пьезо-дизельные форсунки используются в системах впрыска Common Rail, топливо под высоким давлением непрерывно подается к кончику форсунки, где вы можете найти иглу, предотвращающую впрыск топлива. Топливо под давлением также подается в верхнюю часть этой иглы, сила которого удерживает иглу закрытой. При подаче питания пьезокристалл открывает клапан над иглой. Это позволяет топливу под давлением в верхней части иглы возвращаться в бак через возвратную линию. Без давления, удерживающего иглу закрытой, топливо впрыскивается в камеры сгорания.Привод позже обесточивается, закрывая клапан, что затем вызывает накопление топлива под высоким давлением, которое заставляет иглу снова закрыться.

Каковы преимущества пьезо-форсунок?

Поскольку пьезо-форсунка работает быстрее, она может выполнять большее количество впрысков за один такт цилиндра и обеспечивает более высокое давление в топливной системе. Это улучшает распыление дизельного топлива, обеспечивая улучшенный импульс распыления и большую точность. Кроме того, технология обеспечивает большую гибкость в отношении начала закачки и соответствующего временного интервала между отдельными событиями закачки.Кроме того, было обнаружено, что новые разработанные пьезоинжекторы меньше по размеру и весу по сравнению с традиционными инжекторами. Используя пьезо-топливные форсунки , мы можем извлечь выгоду из улучшенного управления сгоранием, меньшего расхода топлива, снижения шума, улучшенных характеристик двигателя и значительного сокращения выбросов.

Технический отдел: описание пьезо-топливных форсунок

Если вы когда-нибудь видели искры, создаваемые кем-то, кто жевал Wint-O-Green Life Savers в затемненной комнате, вы были свидетелями этого явления: определенные кристаллические материалы, такие как сахар, вырабатывают небольшое количество электричества, когда вы их сжимаете.Для этого даже есть слово «пьезоэлектрик», которое описывает электричество, возникающее в результате давления. Но этот процесс также обратим, поскольку те же самые материалы немного расширяются при подаче на них электричества. В автомобиле есть множество мест, где пьезоэлектрическое расширение может пригодиться.

Возьмем, к примеру, точный дозатор, необходимый для современной подачи топлива. Bosch, Continental и Delphi, среди прочих, использовали это своеобразное свойство расширяющегося пьезоматериала - а не обычного электромагнита - для открытия форсунки топливного инжектора и точного распыления топлива как в бензиновые, так и в дизельные двигатели.Однако заставить эти устройства работать непросто.

Одна из причин - незначительное расширение пьезокристаллов. Кусок пьезоматериала толщиной в две сотых дюйма расширяется только примерно на 0,00002 дюйма, когда на него попадает примерно 140 вольт электричества. Этих двухсот тысячных дюйма недостаточно, чтобы сдвинуть иглу форсунки, которая закрывает форсунку и должна открываться для впрыска топлива.

Инжектор Continental имеет сотни маленьких пьезосрезов, установленных друг на друга, так что комбинированное расширение увеличивает общее движение.Стопка перемещается на 0,004 дюйма - этого достаточно, чтобы переместить иглу достаточно далеко для впрыска топлива. Но поскольку это движение происходит в неправильном направлении - вниз, а не вверх, - добавление двух крошечных рычагов позволяет расширению пьезоэлемента, что приводит к подъему стержня и началу распыления топлива. Когда инжекция завершена, напряжение отключается, пьезоэлемент сжимается, и пружина закрывает стержень.

У пьезо-форсунок есть несколько ключевых преимуществ, которые оправдывают все эти хлопоты. Во-первых, они открываются и закрываются намного быстрее, чем обычные форсунки.Это позволяет более точно контролировать интервал впрыска, который определяет, сколько топлива впрыскивается в двигатель. Пьезоустановки также обеспечивают обратную связь, производя мельчайшие колебания электричества, используемого для их активации. Например, если компьютер управления двигателем требует времени открытия форсунки 0,5 секунды, а ответ форсунки показывает, что она открылась всего на 0,496 секунды, компьютер может добавить немного времени к следующему циклу впрыска для компенсации. Такое точное дозирование топлива способствует лучшему сгоранию, что приводит к лучшей экономии топлива и сокращению выбросов.

Пьезоинжекторы не только более точны, чем обычные твердотопливные инжекторы, они также могут выполнять некоторые трюки, которые полностью выходят за рамки возможностей их предшественников. Во-первых, при подаче немного меньшего количества электричества пьезокристаллы расширяются меньше, поэтому форсунки могут частично открываться. Меньшее отверстие означает более длительное время впрыска, что полезно при попытке точно впрыснуть небольшое количество топлива, например, когда автомобиль почти едет по инерции. Поскольку они действуют очень быстро, пьезофорсунки также могут производить впрыск несколько раз (до семи в некоторых дизелях) в течение одного цикла сгорания.Такая гибкость может снизить выбросы во всех двигателях, а также ограничить образование сажи в дизелях.

Эти преимущества стали основой для пьезо-форсунок во многих новейших дизельных двигателях и бензиновых двигателях с прямым впрыском. А компания Continental, например, утверждает, что ее пьезоэлектрические устройства не стоят дороже, чем менее производительные традиционные аналоги. Пьезо-форсунки - одно из ключевых устройств, которые будут поддерживать внутреннее сгорание конкурентоспособной среди этих надоедливых электрических выскочек на долгие годы.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Войны инжекторов: пьезо и соленоид

Соперничающие поставщики дизельных топливных форсунок борются в технологической дуэли, чтобы выиграть новый бизнес, поскольку до конца десятилетия вступят в силу ужесточенные правила ЕС по выбросам.

Немецкие поставщики Роберт Бош и Siemens VDO Automotive и итальянская Magneti Marelli заявляют, что форсунки, использующие пьезотехнологию, - единственный способ, которым более крупные дизельные двигатели могут соответствовать будущим нормам Euro 5.Но конкурент Delphi заявляет, что он может улучшить характеристики обычных электромагнитных форсунок в достаточной степени, чтобы не вкладывать средства в пьезоинжекторы.

Пятый и самый маленький из ведущих производителей инжекторов, Denso из Японии, планирует продолжить разработку обеих технологий.

Споры о инжекторах противопоставляют хорошо зарекомендовавшую себя

установленную технологию, приближающуюся к известным пределам производительности, против более дорогостоящей неразвитой технологии с возможно большим потенциалом.

Поставщики отказываются обсуждать доходы от форсунок, но для каждого цилиндра автомобильного двигателя требуется одна единица сложной детали.В результате общий объем производства инжекторов в Европе превысит 80 миллионов единиц в год.

До тех пор, пока Delphi не решила попробовать расширить использование соленоидных форсунок, многие руководители отрасли ожидали, что стандарты Euro 5 для оксидов азота (NOx) и выбросов твердых частиц вынудят большинство производителей перейти на пьезоинжекторы.

Первоначальное предложение ЕС по стандартам Euro 5 предусматривало сокращение выбросов NOx до 200 миллиграммов на километр с 250 мг / км и твердых частиц до 5 мг / км с 25 мг / км для дизельных двигателей.Но к тому времени, когда Евро 5 станет законом, возможно, в 2008 или 2009 годах, предел NOx, вероятно, будет еще ниже 170 мг / км.

Улучшение сгорания

Если производители дизельных двигателей хотят избежать добавления новых дорогих систем для очистки выхлопных газов после сгорания, они должны улучшить процесс сгорания дизельного топлива. Лучший способ добиться этого - использовать более качественные топливные форсунки. Работы, проводимые поставщиками, были сосредоточены на новых форсунках:

  • Повышенное давление впрыска
  • Многоканальный впрыск
  • Улучшенная синхронизация впрыска.
Поставщики работают над новым поколением дизельных форсунок с давлением впрыска 2000 бар по сравнению с 1600 бар и улучшенными характеристиками парообразования.

Компания Siemens VDO использует пьезоинжекторы с 2000 года и считает, что технология лучше всего подходит для соответствия стандартам Euro 5 и даже более жестким стандартам в будущем.

Но Delphi заявляет, что ее последняя версия традиционной соленоидной технологии на 2000 бар работает не хуже пьезо.

«Мы сравнили пьезо с соленоидом и не увидели разницы», - говорит Детлев Шёппе, технический директор дизельных систем Delphi.«Наша система также на 20 мм компактнее».

Выбор Delphi удивил отраслевых источников.

«Это интересно. Причиной может быть стоимость, особенно для французских автопроизводителей, которые имеют более низкую рентабельность », - говорит Эндрю Фулбрук, менеджер по прогнозам трансмиссии в офисе CSM Worldwide в Лондоне. «Но NVH [шум, вибрация и резкость] могут быть недостатком».

Стефан Гейгер, аналитик лондонского офиса консультанта Global Insight, сомневается, что пьезотехнология необходима для соответствия нормам Евро 5.Он говорит, что этого также можно достичь с помощью существующей технологии, дополнительных фильтров и корректировок систем управления двигателем.

«Французы и раньше пошли легким путем, установив фильтры твердых частиц, вместо того чтобы оптимизировать сгорание дизельного топлива внутри», - говорит Гейгер.

Delphi сообщает, что французские автопроизводители тщательно исследовали традиционные соленоиды.

«Но некоторые другие OEM-заказчики должны быть уверены в преимуществах соленоидов», - говорит Шёппе.

Электромагнитные форсунки по-прежнему являются основной дизельной технологией PSA / Peugeot-Citroen, говорит официальный представитель компании Марк Бок.

«Но мы исследуем пьезотехнологию для ее прямого управления клапанами, более точного времени и измерения», - добавляет Бок.

Компания Denso, имеющая прочные связи с Toyota, стремится привлечь больше клиентов в Европе. Denso будет разрабатывать как пьезо, так и традиционные соленоидные форсунки. Он имеет новый усовершенствованный пьезоинжектор с тремя фазами и девятью отверстиями для форсунок вместо семи.

Технологическая гонка

Обе системы, скорее всего, будут соответствовать стандартам Euro 5.Многие считают, что пьезотехнология имеет преимущество перед возможным стандартом Euro 6, который ожидается к 2014 или 2015 году, но только исследования определенно ответят на этот вопрос.

«Чтобы соответствовать более строгим ограничениям, чем Евро 5, [вам нужно] больше, чем просто более высокое давление», - говорит Шинья Оми, генеральный менеджер по корпоративным коммуникациям Denso Europe. «Вам необходима полная очистка выхлопных газов с каталитическим нейтрализатором NOx и сажевыми фильтрами».

По мере увеличения рабочего давления становится все труднее сбалансировать силы, такие как предотвращение обратного потока топлива в конце фазы впрыска.

«Соленоидная система лучше подходит для уравновешивания таких сил», - говорит Шоппе из Delphi.

Аналитики считают, что пьезотехнология выигрывает у традиционных соленоидов, как для дизельных, так и для бензиновых двигателей, поскольку пьезо-форсунки хорошо подходят для бензиновых двигателей с прямым впрыском, что является областью роста.

«Производители более дорогих моделей премиум-класса будут использовать пьезосистему, в то время как производители автомобилей, как ожидается, останутся с экономичными соленоидными системами», - говорит один из руководителей поставщика.

Global Insight оценивает текущую долю дизельного топлива в производстве автомобилей в Европе в 47 единиц.4 процента, или 10,2 миллиона единиц, что незначительно увеличится до 48,1 процента к 2010 году.

По оценкам отраслевых источников, объем производства пьезодизельных форсунок в 2010 году составит от 20 до 22 миллионов единиц, предполагая, что он займет от 45 до 47 процентов рынка дизельного топлива. тогда.

Аналитики не видят особых изменений в рыночных долях поставщиков, за исключением того, что Siemens VDO получит некоторую прибыль за счет Bosch из-за Volkswagen. Когда VW отказался от своей собственной дизельной системы с насос-форсунками, он создал совместное предприятие с Siemens VDO по производству пьезо-форсунок.

По словам представителя группы Siemens VDO Йоахима Тёпфера: «Благодаря этому мы несколько увеличим нашу долю на рынке».

Пьезо-топливные форсунки (CRI4) - Информация о деталях

Производители новейших двигателей с системой Common Rail полагаются на топливные форсунки с пьезоэлектрическим приводом.

Требование сократить выбросы дизельных двигателей растет. Один из способов добиться этого - повысить эффективность сгорания топлива в цилиндре. Впрыск топлива в меньших объемах, более частое и более распыленное дает меньше несгоревшего топлива и, в свою очередь, более чистое сгорание с меньшими выбросами.Пьезо-топливные форсунки (CRI4), в которых пьезокристаллы используются как часть быстродействующего исполнительного механизма, помогают производителям соответствовать требованиям стандарта Euro 6.

Эти форсунки работают, пропуская электрический ток через стопку пьезокристаллов, заставляя их расширяться; по мере того как кристалл разряжает ток, он сжимается до первоначального размера. Расширение и сжатие кристаллов вытесняет топливо внутри форсунки, в результате чего игольчатый клапан открывается и закрывается очень быстро.

Такое включение форсунки обеспечивает подачу топлива в камеру сгорания до пяти раз быстрее, чем у обычных электрогидравлических форсунок с соленоидом.

Поскольку пьезоинжектор работает быстрее, он может выполнять больше впрысков за один такт цилиндра и обеспечивает более высокое давление в топливной системе; это улучшает распыление дизельного топлива, дает улучшенный импульс распыления и большую точность. Результатом является улучшенный контроль сгорания, меньший расход топлива, значительное сокращение выбросов, больший крутящий момент и мощность, а также лучшая экономия топлива.

Поперечное сечение пьезоинжектора (CRI4)

Общие вопросы по ремонту и замене

Как и все компоненты системы Common Rail, эти форсунки изготавливаются с очень высокими допусками.Отказы обычно возникают из-за неправильной заправки или высокого содержания воды в топливе (из-за отсутствия обслуживания или загрязнения топливной системы).

Помните, что форсунки Common Rail работают в агрессивной среде, где они подвергаются воздействию высоких температур (до 350 ° C), и им приходится подавать топливо в камеру сгорания точно, быстро и при чрезвычайно высоком давлении, в то же время являясь точкой уплотнения между камера сгорания и атмосфера. В некоторых случаях может произойти прорыв топлива мимо форсунки из камеры сгорания.Это оставляет нагар между форсункой и головкой блока цилиндров, что часто требует специальных инструментов для снятия форсунок. Тщательная очистка отверстия форсунки и седел уплотнения, использование высококачественных уплотнений вместе с правильным моментом затяжки при установке новых / модернизированных форсунок могут помочь предотвратить подобные проблемы в будущем.

Пьезо-форсунки используются некоторыми крупными производителями двигателей, среди которых двигатель Renault 2.0 dCi является популярным применением.Однако это не означает конец для инжектора соленоида, поскольку производители оборудования теперь находят способы заставить соленоиды давать результаты, аналогичные пьезотехнологии.

Предупреждение

Пьезодиагностика может быть опасной, поскольку форсунки работают при напряжении до 200 вольт и 15 ампер. При отключении во время расширения пьезокристаллов они не смогут заземиться, и инжектор останется в расширенном состоянии.

Следовательно, никогда не следует предпринимать попытки отсоединить эти форсунки при работающем двигателе.После нескольких оборотов двигателя в цилиндр поступит достаточно топлива, чтобы вызвать гидравлическую блокировку и серьезное повреждение двигателя, не говоря уже о риске поражения электрическим током.

* Пояснения к номерам в евро

Все новые автомобили должны соответствовать «евро» стандартам, которые устанавливают ограничения на выбросы, такие как твердые частицы (сажа) и NOx (оксиды азота). Действующее законодательство, Евро 5, снизило выбросы твердых частиц дизельными двигателями до уровней, аналогичных бензиновым автомобилям.

С сентября 2015 года все новые автомобили должны были соответствовать Евро-6.Это снижает выбросы NOx в дизельных автомобилях, делая их почти такими же чистыми, как бензиновые автомобили, с точки зрения загрязняющих веществ.

Объяснение

пьезо-форсунок - почему High End

В пьезо-форсунках используется пьезоэлектрическая технология для открытия и закрытия топливных форсунок на очень высоких оборотах. скорости и точности для впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания. Эти форсунки используются как в бензиновые и дизельные двигатели для повышения их производительности и эффективности
.Пьезоэлектричество возникает в результате сжатия или приложения давления определенных кристаллов, например материалов или определенная керамика. Если этот процесс обратный и электричество будет применено к тем же материалам, они будут расширяться и возвращаться к исходным размерам, как только отключится электричество. Расширение одного кристалла слишком мал, чтобы увидеть невооруженным глазом.
Как пьезоэлектричество заставляет пьезоинжекторы работать, заключается в использовании расширения кристаллов для открытия инжектор.Расширение одного кристалла слишком мало, чтобы открыть инжектор, поэтому имеется несколько сотен маленькие пьезокристаллы, расположенные один над другим, покрывают длину более половины инжектора.
Когда электричество проходит через эти сотни кристаллов, их общего расширения достаточно, чтобы открыть инжектор и, как было сказано ранее, они возвращаются к своему первоначальному размеру, когда электрический заряд прекращается. Кристаллы расширяться вниз, и требуется движение вверх, чтобы открыть инжектор, поэтому используются два очень маленьких рычага, чтобы измените процесс и откройте инжектор, и пружина закрывает его, когда кристаллы втягиваются.
Пьезо-форсунки не используются ни в бензиновых, ни в дизельных двигателях, а в непосредственном впрыске с электрическим управлением. двигатели, такие как бензиновый с непосредственным впрыском (GDI) или дизельные двигатели с общей топливораспределительной рампой.
Благодаря своей работе пьезоинжекторы могут открываться и закрываться намного быстрее, чем механические форсунки, которые позволяют с большей точностью впрыскивать топливо во время четырехтактного цикла. Для каждого такта можно использовать необходимое количество топлива, в каких бы условиях ни работал двигатель.
ЭБУ определяет, на какой стадии сжатия и / или Рабочий ход пьезоинжектора должен открываться и закрываться. ЭБУ контролирует это с точностью до миллисекунды. В Помимо правильного количества топлива, двигатель получает это топливо в нужное время, как определено инженерами двигателя при его проектировании.
Пьезо-форсунки могут впрыскивать топливо в цилиндр несколько раз за один такт (до семи раз).Это очень полезно в дизельном двигателе, в котором для воспламенения топлива не используется искра. Множественные инъекции позволяют проводить предварительную, основную и после взрыва и гарантирует, что топливо не расходуется впустую.
Пьезо-форсунки в значительной степени способствовали повышению эффективности систем Common Rail, обеспечивая лучшую производительность. с повышенной топливной экономичностью и определенно улучшил работу двигателя внутреннего сгорания.

ИНЖЕКТОР ОБЫЧНОЙ РЕЙКИ - ПЬЕЗО (CRIP)

Общее описание
Форсунки Common Rail обеспечивают точный электронный контроль времени и количества впрыска топлива, а более высокое давление, обеспечиваемое технологией Common Rail, обеспечивает лучшее распыление топлива.Чтобы снизить уровень шума двигателя, электронный блок управления двигателем может впрыснуть небольшое количество дизельного топлива непосредственно перед событием основного впрыска («пилотный» впрыск), таким образом уменьшая его взрывоопасность и вибрацию, а также оптимизируя время впрыска и количество для изменений в качество топлива, холодный запуск и тд.
Система Common Rail 3-го поколения делает дизельные двигатели еще более чистыми, экономичными, более мощными и тихими.
Ключевым моментом является инновационная система впрыска: она работает с быстрым переключением компактных пьезо-рядных форсунок.
Некоторые усовершенствованные топливные системы Common Rail выполняют до пяти впрысков за такт.
Внешний вид
На рис. 1 показан типичный пьезоинжектор Common Rail.


Фиг.1

Принцип работы пьезофорсунки common rail

Пьезоэлектрические форсунки работают аналогично соленоидным форсункам с той разницей, что они имеют керамический сердечник. Он характеризуется его способностью расширяться или втягиваться при получении импульса тока - пьезоэлектрический эффект.Однако для того, чтобы форсунки этого типа были возможны, производителям пришлось решить ряд проблем. Во-первых, расширение пьезоэлемента чрезвычайно мало. Чтобы получить приемлемую степень смещения, требуется стопка из не менее 400 керамических дисков, образующих активный элемент инжектора. Чтобы привести их в действие, к ним прикладывают импульс в сто вольт, и крошечный рычаг усиливает их движение. Более того, как и в случае с электромеханическими инжекторами, пьезоэлектрические диски не управляют движением иглы напрямую.Они также активируют небольшой клапан.
Основным преимуществом пьезоэлектрических форсунок является их скорость работы и повторяемость движения клапана. Расширение и втягивание пьезоэлементов происходит практически мгновенно. Эта скорость реакции позволяет даже
более точное дозирование впрыскиваемого топлива и большее количество впрысков за цикл.

Перекачанное топливо поступает в форсунку через манжету подачи топлива, а избыток топлива может вернуться в бак через манжету возврата топлива.
Толкатель распределительного вала прижимает верхний плунжер для создания давления топлива в форсунке. Пьезоклапан регулирует выпуск этого топлива под высоким давлением через сопло инжектора в камеру сгорания. Вот и топливо тухнет. Без электронного клапана топливо будет повышаться под давлением и брызгать в камеру сгорания. Контроль времени, громкости и т. Д. Будет очень плохим.
С помощью пьезоклапана можно более точно регулировать время, объем и т. Д.
Пьезоклапан может открываться и закрываться так быстро, что можно получить переменное количество впрысков от одной заправки топлива.Это значительно способствует экономии топлива и контролю за загрязнением окружающей среды.


Рис.2

Рис.3

При подаче напряжения на пьезоэлемент создается удлинение. Это расширение зависит от напряжения и количества пьезоэлементов.

  1. Пьезоэлемент выдвигается
  2. Гидравлическая конструкция перемещается вниз
  3. Трехходовой клапан движется вниз
  4. Игла поднимается

• Проверить сопротивление

  1. Убедитесь, что зажигание выключено и двигатель не запущен.
  2. Отсоединить двухштырьковый разъем форсунки.
  3. Подключить омметр между каждой из клемм форсунки и ее корпусом.
    Ни один из них не должен быть подключен к корпусу (заземлению или «-»).
  4. Затем подключить омметр между выводами разъема форсунки.
    Сопротивление должно быть от 150 до 210 кОм.
  5. Вставить разъем форсунки.

• Проверка выходного сигнала

Пьезо напряжение и сила тока

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ: Пьезо-форсунки обычно работают при напряжении до 200 вольт.
Следует проявлять особую осторожность для защиты от ударов. Не касайтесь клемм форсунок при работающем двигателе.
Отсутствие входных аттенюаторов и прямое подключение осциллографа может привести к его повреждению.

  1. Установите для всех входов осциллографов значение 200 В (полная шкала).
  2. Подсоедините активный измерительный провод канала № 1 к положительной клемме одной из форсунок.
    Затем подключите заземляющий провод к заземлению корпуса.
  3. Подключите токоизмерительные клещи постоянного / переменного тока к другому каналу осциллографа.
    Установите диапазон клещей постоянного / переменного тока на ± 20 А.
    Важное примечание: Следует зажимать только один из двух проводов, а не оба. Неважно, какой провод будет зажиматься токовыми клещами: положительный или отрицательный. Это повлияет только на полярность измеряемого тока.
  4. Запустить двигатель, прогреть до рабочей температуры и оставить на холостом ходу
  5. Сравните результат с осциллограммой на рис. 4. Синий сигнал - это канал A осциллографа, соответствующий току форсунки.Красный сигнал на экране соответствует рабочему напряжению форсунки и каналу В осциллографа.


Рис. 4
Примечание: Испытательная установка может немного искажать записанные сигналы.

Пьезо напряжение

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ: Пьезо-форсунки обычно работают при напряжении до 200 вольт. Следует проявлять особую осторожность, чтобы защитить себя от ударов. Не касайтесь клемм форсунок при работающем двигателе.Отсутствие входных аттенюаторов и прямое подключение осциллографа может привести к его повреждению.

  1. Установите все входы осциллографа на 200 В (полная шкала).
  2. Подсоедините активный измерительный провод канала № 1 к положительной клемме первой форсунки.
    Затем подключите заземляющий провод к заземлению корпуса.
  3. Подсоедините активный измерительный провод канала № 2 к положительной клемме второй форсунки.
  4. Подсоедините активный измерительный провод канала № 3 к положительной клемме третьей форсунки.
  5. Подсоедините активный измерительный провод канала № 4 к положительной клемме четвертой форсунки.
  6. Запустите двигатель, прогрейте его до рабочей температуры и оставьте на холостом ходу.
  7. Сравните результат для каждой форсунки с осциллограммой на рис. 5


Рис.5

• Возможные неисправности форсунок:

  • Обрыв цепи, короткое замыкание на плюс или массу в проводе (ах)
  • Отсутствие проводимости разъемного соединения или плохое его соединение
  • Заземление ослаблено или корродировано
  • Внутренняя электрическая неисправность: прогорание внутреннего привода пьезостата и короткое замыкание на корпус.
  • Механическая неисправность в элементе

Дизельные двигатели, оборудованные пьезоэлектрическими и соленоидными форсунками: гидравлические характеристики форсунок и сравнение выбросов, шума и расхода топлива

Основные характеристики

Проиллюстрирован принцип работы соленоидных и пьезоэлектрических форсунок непрямого действия .

Сравниваются гидравлические характеристики соленоидных и пьезоэлектрических форсунок.

Обсуждаются результаты испытаний на выбросы, шум и расход топлива для соленоидных и пьезоэлектрических форсунок.

Анализируются причинно-следственные связи между гидравлическими характеристиками форсунки и результатами испытаний двигателя.

Дается окончательная оценка эффективности применения пьезоэлектрических форсунок в дизельных двигателях.

Реферат

Было проведено всестороннее сравнение соленоидных и пьезоэлектрических форсунок непрямого действия.Проиллюстрирован принцип работы этих типологий форсунок, а их гидравлические характеристики проанализированы и обсуждены на основе экспериментальных данных, собранных на гидравлической испытательной установке. Характеристики форсунок, профили расхода, задержки открытия и закрытия форсунок, утечки форсунок и флуктуации впрыскиваемого объема с временем выдержки сравнивались с целью оценки воздействия системы привода форсунок.

Электромагнитные и пьезоэлектрические форсунки установлены на дизельном двигателе стандарта Евро 5, который прошел экспериментальные испытания на динамометрической ячейке.Оптимизированные стратегии двойного и тройного впрыска были рассмотрены в некоторых репрезентативных ключевых точках нового европейского ездового цикла. Выбросы из двигателя, удельный расход топлива при торможении и шум сгорания представлены и обсуждены с помощью трехзонной диагностической модели сгорания дизельного топлива. Исследование было сосредоточено на причинно-следственных связях между гидравлическими характеристиками форсунок и результатами испытаний двигателя. Основная цель заключалась в том, чтобы оценить, вызваны ли различия в характеристиках двигателя между соленоидными и пьезоэлектрическими форсунками непрямого действия системой привода форсунок или специфическими особенностями, которые присутствуют в гидравлической цепи рассматриваемых форсунок и которые не являются близкими. связанные с системой вождения.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *