Устройство дизельной форсунки: Форсунки дизельного двигателя

Содержание

Форсунки дизельного двигателя

Дизельные форсунки: особенности конструкции

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;

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.

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.

Как отремонтировать дизельные форсунки: виды и принципы

Двигатели внутреннего сгорания, построенные по схеме впрыска топлива в камеру сгорания с помощью форсунок, наиболее массово представлены на вторичном рынке автомобильной техники, а тенденция развития современного автопрома, вообще, придерживается концепции по комплектации систем топливоподачи всех новых автомобильных двигателей исключительно форсунками.

Технически сложное устройство называемое форсункой является одними из важнейших функциональных элементов систем подачи топлива непосредственно в камеру сгорания двигателя, делая это под большим давлением. А также форсунки отвечают за своевременное образование топливной смеси и за строгое дозирование порции топлива.

При этом они постоянно работают в интенсивном режиме с большими перегрузками и из-за этого со временем теряют часть своих технических характеристик, что как следствие приводит к сбоям в работе двигателя. Поэтому ремонт форсунок дизельных двигателей является одним из наиболее востребованных видов обслуживания автомобилей.

Причины ремонта форсунок дизельных двигателей

Основная проблема заключается в том, что любой мотор автомобиля осуществляет свою каждодневную работу в условиях далеких от идеальных. Поэтому можно определить ряд основных факторов, приводящих к отказу в работе форсунок систем топливоподачи дизельных двигателей, а именно:

возможное низкое качество дизтоплива на автозаправках, то есть отступление от заявленных отраслевых стандартов, которое будет способствовать неправильному образованию воздушно-топливной смеси в камере сгорания двигателя, что приедет к очень ранней или поздней фазе её воспламенения и как следствие это приведет к прогоранию деталей форсунки;
наличие присадок или красителей в дизельном топливе, которое будет способствовать загрязнению внутренних каналов форсунок при постоянной работе в режиме больших давлений и высоких температур;
присутствие в автомобильном топливе тяжелых фракций углеводородов, которые будут постоянно откладываться и постепенно накапливаться на корпусе форсунок при каждом запуске и останове двигателя, так как тяжёлые углеводороды неспособны полностью сгорать, или испаряться. При этом они образуют плохо смываемые смолистые отложения или частицы твердой сажи, таким образом, образовавшийся нарост в канале всего в 5 микрометров снижает пропускную возможность форсунку как минимум на 15%;
присутствие мелких фракций различных посторонних веществ, таких как металлические частицы, оторвавшиеся при работе от трущихся деталей топливных насосов, а также ржавчины, отделившейся от стенок топливных баков. Это во время прохождения под высоким давлением с большой скоростью через клапаны и сопла будут приводить к износу деталей и эрозии поверхности узлов топливных форсунок.

Признаки неисправности форсунок дизельного двигателя

В независимости от негативных факторов или различных причин, приводящих к неисправностям, в работе топливных форсунок необходимо четко знать и понимать к каким последствиям это может привести. Так, отказ в работе инжектора будет проявляться следующими внешними признаками при работе автомобиля:

хорошо ощутимое ослабление мощности, при нагретом двигателе;
различные трудности во время запуска мотора;
неравномерная работа двигателя на холостом ходу;
рывки при ускорении;
заметное увеличение расхода топлива,
наличие постоянной вибрации в районе двигателя,
возникновение своеобразных цокающих звуков;
появление дыма (черного или сизого) из выхлопной трубы,
медленное достижение высоких оборотов двигателя;
превышение допустимого уровня моторного масла в поддоне двигателя;
загорается значок «check engine» на панели приборов.

При появлении подобных симптомов необходимо незамедлительно сделать техническую диагностику в специализированной автомастерской для того, чтобы разобраться и выявить точные причины, которые привели к отказу в работе двигателя.

Неисправности форсунок дизельного двигателя

К основным неисправностям, возникающим при работе форсунок дизельного двигателя можно отнести:

деформация со временем уплотнительных колец;
наличие остатков продуктов сгорания на деталях распылителя;
существенный износ распылителя;
оплавление кончика распылителя;
наличие механических царапин на поверхности сопла;
значительное сужение диаметра сопла инжектора;
различные механические повреждения деталей форсунки;
односторонний механический износ иголки распылителя;
износ поверхности поршня по периферии клапана;
уменьшение хода поршня клапана или стержня распылителя;
наличие ржавчины в фильтре тонкой очистки;
наличие гранул ржавчины на игле и стержне распылителя;
эрозия уплотнителя высокого давления;
синее пятно на штифте распылителя из-за перегрева;
перегорание электрической катушки магнита.

Наличие одной или нескольких неисправностей в работе инжектора вовсе не обязательно потребует его дорогостоящей полной замены, так как даже устранение самой серьезной поломки будет стоить не более трети от цены новой форсунки.

Технология ремонта форсунок дизельных двигателей

Стоит знать, что если автомобилист самостоятельно не ремонтировал форсунки, то лучше обратиться в специализированный автосервис, а вот переоценка собственных сил, как правило, приводит в лучшем случае к потере времени и покупке новой форсунки. В худшем случае — это может стать следствием более серьезного повреждения двигателя.

В зависимости от рода и степени неисправности дизельного двигателя технология ремонта современных топливных систем осуществляется в следующей последовательности:

Вначале работу двигателя проверяют на общем стенде диагностики автомобиля, что позволяет локализовать существующую неисправность и отбросить все ложные симптомы срабатывания на отказ, к примеру, из-за сбоев в работе бортовой электроники.
При подтверждении того, что неисправность в работе возникла в контуре топливоподачи дизельного двигателя, автомобиль подключают к специализированному диагностическому стенду для топливных систем, где и происходит определение основных причин и выявление дефектов в работе инжектора.
Если причины отказа в работе форсунки возникли из-за их несильного засорения, то тогда просто производят химическую промывку топливной системы двигателя без демонтажа и прямо на автомобиле при помощи специальных фирменных растворов. Хотя эта методика не даёт 100% результата при более сложном засорении, но она рекомендуется при проведении планового технического обслуживания автомобиля через каждые 30 000 км пробега в целях профилактики. При этом химическая промывка является самым недорогим способом обслуживания топливных систем дизельных двигателей.
Наличие серьезных неисправностей требуют более основательного ремонта форсунок, чтобы устранить все причины, связанные с плохим впрыском дизельных двигателей. Для этого их полностью демонтируют с агрегата и при необходимости очищают от мазута и налетов грязи.
Далее, форсунки полностью разбирают и при этом тщательно осматривают все детали, выявляя возможные механические повреждения и различные дефекты, которые могли стать причиной отказа.
Для очистки от несмываемых налетов или различного вида нагаров детали инжектора помещают в специальную ванну, где производят полную очистку с помощью ультразвука. Время пребывания деталей и узлов в ультразвуковой ванне напрямую зависит от степени загрязнения и должно быть достаточно, чтобы полностью убрать налет смолистых отложений с узлов и корпуса форсунки.
Перед сборкой производят замену всех деталей и узлов инжектора, у которых при осмотре были выявлены механические повреждения или другие дефекты.
После проведения всех ремонтных работ, соблюдая технологическую последовательность, топливные форсунки аккуратно собирают, при этом обязательно комплектуют новыми резинотехническими уплотнителями.
Перед установкой на двигатель, форсунки проверяют на работоспособность с помощью испытательных стендов, при необходимости производят регулировку и записывают выходные параметры для пьезоэлектрических типов форсунок.
Отремонтированные форсунки устанавливают непосредственно на двигатель, при этом рекомендуется обязательно произвести замену на новые, уплотнительных медных шайб и болтов крепления. В заключение производят при необходимости наладку блоков управления двигателя.

Как правило, ремонт комплекта топливных форсунок дизельных двигателей на специализированом авторемонтном центре занимает не более двух дней, а общая стоимость ремонтных работ составит в районе 30% от цены нового комплекта инжектора.

Оборудование для ремонта форсунок дизельных двигателей

Существующее сегодня на рынке оборудование для ремонта форсунок дизельных двигателей можно разделить по технологической сложности и функциональным возможностям на несколько категорий, а именно:

профессиональные станции для проверки и диагностики всех видов неисправностей топливных систем, как правило, его могут позволить себе крупные сервисные центры;
специализированные стенды для испытания форсунок, которые вполне доступны по цене даже для небольших автосервисов;
индивидуальные тестеры для диагностики форсунок как минимум должны присутствовать в каждой автомастерской, специализирующейся на ремонте дизельных двигателей;
электронные приборы и измерительные инструменты для выполнения регулировок форсунок;
инструменты для разборки и сервиса форсунок
ультразвуковые ванны для очистки форсунок.

Только наличие в автосервисе оборудования для диагностики и специализированного инструмента будет, является необходимым условием для проведения качественных работ по ремонту форсунок дизельных двигателей.

Источник

Игорь созерцатель

Активность: 63k
Пол: Мужчина

Игорь созерцатель

Устройство автомобилей

Форсунка служит для подачи топлива в цилиндр двигателя, распыления и распределения топлива по камерам сгорания.

Условия работы форсунок очень тяжелые – они подвержены воздействию колоссальных давлений и тепловых нагрузок. Впрыск начинается при температуре в камере сгорания 700…900 ˚С и давлении 3…6 МПа, а заканчивается при температуре до 2000 ˚С и давлении 10…11 МПа.

К форсункам предъявляются следующие очень жесткие требования:

оптимальная дисперсность, т. е. высокая степень дробления капель топлива, так как чем меньше капли, тем больше их суммарная поверхность, быстрее происходит нагрев и сгорание топлива, но при этом уменьшается длина факела;
обеспечение такой скорости струи топлива, чтобы оно достигало краев камеры сгорания, поэтому капли не должны быть слишком мелкими – средний размер капель (с учетом требования по первому пункту) – 30…50 мкм;
распределение впрыскиваемого топлива по всему объему камеры сгорания;
резкое начало впрыска и его прекращение.

Форсунки бывают открытые и закрытые. Открытые форсунки обеспечивают постоянную подачу топлива. В современных дизелях такие форсунки не применяются.

В дизельных двигателях применяют закрытые форсунки, которые открываются только в момент подачи топлива в камеру сгорания.

Закрытые форсунки могут быть двух типов – одно- и многодырчатые. Первые устанавливают на двигателях с вихревыми камерами сгорания, вторые с неразделенными камерами сгорания.

Различают, также, механические форсунки и форсунки, управляемые электроникой. Современные системы питания дизельных двигателей используют впрыск, управляемый компьютером (электронным блоком управления). На основании информации, поступающей от многочисленных датчиков, такие системы учитывают многие процессы и текущие параметры работы двигателя. Форсунки в таких системах управляются специальными электромагнитными или пьезоэлектрическими устройствами, что открывает широкие возможности повышения эффективности работы двигателя, а также его экологичности.

К отдельной категории устройств для впрыска топлива в цилиндры относятся насос-форсунки, представляющие собой своеобразный гибрид между ТНВД и форсункой в одном узле.

***

История изобретения форсунки

Как известно, Рудольф Дизель изначально планировал работу своего знаменитого детища на угольной пыли. Его система питания содержала специальный насос, вдувавший угольную пыль в цилиндр двигателя сжатым воздухом. Однако, уголь оказался низкокалорийным топливом, не способным дать высокой температуры сгорания, и Дизелю пришлось обратить свой гениальный взор к жидким топливам. Ведь разница температур в цикле работы двигателя – прямой путь к повышению КПД, как установил француз Николя Сади Карно.

Сначала Дизель попробовал впрыскивать в цилиндр своего двигателя бензин, но при первом же испытании двигателя произошел взрыв, едва не стоивший жизни самого Дизеля и его помощников, и изобретателю пришлось применить менее взрывоопасное топливо – керосин. В июне 1894 года Дизель построил двигатель, использующий в качестве топлива керосин, который впрыскивался в цилиндры специальной форсункой. Для впрыскивания керосина применялся пневматический компрессор, развивавший давление, превышающее давление в цилиндре двигателя. За такими двигателями закрепилось название «компрессорные дизели».

Идея гидравлического впрыска топлива в дизельных двигателях принадлежит, как утверждает история, французскому инженеру Сабатэ, который, к тому же, предложил многократный впрыск, т. е. впрыск, осуществляемый в несколько этапов (эта идея используется в современных системах питания — Common Rail и насос-форсунка).

В 1899 году русский инженер Аршаулов впервые построил и внедрил топливный насос высокого давления оригинальной конструкции — с приводом от сжимаемого в цилиндре воздуха, работавший с бескомпрессорной форсункой. Эти форсунки устанавливались на дизелях, выпускавшихся Механическим заводом «Людвиг Нобель» в Петербурге в начале прошлого века («русские дизели»).

В 20-е годы XX века немецкий инженер Роберт Бош усовершенствовал встроенный топливный насос высокого давления, а также создал удачную модификацию бескомпрессорной форсунки. Эти устройства с различными усовершенствованиями используются в системах питания дизельных двигателей и в наши дни.

Дизельные двигатели, использующие в системе питания повышение давления топлива перед впрыском, называют «бескомпрессорными дизелями». В настоящее время классические компрессорные дизели не имеют практического применения. В современных двигателях впрыск осуществляется бескомпрессорными способами.

Однако, наука и техника не стоят на месте, и, благодаря широкой компьютеризации всех систем автомобиля, в настоящее время механические форсунки постепенно вытесняются более совершенными устройствами, управляемыми электроникой.

***

Принцип действия многодырчатой форсунки

В многодырчатой форсунке основной частью является распылитель. Он состоит из корпуса 1 (рис. 1, а) и иглы 2. Распылитель притянут к корпусу 7 форсунки накидной гайкой 3. Сверху на иглу давит пружина 12 (рис. 1, б). Топливо в полость Б форсунки подается по каналу В. Когда нет подачи топлива насосом (рис. 1. I), давление в полости Б составляет 2…4 МПа. Топливо давит на нагрузочный поясок Г иглы, но эта сила меньше силы пружины, которая прижимает иглу к распылителю. Игла запорным конусом Д перекрывает выходные отверстия – сопло А.

При подаче топлива насосом сила давления топлива на поясок Г становится больше силы пружины, игла поднимается, и через сопло А с большой скоростью топливо впрыскивается в камеру сгорания. После окончания подачи топлива давление падает, пружина возвращает иглу на место, запирая выходные отверстия распылителя, и впрыск прекращается.

Подъем иглы ограничен упором ее верхних заплечиков в корпус 5 форсунки и составляет 0,2…0,25 мм.

Качество дробления топлива зависит от скорости его движения через сопла, которая, в свою очередь, зависит от давления впрыска. При нормальном режиме скорость струи топлива составляет 200…400 м/с. Для этого необходимо создать перепад давлений в форсунке и камере сгорания 5…10 МПа. Поскольку давление в цилиндре в момент впрыска достигает 3…5 МПа, давление топлива в форсунке должно быть более 10…20 МПа. Чтобы обеспечить работу форсунки при таком давлении, корпус распылителя и игла выполнены очень точно и притерты друг к другу. Они являются третьей прецизионной парой в магистрали высокого давления. Игла и корпус распылителя не подлежат разукомплектованию и подлежат замене только в комплекте.

На двигателях с неразделенными камерами сгорания устанавливают, как правило, многодырчатые форсунки. Так, на двигателях КамАЗ-740 устанавливается форсунки серии 33, на двигателях ЗИЛ-645 и ЯМЗ-240 – форсунки Б-2СБ, на двигателях ЯМЗ-238 – форсунки модели 80 (см. рисунок 2 внизу страницы).

К корпусу 7 форсунки накидной гайкой 3 притянут распылитель с иглой 2. Распылитель имеет четыре сопловых отверстия диаметром 0,3 мм. На иглу через штангу 13 давит пружина 12. Топливо от насоса подается в полость форсунки через штуцер 9, в котором установлен фильтр 10. Верхнее отверстие в корпусе служит для отвода в бак топлива, просочившегося через зазоры между иглой и распылителем. Штифты 4 и 6 определяют точное положение распылителя относительно корпуса и топливных каналов. Прокладками 11 регулируют натяжение пружины, которое определяет давление начала впрыска.

Форсунки устанавливают в специальные гнезда головки цилиндра и закрепляют скобами. Между корпусом форсунки и головкой блока размещается уплотнительная медная шайба (кольцо), которая надевается на корпус распылителя и вместе с форсункой аккуратно вставляется в гнездо головки. Такая шайба служит не только уплотнителем между форсункой и головкой, но и обеспечивает хороший теплоотвод от распылителя к головке цилиндров.

Уплотнительное кольцо 8 предохраняет полость клапанной крышки от попадания в нее пыли и влаги.

***

Устройство однодырчатой штифтовой форсунки

Однодырчатые форсунки иногда называют штифтовыми, поскольку конец ее иглы выполняется в виде штифта. Такие форсунки устанавливают, как правило, в дизелях с разделенными камерами сгорания. Конструкция распылителя таких форсунок обеспечивает объемно-пленочное смесеобразование, поскольку распыливание топлива более направленное, чем в многодырочных форсунках, и значительная часть топлива достигает стенок камер сгорания, образуя быстро испаряющуюся пленку.

Дизели с вихревыми (раздельными) камерами сгорания менее чувствительны к составу топлива и устойчивее работают в широком диапазоне частот вращения. Применяемые с ними форсунки рассчитаны на меньшее давление, следовательно, не требуют столь высокой точности изготовления, как форсунки для неразделенными камерами сгорания, а потому дешевле.

На рис. 1,в показан распылитель штифтовой однодырчатой форсунки. Такая форсунка устанавливается в вихревых камерах сгорания и имеет одно сопло. Конец иглы 2 выполнен в виде штифта 13 конусной формы, выступающего за пределы корпуса распылителя. Штифт служит для формирования факела топлива в виде конуса. Принцип работы однодырчатых форсунок не отличается от принципа работы многодырчатых форсунок.

Устройство некоторых типов форсунок, применяемых на автотракторных дизельных двигателях отечественного производства приведено на рисунке 2.

***

Трубопроводы высокого давления дизеля

Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Какие бывают топливные дизельные форсунки

06 июля 2018 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

форсунка — устройство, принцип работы и ремонт — dieselfors.ru

14.03.2017 / Roman / Блог

Насос-форсунка — гибридная система подачи топлива, соединившая в одном агрегате насос высокого давления и устройство впрыска.

Насос-форсунки расположены в головке блока цилиндров. Каждый цилиндр в системе оснащен персональной насос-форсункой.

Устройство насос-форсунки дизельного двигателя

Плунжер создает необходимое давление внутри инжектора. Специальные кулачки распределительного вала приводят плунжер в действие, воздействуя на него в определенные моменты времени.

Клапан управления отрывается и закрывается при движении плунжера, пропуская топливо из топливной магистрали в камеру высокого давления. Главной деталью клапана является игла распылителя, которая плотно прижимается пружиной распылителя отвечает за быстродействие всей системы.

Принцип работы топливных насос-форсунок

Давление в форсунке создается с помощью плунжера, под контролем электронного блока управления, который находится на корпусе насос-форсунки. Клапаны управления бывают электромагнитные и пьезоэлектрические. Пьезоэлектрические форсунки срабатывают в 4 раза быстрее, чем устройства с электромагнитным клапаном, и не допускают образования излишков топлива. Количество подаваемого топлива может достигать 10 порций за один такт, которые распределяются на три фазы:

Предварительный впрыск. Когда плунжер двигается вниз под действием специальных кулачков распределительного вала, топливно-воздушная смесь попадает в каналы форсунки, когда клапан закрывается горючее перестает поступать. Когда давление смеси достигает 13 мПа, распылитель преодолевает усилие пружины и подает горючую смесь в камеру сгорания. Предварительный впрыск помогает достигнуть плавного сгорания смеси на следующем этапе.
Основной впрыск. Плунжер опускается вниз, клапан управления закрывается и давление топлива увеличивается до 30 мПа. Распылитель пересиливает действие пружины и поднимается вверх. Горючее подается в камеру сгорания под большим напором, поэтому сжимается и сгорает эффективнее. Каждый раз сжатие сопровождается увеличением давления до максимального 220 мПа. Основной впрыск служит для качественного образования смеси горючего на разных режимах работы двигателя.
Дополнительный впрыск осуществляется при движении плунжера вниз для очистки сажевого фильтра от накопленной копоти.

Ремонт дизельных насос-форсунок

При нарушении нормальной работы иглы форсунки, система не закрывается вовремя и подача топлива не осуществляется в положенное время. Инжектор не справляется со своей задачей, двигатель работает резко и подаваемые на него нагрузки могут вывести его из строя. Чаще всего в форсунках засоряется распылитель, стираются резиновые прокладки.

Внимание! Подбирая ремонтный комплект для насос-форсунки, приобретайте детали одного производителя, соблюдая марку и модель. Использование прокладок, которые предназначены для форсунки другой марки, приведет к некорректной работе инжектора.

Любой ремонт форсунок или их полная замена требует начинается с демонтажа старых насос-форсунок.

Порядок действий при замене насос-форсунок

Сбросьте давление в топливной системе.
Открутите крепления с трубок высокого давления и снимите их.Важно! Пометьте, где стояла каждая трубка. Чтобы не запутаться во время установки форсунок обратно.
Используя удлиненные торцевые головки, отверните насос-форсунки.
Аккуратно покачайте инжектор в стороны, чтобы сохранить резьбу.
Осторожно удалите с форсунок уплотнительные шайбы. Нельзя выдалбливать их зубилом!
С помощью накидного ключа разберите распылитель.
Открутите и очистите накидную гайку.
Вытащите промежуточный корпус.
Очистите все металлические детали устройства.
Установите новый распылитель, если требуется. Закрутите накидную гайку.
Замените уплотнительные кольца и все детали из ремонтного комплекта.
Убедитесь, что все детали находятся на месте и в должном состоянии и установите восстановленную или новую форсунку на место.
Внимание! Запрещено ставить форсунки без уплотнительных шайб. Кроме уплотнения и герметизации, они выполняют теплоотводящую функцию. Без них система перегреется и выйдет из строя.
С небольшим усилием руками вкрутите форсунку на место. Если форсунка не вкручивается, прочистите резьбу.
Присоедините трубки высокого давления на свои места и закрепите их зажимами.
Выверните рукоятку ручной подкачки топлива и прокачайте до того момента, пока она не станет ходить туго. Заверните ее. Давление в системе создано, запустите двигатель.

Устройство и принцип действия системы с насос форсунками

Как уже говорит само название, насос-форсунка представляет собой впрыскивающий насос с узлом управления и форсунку в едином узле.

На каждый цилиндр двигателя приходится по насос-форсунке. Поэтому отсутствуют топливопроводы высокого давления, которые имеются на двигателе с ТНВД.

Как и ТНВД с форсунками, система впрыска с насос-форсунками выполняет следующие функции:

создает высокое давления для впрыска топлива
впрыскивает определенное количество топлива в определенный момент

Местонахождение:

Насос-форсунки расположены непосредственно в головке блока.

Крепление:

Насос-форсунки крепятся в головке блока. При установке насос-форсунок необходимо следить за правильным положением их.
Если насос-форсунка не стоит под прямым углом к головке блока, может ослабнуть крепежный болт. Вследствие этого возможно
повреждение как насос-форсунки, так и головки блока.

Устройство насос-форсунки

Привод

На распределительном валу имеется четыре кулачка для привода насос-форсунок. Посредством коромысел усилие передается на плунжеры насос форсунок.

Требования к процессам смесеобразования и сгорания

Обязательным условием эффективного сгорания является хорошее смесеобразование. Для этого топливо должно подаваться в цилиндр в нужном количестве, в нужный момент и под высоким давлением. Уже при незначительных отклонениях от требуемых параметров распыления топлива отмечается увеличение содержания вредных веществ в отработавших газах, повышение шумности процесса сгорания и увеличение расхода топлива. Важным моментом для процесса сгорания в дизельном двигателе является малая величина задержки самовоспламенения. Задержка самовоспламенения представляет собой промежуток времени между началом впрыска топлива и началом повышения давления в камере сгорания. Если в этот временной промежуток подается большое количество

топлива, то это ведет к резкому повышению давления в камере сгорания и, тем самым, к увеличению уровня шума процесса сгорания.

Предварительный впрыск

Для достижения максимально возможной плавности протекания процесса сгорания перед основным впрыском осуществляется
предварительный впрыск малого количества топлива под небольшим давлением. Благодаря сгоранию этого малого количества топлива в камере сгорания повышаются давление и температура. Вследствие этого происходит ускоренное самовоспламенение топлива, поданного в ходе основного впрыска. Предварительный впрыск и наличие паузы между предварительным и основным впрыском способствует тому, что давление в камере сгорания повышается не скачкообразно, а относительно равномерно. Вследствие этого достигается снижение шумности процесса сгорания и уменьшение эмиссии окислов азота.

Основной впрыск

При основном впрыске необходимо достичь хорошего смесеобразования для возможно полного сгорания топлива. Благодаря высокому давлению впрыска достигается очень тонкий распыл топлива, что позволяет получить весьма равномерную смесь топлива и воздуха. Полное сгорание топлива обеспечивает уменьшение выброса вредных веществ и повышение мощности двигателя.

Конец впрыска топлива

Для хорошей работы двигателя важно, чтобы в конце процесса впрыска давление впрыска резко упало, а игла распылителя быстро
возвратилась в исходное положение. При этом предотвращается попадание топлива в камеру сгорания под низким давлением и с
плохим распылом. Такое топливо сгорает не полностью, что ведет к увеличению токсичности выхлопа.

Процесс впрыска топлива, обеспечиваемой системой впрыска с применением насос- форсунок, с уменьшенным давлением при
предварительном впрыске, повышенном давлении и быстром протекании процесса основного впрыска способствует улучшению
показателей работы двигателя.

Заполнение камеры высокого давления

При процессе заполнения камеры высокого давления плунжер под действием пружины движется кверху, что ведет к увеличению объема камеры. Электромагнитный клапан управления насос-форсункой бездействует. Игла клапана находится в положении, открывающем путь топливу из питающей магистрали в камеру высокого давления. Топливо под давлением поступает из питающей магистрали в камеру высокого давления.

Процесс впрыска

Начало предварительного впрыска

Кулачок распределительного вала через коромысло поджимает плунжер книзу; плунжер, в свою очередь, отжимает топливо из камеры
высокого давления в питающую магистраль. Протекание процесса впрыска топлива происходит под управлением блока управления
двигателя через электромагнитный клапан. По сигналу от блока управления двигателем игла электромагнитного клапана прижимается
к седлу, перекрывая путь топливу из камеры высокого давления в питающую магистраль. Вследствие этого происходит повышение
давления в камере. Когда давление достигает 180 бар, оно становится выше, чем усилие пружины распылителя. Игла
распылителя приподнимается, и начинается предварительный впрыск.

Начало предварительного впрыска
Демпфирование хода иглы распылителя

В процессе предварительного впрыска ход иглы распылителя демпфируется гидравлическим буфером, что дает возможность точно дозировать количество впрыскиваемого топлива.

Это происходит таким образом:
на первой трети хода ничто не мешает ходу иглы. При этом в камеру сгорания предварительно впрыскивается топливо

Как только демпферный клапан начнет перемещаться по сверлению корпуса распылителя, топливо над иглой распылителя сможет поступать под давлением в зону размещения пружины только через зазор снизу демпферного клапана. Вследствие этого возникает
гидравлический буфер, который ограничивает ход иглы распылителя при предварительном впрыске.

Процесс впрыска

Конец предварительного впрыска

Непосредственно после открытия иглы форсунки заканчивается предварительный впрыск. Под действием увеличивающегося
давления перепускной клапан движется книзу, тем самым увеличивая объем камеры высокого давления. Вследствие этого давление
на короткое время падает, и игла форсунки закрывается. Предварительный впрыск закончился. Вследствие движения книзу перепускного клапана пружина распылителя сжимается сильнее. Поэтому для повторного открытия иглы форсунки при последующем основном впрыске необходимо давление топлива больше, чем при предварительном впрыске.

Процесс впрыска

Начало основного впрыска

Вскоре после запирания иглы распылителя давление в камере высокого давления опять поднимается. Электромагнитный клапан закрыт, и поршень насос-форсунки движется вниз. Когда давление достигает примерно 300 бар, оно становится больше, чем давление
пружины распылителя. Игла распылителя снова поднимается, и в камеру сгорания впрыскивается основная порция топлива.
Давление при этом поднимается до 2050 бар, поскольку в камере высокого давления сжимается больше топлива, чем может его выйти
через распылитель. При достижении двигателем максимальной мощности, а также при наибольшем крутящем моменте и одновременно
самым большом количестве впрыскиваемого топлива давление максимально.

Процесс впрыска

Конец основного впрыска

Конец впрыска наступает, когда с блока управления двигателя перестает поступать сигнал на электромагнитный клапан.
При этом игла клапана под действием пружины отходит от седла, и сжимаемое плунжером топливо может поступать в питающую
магистраль. Давление топлива падает. Игла распылителя закрывается, и перепускной клапан под действием пружины распылителя
возвращается в исходное положение. Основной впрыск закончился.

Схема топливного контура

Топливо засасывается механическим топливным насосом через фильтр из топливного бака и подается по питающей магистрали в головке блока к насос-форсункам. Избыточное топливо подается обратно в топливный бак через сливную магистраль в головке блока, датчик температуры топлива и охладитель топлива.

Охладитель топлива охлаждает сливаемое топливо для предупреждения попадания в топливный бак слишком горячего топлива.
Датчик температуры топлива определяет температуру топлива в сливной магистрали и посылает соответствующий сигнал блоку управления двигателю
Ограничительный клапан поддерживает давление в сливной магистрали на уровне 1 бар. Благодаря этому достигается постоянство давления топлива на игле электромагнитного клапана.
Байпас Если в топливной системе имеется воздух, к примеру при выработанном топливном баке, ограничительный клапан остается закрытым. Воздух выжимается поступающим топливом из системы
Головка блока
Магистрали. Через дроссельное отверстие отводятся пары топлива, которые могут быть в питающей магистрали
Топливный насос подает топливо из топливного бака через фильтр к насос-форсункам
Сетка-фильтр улавливает пузырьки воздуха и газа в питающей магистрали. Затем они отводятся через дроссельное отверстие и сливную магистраль
Ограничительный клапан регулирует давление топлива в питающей магистрали. При давлении топлива более 7,5 бар клапан открывается, и топливо направляется в зону всасывания топливного насоса
Обратный клапан предотвращает слив топлива от топливного насоса в топливный бак при остановке двигателя (давление открытия топлива 0,2 бар)
Топливный фильтр защищает топливный контур от загрязнения и попадания в него инородных частиц и воды
Топливный бак

Топливный насос расположен непосредственно за вакуумным насосом на головке блока цилиндров. Топливный насос подает топливо из бака к насос- форсункам. Оба насоса имеют общий привод от распределительного вала и поэтому обозначаются как единый тандемный насос.

Устройство форсунки дизельного двигателя

Дизельные форсунки: особенности конструкции

механические;
электромеханические;

Принцип работы механической форсунки

распылитель с возможностью перекрытия каналов;
распылитель с перекрываемым объемом;

Инжектор с двумя пружинами

Электромеханическая дизельная форсунка

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.

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

Устройство автомобилей

К форсункам предъявляются следующие очень жесткие требования:

оптимальная дисперсность, т. е. высокая степень дробления капель топлива, так как чем меньше капли, тем больше их суммарная поверхность, быстрее происходит нагрев и сгорание топлива, но при этом уменьшается длина факела;
обеспечение такой скорости струи топлива, чтобы оно достигало краев камеры сгорания, поэтому капли не должны быть слишком мелкими – средний размер капель (с учетом требования по первому пункту) – 30…50 мкм;
распределение впрыскиваемого топлива по всему объему камеры сгорания;
резкое начало впрыска и его прекращение.

***

История изобретения форсунки

***

Принцип действия многодырчатой форсунки

Подъем иглы ограничен упором ее верхних заплечиков в корпус 5 форсунки и составляет 0,2…0,25 мм.

Уплотнительное кольцо 8 предохраняет полость клапанной крышки от попадания в нее пыли и влаги.

***

Устройство однодырчатой штифтовой форсунки

***

Трубопроводы высокого давления дизеля

Главная страница

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Устройство топливной форсунки дизельного двигателя

С момента появления дизельные двигатели постоянно совершенствовались.

Если первые силовые установки на дизельном топливе отличались повышенной вибрацией и значительной шумностью, современные аналоги практически сравнялись по своим характеристикам с традиционно тихими бензиновыми моторами.

См. также нашу статью Устройство и принцип работы дизельного двигателя.

Такой результат стал возможен благодаря внедрению принципиально иной технологии подачи горючего в камеру сгорания силовой установки. Специальные насос-форсунки осуществляют дозированную подачу дизельного топлива, обеспечивают плавность и экономичность работы мотора. Рассмотрим устройство топливной форсунки дизельного двигателя, а также принцип её работы.

Значение топливной форсунки для дизельного мотора

В современных дизельных моторах топливная форсунка является важнейшим элементом подачи горючего в камеру сгорания каждого цилиндра силовой установки. В зависимости от используемой системы управления впрыском топлива насос-форсунки могут отличаться по модели, форме, размеру и способу управления.

С одной стороны, использование топливных форсунок позволило существенно повысить эффективность сгорания дизельного топлива. Достоинством новой технологии стала оптимизация расхода горючего, увеличение мощности силовой установки, снижение шумности работы и уменьшение уровня вредных веществ в отработанных газах.

С другой стороны, повысились требования к качеству дизельного топлива. Дело в том, что топливная форсунка сильно подвержена загрязнению от различных примесей в низкокачественном топливе. Восстановление работоспособности или ремонт насос-форсунки обходятся недешево.

Несмотря на это благодаря топливным форсункам современные дизельные двигатели стали экономными и выгодными с точки зрения эксплуатации, особенно если речь идет о поездках на дальние расстояния. Благодаря централизации подачи и распределения горючего работа силовой установки стала более эффективной и надежной.

В своей работе топливная форсунка сочетает множество разнообразных технологий. Устройство помещено в индивидуальный защитный цилиндр, который нивелирует воздействие негативных внешних факторов. Далее приведены основные компоненты дизельной насос-форсунки и выполняемые ими функции:

Плунжер – обеспечивает нагнетание давления внутри форсунки до рабочего уровня;
Управляющий клапан – точно регулирует поступление топливной смеси и ее впрыск в камеру сгорания;
Игла распылителя – обеспечивает распыление дизельного топлива под высоким давлением в камере сгорания;
Пружина распылителя – надежно фиксирует иглу распылителя в необходимом положении;
Блок управления – непрерывно контролирует работу топливной форсунки в автоматическом режиме.

Поступление и распределение дизельного горючего в форсунке осуществляется в 3 этапа:

Предварительный впрыск. Кулачок распределительного вала передает механическое усилие на коромысло и увлекает плунжер вниз. Происходит перемещение топливно-воздушной смеси по каналам форсунки, после чего её поступление временно приостанавливается. В замкнутом пространстве устройства образуется область высокого давления до 13 МПа. Под его воздействием игла преодолевает сопротивление пружины и выполняет предварительную подачу горючего. После открытия входного клапана и поступления топливной смеси в магистраль происходит снижение давления.

Основной впрыск. Начинается после опускания плунжера форсунки. Входной клапан закрывается, что приводит к стремительному увеличению давления до 30 МПа. После достижения рабочего давления игла поднимается и впрыскивает топливно-воздушную смесь в камеру сгорания. Максимальный объем впрыскиваемого горючего соответствует предельной мощности двигателя. При этом расход топлива существенно возрастает по сравнению с обычным ритмом работы силовой установки.

Дополнительный впрыск. Требуется для очистки сажевого фильтра, отвода копоти и других загрязнений.

Как видим, устройство топливной форсунки дизельного двигателя достаточно сложное, поэтому для её ремонта требуется специальное профессиональное оборудование. Неквалифицированное обслуживание в большинстве случаев оборачивается полной потерей работоспособности устройства.

Впрочем, современные топливные форсунки – это достаточно надежные устройства, которые практически не нуждаются во вмешательстве извне. Единственным условием для бесперебойной работы является качество дизельного топлива, в противном случае происходит загрязнение и снижается эффективность работы.

Топливная форсунка. Назначение, устройство, принцип работы

Форсунка — это элемент системы впрыска, предназначенный для дозированной подачи топлива, его распыления в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси.

Форсунки используются 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:

электромагнитные форсунки
электрогидравлические форсунки
пьезоэлектрические

Общий вид форсунки системы «коммон рейл» фирмы «Бош» показан на рисунке.

Рис. Разрез электрогидравлической форсунки фирмы Бош: 1 – отводящий дроссель; 2 – игла; 3 – распылитель; 4 – пружина запирания иглы; 5 – поршень управляющего клапана; 6 – втулка поршня; 7 – подводящий дроссель; 8 – шариковый управляющий клапан; 9 – шток; 10 – якорь; 11 – электромагнит; 12 – пружина клапана

Форсунка состоит из:

электромагнита 11
якоря электромагнита 10
маленького шарикового управляющего клапана 8
запорной иглы 2
распылителя 3
поршня управляющего клапана 5
подпружиненного штока 9

Шарик клапана прижимается к седлу с усилием пружины и электромагнита. Сила пружины рассчитана на давление до 100 кг/см2, что значительно ниже давления в линии высокого давления (250…1800 кг/см2), поэтому только при приложении усилия электромагнита шариковый клапан не отойдет от седла, отделяя аккумулятор от линии слива. Игла распылителя форсунки в нерабочем состоянии прижимается к седлу пружиной распылителя – это предотвращает попадание воздуха в форсунку при пуске двигателя.

В отличие от бензиновых электромеханических форсунок, в форсунках «Коммон Рейл» электромагнит при давлении 1350 … 1800 кгс/см2 не в состоянии поднять запорную иглу, поэтому используется принцип гидроусиления.

Рис. Принцип действия электрогидравлической форсунки: а – форсунка в закрытом состоянии; b – форсунка в открытом состоянии; c – фаза закрытия форсунки

При создании давления в аккумуляторе, оно действует как на конусную поверхность иглы, так и на поршень управляющего клапана 5. Поскольку площадь рабочей поверхности поршня на 50% больше площади конусной поверхности иглы, игла распылителя продолжает прижиматься к седлу.

При подаче напряжения от блока управления на электромагнит 11, шток 9 якоря штока поднимается и открывается шариковый управляющий клапан 8. Давление в камере управления 7 падает в результате открытия дроссельного отверстия и топливо пропускается из зоны над поршнем управляющего клапана в зону слива. Давление на поршень управляющего клапана падает, так как подводящее дроссельное отверстие управляющего клапана имеет меньшее сечение чем отводящее. Запорная игла 2 при этом под действием высокого давления в кармане распылителя 3 открывается. Количество подаваемого топлива зависит от времени подачи напряжения в электромагнит 11, а значит от времени открытия шарикового управляющего клапана 8. При прекращении подачи напряжения на электромагнит 11, якорь под действием пружины опускается вниз, при этом шариковый управляющий клапан закрывается, давление в камере управления восстанавливается через специальный жиклер. Под действием давления топлива на поршень управляющего клапана 5, имеющего диаметр больше диаметра иглы, последняя закрывается.

На входе топлива в форсунку установлен аварийный ограничитель подачи топлива. Он предотвращает опорожнение аккумулятора через форсунку с зависшей иглой или клапаном управления, а также повреждение соответствующего цилиндра дизеля. В нем используется принцип возникновения разницы давлений по обе стороны от клапана 1 при прохождении топлива через его жиклеры 2. Сечение жиклеров, затяжка пружины 3 и диаметр клапана подобраны по максимальной продолжительности и расходу, т.е. подаче топлива.

Рис. Аварийный ограничитель подачи топлива через форсунку

В системах «коммон рейл» первых поколений общее количество горючей смеси, впрыскиваемой в цилиндр, разделялось на предварительное и основное. Однако более гармоничной является такая схема сгорания, когда во время одного рабочего такта горючая смесь будет разделена на возможно большее количество частей. До сих пор добиться этого было невозможно по причине инерционности традиционных форсунок с электромагнитным управлением.

Одним из путей совершенствования системы «коммон рейл» является увеличение быстродействия открытия форсунки. Минимальное время открытия форсунки для электромагнита с подвижным сердечником составляет 0,5 мс, что не позволяет оперативно изменять подачу топлива. Для более быстрого срабатывания форсунки в настоящее время применяется пьезокерамическая форсунка, которая работает вчетверо быстрее.

Известно, что при подаче электрического напряжения на пьезокерамическую пластинку она на несколько микрон изменяет свою толщину.

Пьезоэлемент, являющийся исполнительным элементом форсунки, представляет собой параллелепипед длиной 30…40 мм, состоящий из спеченных между собой 300 керамических пластинок (кристаллов), расширяющийся на 80 мкм всего за 0,1 мс, чего достаточно чтобы воздействовать на иглу форсунки с усилием 6300 Н. При этом для управления пьезоэлементом используют напряжение бортовой сети автомобиля.

Рис. Пьезоэлемент

Для усиления пьезоэффекта в керамику добавляют палладиум и цирконий. Пьезоэлемент потребляет энергию только при подаче напряжения и регенерирует ее при выключении напряжения, таким образом, являясь регенератором энергии.

Использование пьезоэлемента, кроме быстроты срабатывания, обеспечивает большую силу открытия клапана сброса давления над иглой форсунки и высокую точность хода для быстрого сброса давления подачи топлива.

Электрогидравлическая форсунка с пьезоэлементом показана на. Основными составляющими форсунки являются модуль исполнительного элемента, состоящего из пьезоэлектрического элемента и его составляющих, модуль плунжера, состоящего из поршней, амортизатора давления и пружины, клапан переключения, игла. Для окончательной очистки топлива применяется специальный стержневой фильтр.

Рис. Разрез пьезоэлектрогидравлической форсунки: 1 – патрубок рециркуляции; 2 – электрический разъем; 3 – стержневой фильтр; 4 – корпус форсунки; 5 – пьезоэлектричесий элемент; 6 – сопряженный поршень; 7 – поршень клапана; 8 – клапан переключения; 9 – игла форсунки; 10 – амортизатор давления

Увеличение длины модуля исполнительного элемента преобразуется модулем соединителя в гидравлическое давление и перемещение, воздействующие на клапан переключения. Модуль плунжера действует как гидравлический цилиндр. На него постоянно воздействует давление подачи топлива 10 кгс/ см2 через редукционный клапан в обратной магистрали.

Топливо выполняет роль амортизатора давления между плунжером соединителя выпускного дросселя 8 и плунжером клапана 5 в модуле плунжера. Из пустого закрытого инжектора (присутствует воздух) воздух удаляется при стартерном пуске двигателя (с частотой вращения вала стартера). Помимо этого, инжектор наполняется топливом, подаваемым погруженным в топливном баке насосом, проходящим через управляемый обратный клапан против направления потока топлива.

Клапан переключения состоит из пластины клапана, плунжера клапана 5, пружины клапана и пластины дросселя 3. Топливо под давлением протекает через впускной дроссель 4 в пластине дросселя к игле форсунки и в камеру над иглой форсунки. Благодаря этому происходит выравнивание давления над и под иглой форсунки. Игла форсунки удерживается в закрытом положении силой пружины форсунки. При нажиме плунжера клапана 5 открывается канал выпускного дросселя и топливо под давлением вытекает через выпускной дроссель 8 большего размера, расположенный над иглой форсунки. Топливо под давлением поднимает иглу форсунки, в результате чего происходит впрыск. Благодаря быстрым командам на переключение пьезо-электрического элемента за один рабочий такт друг за другом производятся несколько впрысков.

Рис. Принцип работы пьезофорсунки: 1 – игла форсунки; 2 – пружина форсунки; 3 – пластина дросселя; 4 — впускной дроссель; 5 – плунжер клапана; 6 – линия высокого давления; 7 – соединительный элемент; 8 – выпускной дроссель; а – форсунка закрыта; б — форсунка открыта

Из-за особенностей процесса сгорания, присущих дизельным двигателям с турбонаддувом, для уменьшения шума и снижения выброса оксидов азота в цилиндры двигателя перед впрыском основной дозы топлива подается небольшая капля топлива (1…2 мм3) «пилотный впрыск», которая плавно перетекает в распыление остальной части топлива. Предварительный впрыск позволяет топливу воспламеняться быстрее. Давление и температура при этом возрастают медленнее чем при обычном впрыске, что уменьшает «жесткость» работы двигателя и его шум с одновременным снижением выбросов окислов азота. Характер процесса двойного впрыска показан на рисунке:

Рис. График процесса двойного впрыска и характер распыления топлива

При холодном двигателе и в режиме, приближенном к холостому ходу, происходит два предварительных впрыска. При увеличении нагрузки предварительные впрыски один за одним прекращаются, пока при полной нагрузке двигатель не перейдет в режим основного впрыска. Оба дополнительных впрыска необходимы для регенерации сажевого фильтра.

Благодаря тому, что пьезофорсунки имеют намного меньшее время срабатывания, чем традиционные электромагнитные, стало возможным разделение горючей смеси на несколько отдельных микродоз: после многократных предварительных впрыскиваний очень небольших количеств горючей смеси следуют либо основное впрыскивание, либо при необходимости многие так называемые «послевпрыскивания».

Рис. Характер протекания процесса многоступенчатого впрыска

Время между предварительным впрыскиванием и основным впрыскиванием составляет 100 мс. Объем топлива, попадающего в цилиндр в момент каждого предварительного впрыскивания, составляет 1,5 мм3. Это делается для равномерного распределения давления в камере сгорания и, соответственно, уменьшения шума, создаваемого в процессе сгорания. После впрыскивания, в свою очередь, служат для снижения токсичности отработавших газов. Если в конце цикла сгорания произвести еще одно впрыскивание в цилиндр, то оставшиеся частицы сгорают лучше. Кроме того, в случае, когда во впускной системе установлен фильтр для улавливания несгоревших частиц, такая технология за счет высокой температуры способствует его очистке. Это особенно актуально для двигателей с большим рабочим объемом.

Более того, сейчас стало возможным использовать до семи тактов впрыска вместо трех за один рабочий процесс. Благодаря этому появляются новые возможности для увеличения номинальной мощности двигателя и еще более точного контроля за составом отработавших газов.

Новое поколение форсунок позволяет регулировать не только количество впрыска по времени и его фазы, но и управлять подъемом иглы, что позволяет более четко управлять процессом впрыска.

В настоящее время производители дизельной топливной аппаратуры, например фирма Бош, разработала системы Common Rail с давлением впрыска до 2500 кгс/см2. В этих системах форсунка отличается от традиционной тем, что максимальное давление создается не гидроаккумуляторе, а в самой форсунке. Она снабжена миниатюрным гидроусилителем давления и двумя электромагнитными клапанами, позволяющими варьировать момент впрыска и количество топлива в пределах одного рабочего цикла. Таким образом, здесь совмещены принципы работы Common Rail и форсунки.

Другим направлением форсунок фирмы Bosch является устройство в форсунках небольшого напорного резервуара, сокращающего обратный ход к циклу низкого давления. Это позволяет увеличить давление впрыска и КПД системы.

Форсунки с повышенным давлением впрыска соответствуют нормам Евро-6.

Где в автомобиле находятся форсунки?

Тип впрыска топлива	Расположение форсунок
Центральный впрыск	Одна или две форсунки располагаются во впускном трубопроводе перед дроссельной заслонкой. Таким образом, форсунка заменяет устаревшую технологию – карбюратор.
Распределенный впрыск	Для каждого цилиндра установлена своя форсунка, которая осуществляет впрыск топлива во впускной трубопровод цилиндра. Форсунка располагается у основания впускного трубопровода
Непосредственный впрыск	Форсунки располагаются в верхней части стенок цилиндра и впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания.

Видео-урок: Система питания дизеля

Принцип работы форсунки

Форсунка (другое название — инжектор), являясь конструктивным элементом системы впрыска, предназначена для дозированной подачи топлива, его распыления в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси.
Форсунка используется в системах впрыска как бензиновых, так и дизельных двигателей. На современных двигателях устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.
В зависимости от способа осуществления впрыска различают следующие виды форсунок:
электромагнитная;
электрогидравлическая;
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.

Схема электромагнитной форсунки

1 сетчатый фильтр
2 электрический разъем
3 пружина
4 обмотка возбуждения
5 якорь электромагнита
6 корпус форсунки
7 игла форсунки
8 уплотнение
9сопло форсунки

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.

Схема электрогидравлической форсунки

1 сопло форсунки
2 пружина
3 камера управления
4 сливной дроссель
5 якорь электромагнита
6 сливной канал
7 электрический разъем
8 обмотка возбуждения
9 штуцер подвода топлива
10 впускной дроссель
11 поршень

12игла форсунки

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;
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.

Схема пьезоэлектрической форсунки

1 игла форсунки
2 уплотнение
3 пружина иглы
4 блок дросселей
5 переключающий клапан
6 пружина клапана
7 поршень клапана
8 поршень толкателя
9 пьезоэлемент
10 сливной канал
11 сетчатый фильтр
12 электрический разъем
13 нагнетательный канал

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.

форсунки common rail

Форсунки common rail, которые начали устанавливаться на дизельные иномарки ещё с 90-х годов прошлого века, заменили со временем более простые механические дизельные форсунки, срабатываемые от давления топлива. И сейчас под капотом почти любой дизельной иномарки (кроме более старых машин) установлены форсунки такого типа. В этой статье будет подробно описан принцип работы и устройство современных дизельных форсунок системы common rail, какие они бывают и другие нюансы.

Для начала следует сказать, что инженеры многих автомобильных держав ещё в 70 годах начали разрабатывать форсунки подобного типа, причём довольно успешные работы проводились и в Советском Союзе. Но первые промышленные образцы, которые удалось поставить на поток примерно в 1997 году, удалось разработать фирме «Robert Bosch», причём совместно с фирмами GmbH, Elasis и Fiat.

Если быть точным, то форсунки для дизелей с системой common rail бывают двух основных типов: электро-гидравлические и пьезо-электрические. Оба типа применяются на современных дизелях и оба типа форсунок будут подробно описаны ниже.

Устройство и принцип работы форсунки common rail.

Устройство электро-гидравлической форсунки показано на рисунке 1. Из топливной рампы (рейки) дизельное топливо поступает по трубопроводу высокого давления в форсунку через входной штуцер 4. Затем через канал 10 и жиклер 7 топливо поступает в так называемую камеру гидро-управления 8. Эта камера соединяется с линией обратки через жиклер 6, который открывается и закрывается с помощью селеноидного электро-клапана.

Рис. 1 — электро- гидравлическая форсунка . А — форсунка закрыта, Б — форсунка открыта (впрыск). 1 — сливной канал обратки, 2 — клемма (электроразъём), 3 — электромагнитный клапан (селеноид), 4 — впускной канал (штуцер трубопровода высокого давления), 5 — шариковый клапан, 6 — жиклер, 7 — жиклер впускного канала, 8 — гидрокамера, 9 — плунжер, 10 — топливный канал, 11 — запорная игла форсунки.

Если жиклер 6 перекрыт, то силы давления топлива, которые воздействуют на управляющий плунжер 9, гораздо больше силы давления, приложенного к конусу в средней части запорной иглы 11 (давление давит на иглу снизу, и стремиться приподнять её, но это давление пока меньше давления, воздействующего сверху на плунжер 9 и иглу 11). От этого запорный конус иглы достаточно плотно прижат к своему седлу и надёжно перекрывает поступление топлива, находящегося под большим давлением, в камеру сгорания двигателя.

Но когда подаётся электро-сигнал на управляющий селеноид электроклапана, жиклер 6 тут же открывается, при этом давление в камере гидро-управления мгновенно снижается и сила давления топлива, давящая на плунжер 9 сверху тоже снижается. И теперь сила давления, действующая на плунжер 9 сверху, становится меньше, чем сила давления топлива, воздействующего на запорную иглу снизу.

При этом сила давления, действующего на запорную иглу снизу, ещё и преодолевает сопротивление пружины, указанной красной стрелкой на рисунке 1 а. А значит в этот момент конус иглы отделяется от своего седла и топливо впрыскивается в камеру сгорания двигателя.

Описанное выше воздействие на запорную иглу форсунки, с помощью разности давления (так называемая мультипликаторная система, работающая с помощью управляющей дозы топлива), позволяет мгновенно воздействовать на иглу, очень быстро отрывая конус иглы от её седла, для возникновения впрыска топлива, что невозможно было бы сделать с помощью прямого воздействия электрического клапана на иглу (селеноид электроклапана срабатывает гораздо медленнее).

При этом так называемая управляющая доза топлива, с помощью которой игла открывается мгновенно, не впрыскивается в камеру сгорания, а направляется обратно, через жиклер 6 гидро-управляющей камеры в трубопровод обратки (указан белой стрелкой) и далее в топливный бак.

Теперь немного опишу работу форсунки common rail в процессе четырёх этапов её работы.

Исходное состояние, когда форсунка закрыта с приложенным высоким давлением от рампы — это первый этап работы.
Затем второй этап, когда форсунка открывается и происходит начало впрыска.
Третий этап, когда форсунка полностью открыта (запорная игла приподнята над отверстиями распылителя).
Ну и четвёртый этап, когда конус запорной иглы садится на своё место в седле и игла перекрывает отверстия распылителя, то есть форсунка закрывается (конец впрыска).
Эти четыре рабочих этапа являются результатом действия сил давления, приложенных к внутренним деталям форсунки.

А теперь все эти 4 этапа поподробнее, в процессе работы форсунки:

При исходном состоянии форсунка закрыта (смотрите рисунок А), то есть её запорный конус плотно прижат к своему седлу ещё и с помощью пружины и перекрывает поток топлива в камеру сгорания (разумеется впрыск невозможен). При этом дизельное топливо из топливной рампы по трубопроводу высокого давления при давлении примерно не менее 300 кг/см² поступает через входной штуцер 4 и полость указанную чёрной стрелкой во внутрь форсунки.

В определённый нужный момент впрыска топлива, от ЭБУ на селеноид 3 поступает импульс напряжения, при этом электро-магнитный клапан открывается (см. рисунок Б), шарик 5 тоже приподнимается над выходным отверстием и открывает выход топливу, ну и топливо начинает стравливаться в обратку (по белой стрелке на рисунке).

От этого давление топлива в управляющей камере снижается, а давление топлива, давящее на иглу снизу увеличивается и преодолевая усилие пружины, давление приподнимает иглу, отрывая её конус от седла распылителя и открывая распыляющее отверстие распылителя для впрыска топлива в камеру сгорания дизельного двигателя, под давлением, практически равным давлению в топливной рейке (рампе).

Как только ЭБУ отключит управляющее напряжение от клеммы 2 селеноида электро-клапана, он тут же закрывается и давление в камере управления тут же увеличивается, от давления создаваемого в рампе и поступающего по трубопроводу высокого давления в форсунку, и опять создаётся внутреннее давление, давящее на плунжер 9 сверху через жиклер 7.

И соответственно плунжер давит на иглу сверху, и совместно с пружиной плотно прижимает запорный конус иглы к своему седлу, перекрывая отверстие распылителя. И далее всё повторяется, когда ЭБУ опять в нужный момент подаст управляющее напряжение (импульс) на клемму 2 селеноида электро-клапана форсунки. Если внутреннее давление внутри форсунки отсутствует, то игла запирает отверстие распылителя только от воздействия запорной пружины (указана красной стрелкой на рисунке).

Ремонт и доступность запчастей для электро-гидравлических форсунок гораздо проще, чем ремонт пьезо-форсунок, которые будут описаны ниже. И технические возможности многих специализированных центров в крупных городах, позволяют восстановить практически все электро-гидравлические форсунки от известной фирмы «Bosch», чуть сложнее с запчастями для фирмы «Delphi» (новые корпуса форсунок, наконечники, запорные клапаны, катушки селеноидов порой очень трудно найти для этой фирмы, но в крупных городах или через интернет сейчас уже всё возможно).

Ну, а оригинальные запчасти для форсунок японской фирмы «Denso»найти нереально (хотя постепенно интернет налаживает ситуацию), ну разве что подделки от какой то азиатской фирмы. Сколько проработают такие запчасти неизвестно. Стоимость ремонта естественно зависит от региона, где находится СТО, а так же от количества заменяемых деталей, ну и от производителя этих деталей и самой форсунки. И разумеется, чем больше изношенных деталей заменено, тем дороже ремонт форсунки, поэтому точную цифру не берусь озвучивать.

Потолок ремонта бошевских форсунок составляет примерно сто пятьдесят $, а максимальная стоимость ремонта форсунок «Denso» или «Delphi обойдётся примерно на сотню $ дороже (на «Denso» в большинстве случаев будут установлены неоригинальные запчасти).

Надеюсь устройство и принцип работы электро-гидравлической форсунки common rail понятно новичкам, и ниже будет описан второй тип форсунки, которая называется пьезо-электрической.

Устройство пьезо-электрической форсунки показано на рисунке 2. Пьезо-форсунки сейчас являются более совершенными форсунками современных дизельных автомобилей с системой common rail. Причём пьезоэффект заключается в изменении длины пьезокристалла, под действием напряжения, поступающего из блока управления.

Форсунка пьезо-гидравлическая 1 — игла форсунки, 2 — уплотнение, 3 — пружина иглы, 4 — блок дросселей, 5 — переключающий клапан, 6 — пружина клапана, 7 -поршень клапана, 8 — поршень толкателя, 9 — пьезоэлемент, 10 — сливной канал, 11 — сетчатый фильтр 12 — электрический разъем, 13 — нагнетательный канал.

И пьезоэлемент таких форсунок срабатывает примерно в четыре раза быстрее, чем электромагнитный клапан вышеописанных электро-гидравлических форсунок. Это основное преимущество даёт возможность осуществлять многократный впрыск топлива за один цикл работы форсунки и это позволяет более точно дозировать порцию впрыскиваемого в камеру сгорания топлива.

Но принцип работы у пьезо-форсунки также основан на гидравлической системе, то есть от действия стравливания и уменьшения давления топлива над запорной иглой, но об этом подробнее ниже. Когда на клемму 12 пьезо-форсунки не подаётся электрическое напряжение, запорная игла своим конусом перекрывает отверстия распылителя за счёт высокого давления топлива, воздействующего на поршень (а так же от воздействия запорной пружины 3, которая давит на иглу даже когда нет давления топлива в системе).

Когда необходимо произвести впрыск топлива, в нужный момент от ЭБУ на клемму 12 пьезоэлемента 9 подаётся напряжение, от которого увеличивается длина пьезокристала и он начинает давить на поршень толкателя 8, а тот в свою очередь давит и открывает переключающий клапан 5, и через этот уже открытый клапан, дизельное топливо начинает поступать в топливо-провод обратки (сливного канала 10).

При этом давление топлива, давящее сверху на запорную иглу 1 ощутимо снижается, и от этого давление топлива, давящее на иглу снизу, уже способно приподнять иглу и открыть отверстия распылителя для осуществления впрыска. Причём количество впрыскиваемого в камеру сгорания дизельного топлива зависит от длительности воздействия напряжения на пьезоэлемент форсунки (длительность определяется ЭБУ), а также зависит от созданного давления в топливной рейке (рампе) топливной системы современного дизеля.

Плюсы пьезо-форсунок были описаны выше, а основной их минус это то, что полноценный их ремонт нереален (особенно форсунок от фирм «Denso», «Bosch» и фирмы «Delphi»). С электро-гидравлическими форсунками этих фирм и с запчастями для них гораздо проще, чем с пьезо-форсунками. Чуть проще с запчастями для некоторых пьезо-форсунок от фирмы Siemens (сейчас Continental).

Можно конечно частично восстановить их работоспособность и устранить последствия нашего ужасного топлива, сняв наконечники и промыв их на ульразвуковом стенде. Ну и затем проверить работу форсунок на специальном диагностическом стенде, если отвезти их в какой нибудь специализированный центр.

Мы рассмотрели оба типа форсунок common rail, их устройство и принцип работы, а также основные плюсы и минусы форсунок каждого типа. И теперь перейдём более подробно к их производителям, которые немного были описаны выше.

Производители форсунок common rail и их ремонтопригодность.

Bosch, Delphi, Continental (бывший Siemens) и Denso — четвёрка мировых производителей форсунок для современных дизелей с системой common rail.

Всем известный Bosch является пионером производства форсунок ещё со времён первых дизельных двигателей и аппаратуры к ним и несомненно является лидером в этой области, в том числе и в производстве самых современных форсунок common rail.

К тому же с ремонтом электро-гидравлических форсунок этой знаменитой фирмы способны справиться практически все СТО, да и с запчастями проблем нет. А вот пьезо-электрические форсунки этой фирмы в большинстве случаев неремонтопригодны (ну только лишь восстановить ультразвуком их наконечники, как было описано выше, способны проработать примерно 200 тысяч, а новые можно найти примерно за 300$).

Разобрать и восстановить работоспособность электро-гидравлической бошевской форсунки для грамотного специалиста проблем не составляет (если хотите стать таким и зарабатывать приличные деньги, то кликайте на баннер под этой статьёй), а переборка и проверка форсунок на диагностическом стенде может потребоваться после двухсот тысяч км пробега, при более менее нормальном топливе. А на качественном европейском топливе бошевские форсунки способны проработать до 500 тысяч км. Стоимость ремонта, как было сказано выше, в пределах 150$.

Японская корпорация Denso производит самые качественные форсунки common rail. К тому же нехватка запасных частей для форсунок этой японской фирмы постепенно уходит в прошлое и в крупных городах уже можно купить практически все нужные запчасти. Ремонт и проверка на диагностическом стенде в специализированном центре может обойтись примерно в 150$, но ведь это дешевле, чем покупать новую форсунку за 400 — 450$ (может быть и дороже у некоторых «дилеров» где нибудь в глубинке).

Что касается восстановления пьезо-электрических форсунок фирмы Denso, то они как и бошевские неразборные и ремонту не подлежат. Но пьезо-электрические форсунки этой фирмы достаточно надёжные (способны проработать до 500 тысяч на европейском топливе и до 200 тысяч на нашем), и применяются они как правило на некоторых престижных автомобилях, таких как Лексус (ну и на некоторых джипах Таёта).

Ну а если возникнет необходимость заменить пьезоэлектрические форсунки на вашей машине (например после определённого пробега) то придётся потратиться на 2000 зелёных денег, так как цена новой форсунки примерно 500$. Ну а если ваш дизельный двигатель имеет не 4 цилиндра, а больше (например если под капотом вашей машины живёт шести, или восьми цилиндровый V-твин, то придётся потратиться в два раза больше. Поэтому если надумаете покупать себе машину с многоцилиндровым двигателем, то приобретайте дизельную иномарку с электрогидравлическими форсунками, ремонт которых обойдётся гораздо дешевле (примерно 150$ за шт).

Производитель форсунок фирма Delphi так же выпускает качественные изделия, но форсунки этой фирмы как правило более чувствительны к качеству дизельного топлива и поэтому их ресурс на нашем топливе меньше, чем у форсунок того же Боша (примерно 150 тыс.км.).

Ну а что касается стоимости ремонта, то восстановление и проверка на стенде электро-гидравлической форсунки этой фирмы обойдётся чуть дороже, чем ремонт форсунок вышеописанных фирм, примерно 200$ (из-за необходимости прошивки кода, при замене нового распылителя).

Но разумеется цена может быть и другой, в зависимости от региона и крутизны СТО. Однако сейчас возможно найти новую форсунку примерно за 250 — 270$, а значит для многих гаражных мастеров есть смысл купить и установить новую форсунку, чем заморачиваться с ремонтом бэушной форсункой этой фирмы.

Что касается пьезоэлектрических форсунок этой фирмы, то распространены они мало (появились на некоторых Мерседесах, например Mерседес E250 CDI), но при их дебюте в 2009 году из-за них часто появлялись перебои в работе дизеля и в последствии они были усовершенствованы. Насчёт ремонтопригодности пьезо-форсунок этой фирмы, впрочем как и других фирм, говорить не приходится в виду их не разборной конструкции. Немного продлить ресурс поможет очистка распылителей в ультразвуковом стенде.

Производитель форсунок Continental (бывший Siemens), так же производит достаточно долговечные форсунки (пробег достигает 200 тысяч, а на европейском топливе разумеется ещё больше), как электрогидравлические, так и пьезоэлектрические.

Даже электрогидравлические форсунки этой фирмы ещё совсем недавно считалось нереально восстановить, из-за недостатка запасных частей, но сейчас ситуация гораздо проще, к тому же этому способствует развитие интернет магазинов. И многие специализированные центры сейчас уже берутся за ремонт электрогидравлических форсунок этой фирмы (стоимость примерно 200$). А новая форсунка обойдётся примерно в 300 — 350$. Что касается пьезо-форсунок этой фирмы, то они как были, так и остаются неремонтопригодны.

Ну и напоследок несколько советов новичкам, точнее несколько причин, которые подтвердят вам, что форсунки вашего автомобиля требуют грамотной мастерской с диагностическим стендом в специализированном сервисе.

Первая причина для переборки форсунок — это трудный запуск дизельного двигателя — почему не заводится машина можно уточнить вот в этой статье (разумеется трудный запуск может быть и по другим причинам, особенно при похолодании и подробнее об этом читаем вот здесь).
Повышенный расход топлива двигателем.
Чёрный дым (о диагностике мотора по цвету выхлопа читаем вот тут).
Потеря мощности двигателем (ещё о других причинах потери мощности читаем вот здесь).
Работа двигателя с перебоями.
Троит дизельный двигатель (при выходе из строя одной форсунки).
Перегрев дизельного двигателя.

Разумеется перечисленные выше причины могут быть не только из-за неисправных форсунок, но и из-за неисправностей в ТНВД (о его диагностике и ремонте читаем вот здесь), или от неисправностей регулятора давления топлива, или из-за выхода из строя какого то датчика, который должен был подавать информацию на электронный блок управления.

Нюансов сбоев в работе современного дизеля может быть несколько, и тут в пределах одной статьи всё описать невозможно. Потребуется диагностика двигателя, ну а кто хочет стать грамотным и высокооплачиваемым диагностом современных дизелей common rail, советую изучить полезный видеокурс, кликнув на баннер под этой статьёй.

Если же выяснится, что проблема именно в какой то форсунке, то следует её демонтировать с двигателя, затем проверить её работу на стенде. Ну а дальше потребуется разборка элементов форсунки, деффектовка деталей, замена негодных деталей и промывка годных, затем потребуется сборка и регулировка форсунки и измерение её параметров работы. Ну и для некоторых форсунок (например фирмы Delphi) потребуется перепрошивка кода в зависимости от установленного экземпляра).

Подробно о ремонте форсунок обычного типа я уже писал вот тут, но о ремонте форсунок common rail как нибудь по возможности напишу. Ну и напоследок ещё несколько советов новичкам: при установке отремонтированных форсунок на свой двигатель, обязательно замените их уплотняющие медные шайбы новыми (об этом я уже писал в статье про ремонт обычных форсунок, и как демонтировать форсунки тоже), а так же следует обязательно заменить все топливные фильтры, и обязательно промойте фильтр грубой очистки в топливном баке, и сам бак тоже. Ну и не помешает промыть все топливопроводы.

Также не помешает промывка топливной системы от продуктов износа деталей ТНВД (от мелкой металлической пыли, которая постепенно образуется в процессе работы деталей насоса, особенно от кулачкового привода плунжера).

Вот вроде бы и всё, если что то вспомню, то обязательно допишу. Надеюсь эта статья была полезна начинающим дизелистам и теперь вы знаете, что не такие уж они и сложные форсунки common rail, успехов всем.

Ремонт механических форсунок непосредственного впрыска | Сервис Форсунок

Вначале дизельные двигатели были не особо привлекательны для автолюбителей. Это были шумные и не сильно резвые агрегаты. Они использовались в основном на тяжелой технике и коммерческих автомобилях. Несмотря на их экономность не каждый хотел ездить на «тракторе» и поэтому покупали автомобили с бензиновыми двигателями. Но потом дизель все-таки доказал свою актуальность и практичность. На сегодняшний день более 60% европейского рынка легковых пассажирских автомобилей составляют дизеля.
Первым вариантом дизельных форсунок были форкамерные форсунки. Позже двигатели стали комплектоваться механическими форсунками непосредственного впрыска. Они оказались более удачным изобретением. Особенно это касается двухпружинных форсунок. Но в целом и форкамерные и механические форсунки непосредственного впрыска зарекомендовали себя как надежные рабочие лошадки.

Все гениальное – просто

Этот фактор особо актуален на территории стран СНГ. Если в Европе и остальном цивилизованном мире общество стремилось к экологичности двигателей внутреннего сгорания, то у нас основными преимуществами дизелей стали экономность и неприхотливость в обслуживании. И вот здесь двигатели с механическими форсунками приобрели всеобщую любовь и уважение.

Качество работы такой топливной системы в основном зависит от состояния топливной аппаратуры и форсунок. И если аппаратура порой заставляет понервничать владельца дизеля, то механические форсунки довольно неприхотливый механизм. Как говорится «Все гениальное – просто». При соблюдении правил эксплуатации топливной системы, к форсункам вы будете заглядывать нечасто.

Последующие типы форсунок являются куда более требовательными к качеству топлива. Соответственно они дороже в обслуживании. Но они имеют и ряд достоинств, с которыми не поспоришь: меньше расход, тихая работа и приемистость двигателя. Поэтому вопрос о том, что лучше выбрать «простой» дизель или с системой common rail – это спорный вопрос.

Основные дефекты в работе дизелей с механическими форсунками

Итак, основным плюсом «простых» дизелей является их простота и живучесть. Но какими бы живучими они ни были, наше «качественное» топливо всех сильнее и любую топливную систему победит. И как результат – форсунки приходят в негодность.

Если обобщить, то поломки механических форсунок приводят к таким дефектам в работе двигателя: автомобиль начинает дымить черным дымом, теряет тягу, растет расход. Реже наблюдаем неравномерную работу, светлый дым.

Для того чтобы понять причины и последствия поломок «простых» дизельных форсунок сначала разберемся из чего они состоят, и на чем построен принцип их работы.

Классическая механическая форсунка имеет следующую конструкцию:

Принцип работы

На схеме видно, что топливо в механической форсунке поступает непосредственно к игле распылителя. До момента впрыска оно удерживается практически без потерь (утечек) за счет плотного прилегания иглы в области запорного конуса. Солярка подается топливной аппаратурой под заданным давлением. И когда давление топлива превышает сопротивление пружины, игла поднимается. При подъеме иглы открываются сопла распылителя и производится впрыск. После впрыскивания топлива давление на иглу ослабевает, и пружина возвращает ее на штатное место. Игла, доходя до нижней точки, закрывает сопла, и прекращает впрыскивание топлива в камеру сгорания.

Как видим, процесс довольно простой. Основным недостатком являются резкие перепады давления подачи топлива в камеру сгорания. А это приводит к громкой работе дизельного двигателя. Работают такие форсунки на небольших давлениях: примерно от 175 до 340 бар.

Поломки механических форсунок

На разных автомобилях одни и те же повреждения деталей форсунок могут вызывать свои уникальные дефекты. Здесь мы постараемся обобщенно высветить поломки механических форсунок непосредственного впрыска и то, как они влияют на работу автомобиля.

Распылитель

Самой распространенной проблемой в работе механической форсунки является износ распылителя. Причиной этому может быть некачественное топливо, наличие в нем металлической стружки, длительный срок эксплуатации. При неправильном протекании горения в надпоршневой камере распылитель также получает износ.

При повреждении распылителя наблюдается черный дым, увеличивается расход топлива, в некоторых случаях теряется тяга.

Если игла распылителя в силу повреждений запорного конуса не полностью перекрывает сопла, то это сопровождается черным дымом в нагрузке. При сильном клине распылителя (в приоткрытом положении) наблюдаем светлый дым на холостом ходу. Встречается такой дефект довольно редко.

Клин распылителя в полном открытом положении сопровождается троением, обильным светлым дымом. При этом автомобиль работает с детонацией.

Что касается увеличения расхода топлива, то необходимо понимать, что даже при сильном износе распылителя расход растет примерно до 3-4 литров. Если же вы наблюдаете перерасход намного больше, то причиной этого будут не только форсунки, но и другие факторы.

Проставка

Другое название промежуточная шина. Основная ее функция – это ограничение хода иглы. В процессе работы форсунки, игла упирается «юбкой» в проставку и разбивает ее. В результате такого дефекта увеличивается ход иглы, и как следствие, форсунка дает больше топлива. Даже установив новый распылитель, мы все равно получаем увеличенный расход.

Грибок

Он является передаточным звеном между пружиной и иглой распылителя. При износе грибка, игла распылителя может подклинивать в нем. При этом обычно наблюдаем работу форсунки, как при открытом клине распылителя: машина дымит светлым дымом, троит.

Пружина

Выходит из строя из-за длительного срока эксплуатации или от работы на больших нагрузках. Чем больше рабочее давление форсунки, тем больше изнашивается пружина. Износ происходит как со стороны грибка, так и со стороны регулировочной шайбы. В самом худшем варианте — пружина распадается на несколько частей.

Корпус

Возраст механических форсунок на сегодняшний день довольно большой. В связи с этим для них характерны частые повреждения корпуса и гайки. При сильном износе корпуса (плоскость прилегания к проставке) форсунка начинает подтекать.

Гайка

Распространенным дефектом гайки является прогар со стороны термошайбы. При этом в большинстве автомобилей слышен свистящий звук, сопровождающийся запахом гари. В основном это хорошо заметно на холодном моторе. Опять же, учитывая их возраст, часто встречаются изношенные и треснувшие гайки.

Форсунки с датчиком подъема иглы

На некоторых дизельных автомобилях, устанавливают топливные аппаратуры с электронным управлением. Такие топливные системы комплектуются форсунками с датчиком подъема иглы, которые дают информацию блоку управления автомобилем о положении иглы в форсунке.

Это в свою очередь позволяет более точно управлять работой топливной аппаратуры. И соответственно более точно и качественно производить впрыск топлива в камеру сгорания.

При выходе из строя электромагнитной катушки в такой форсунке, машина сильно теряет тягу, становится «тупой» и неприемистой.

Двухпружинные форсунки

Отдельно следует остановиться на двухпружинных форсунках. Они представляют более удачный вариант механической форсунки непосредственного впрыска.Работа механической форсунки довольно жесткая: учитывая особенности ее конструкции, впрыск топлива происходит рывками, что приводит к шумной работе двигателя. А преимущество двухпружинных форсунок заключается в том, что подача топлива в них происходит в два этапа. Для этого и нужны эти две пружины.

Принцип их работы такой, что при подаче топлива под иглу, происходит продавливание слабой первой пружины. И производится небольшой предварительный впрыск топлива (около 20% от общей дозы). После чего давление в магистрали остается еще высоким, и иголка распылителя продолжает двигаться дальше, продавливая более мощную вторую пружину. И только после ее продавливания осуществляется подача основной порции топлива. Вот такое разделение дозы топлива на две фазы позволяет добиться более тихой, более мягкой работы двигателя. Это позволило разработчикам уменьшить токсичность отработанных газов и расход топлива.

Ремонт механических форсунок

Мы успешно занимаемся ремонтом механических форсунок на протяжении последних 12 лет. Разработаны собственные методы реставрации распылителей, уникальный метод ремонта двухпружинных форсунок. Более подробно о ценах и условиях ремонта можно прочитать здесь.

Машина для обслуживания дизельных инжекторных насосов

от китайского производителя, завода, завода и поставщика на ECVV.com

Технические характеристики

Оборудование для обслуживания дизельных форсунок

CCR-6800 использует полностью автоматическое управление и может удобно выполнять техническое обслуживание форсунок Euro Ⅲ, EuroⅣ, Euro инжектора и насоса высокого давления. Он может тестировать сотни видов инжекторов и насосов высокого давления, включая BOSCH, SIEMENS, DELPHI, DENSO, Caterpillar и т. Д.с полными экспериментальными данными. Этот испытательный стенд, интегрированный с оригинальным импортным высокоточным датчиком потока, имеет функции: автоматическое измерение количества масла и автоматическое создание отчета о техническом обслуживании форсунок топливного насоса и т. Д.

Продукт может добавлять модуль тестирования EUP / EUI.

Характеристики продукта

1) Полное автоматическое управление

После установки насоса или форсунки, подлежащих проверке, нажмите «Пуск», стенд автоматически настроит все условия проверки и испытания, такие как измерение топлива, создание отчетов об испытаниях, оценка квалификации и т. Д.

2) Автоматическая калибровка

При тестировании нового инжектора стенд может автоматически регулировать параметры каждого рабочего состояния, собирать и сохранять данные, а также генерировать стандартные данные для его ремонта в соответствии с электрическими характеристиками нового инжектора.

3) Интеллектуальная диагностика

Благодаря адаптированному интеллектуальному механизму поиска и устранения неисправностей стенд может самостоятельно тестировать соединения жгута проводов, блокировку DRV, условия работы и т. Д. И запрашивать пользователей.

4) Множественная защита

Защита от перегрева, перенапряжения и перегрузки; советы по нехватке масла в резервуарах; защита от слишком высокого давления в рампе; автоматическое отключение при срабатывании крышки операционной; защита шести фильтров; и т.п.

Технические параметры:

Рабочее напряжение	AC380V / 220V
Выходная мощность	11 ~ 15 кВт
Диапазон давления в рампе	0 ~ 2000 бар
Точность регулирования давления в рельсе	± 0.5 МПа
Скорость вращения топливного насоса	0 ~ 4000 об / мин
Точность дизельного фильтра	<5 U
Диапазон датчика форсунки	0.1 мл — 600 мл
Точность датчика форсунки	0,1%
Диапазон датчика насоса	10 мл — 3000 мл
Точность датчика насоса	0.5%
Измерение	198 * 84 * 150 (см)
Вес нетто	700 сом

Тест инжектора
Оснащен оригинальным импортным насосом CP3 Bosch и топливной рампой высокого давления с DRV, может управлять 6-цилиндровым электромагнитным клапаном и пьезоэлектрическим инжектором, чтобы проводить испытания форсунок в различных рабочих условиях.

Можно выбрать количество цилиндров инжектора для выполнения автоматического измерения цилиндра за цилиндром;

Автоматическая регулировка оборотов и рулевого управления;

Автоматическая регулировка давления в рампе с максимальным значением до 2000 бар и минимумом в пределах 10 бар;

Измерение количества масла и автоматическое создание отчета.

После сравнения экспериментальных данных сотен видов форсунок с данными отчетов, он может автоматически решить, является ли проверяемая форсунка исправной или нет.

Все каналы привода форсунок имеют функцию защиты от короткого замыкания.

Тест насоса
Может управлять различными типами насосов высокого давления, такими как Bosch CP1 / CP2 / CP3, Delphi CRSP, Denso HP3 / HP4, Siemens DCP и Denso HP0.

Автоматическая регулировка оборотов и рулевого управления;

Автоматическая регулировка давления в рампе с максимальным значением до 2000 бар и минимумом в пределах 10 бар;

Измерение количества масла и автоматическое создание отчета.

После сравнения экспериментальных данных сотен типов насосов с отчетом, он может автоматически решить, исправен ли проверяемый насос.

Все каналы привода насоса высокого давления имеют функцию защиты от короткого замыкания.

Тест EUI / EUP (дополнительно)

Модуль EUI / EUP может тестировать сотни EUI и EUP, включая Bosch, Cummins, Volvo, Caterpillar, Hengyang и Witt и т. Д. В этот модуль включены различные адаптеры.

Автоматическая регулировка оборотов и рулевого управления;

Автоматическая регулировка для вождения PW и BOI;

Измерение количества масла и автоматическое создание отчета.

После сравнения экспериментальных данных сотен EUI / EUP с отчетом, он может автоматически решить, что EUI / EUP, подлежащий тестированию, является хорошим или нет.

Каналы привода имеют функцию защиты от короткого замыкания.

Партнерские функции

Резервное копирование данных, обновление системного программного обеспечения и функции обновления данных.

Благодаря десяткам принадлежностей можно удобно устанавливать и тестировать различные типы форсунок и насосов высокого давления.

Руководство по времени впрыска — что это такое и как его регулировать

Возможно, вы слышали о времени впрыска раньше, но что это такое и как оно соотносится с вашим судовым двигателем? Вам вообще нужно беспокоиться, если ваш мотор работает нормально?

Независимо от того, ищете ли вы повышения мощности или ваш двигатель немного старше, чем вы хотели бы признать, регулировка момента впрыска может повлиять на всю систему. В этом руководстве мы обсудим, как работает этот процесс, преимущества внесения изменений и то, как вносить корректировки самостоятельно.

Время впрыска — что вам нужно знать

Внутренние компоненты судового двигателя сложны и зависят от точных движений для обеспечения эффективной и надежной мощности. Вы можете не понимать всего, что происходит в системе, но если у вас есть представление о том, как работает двигатель внутреннего сгорания, вы можете выполнить всестороннюю регулировку времени впрыска.

В двигателе внутреннего сгорания тепловая энергия переходит в механическую.Созданная мощность перемещает поршни двигателя, следовательно, перемещает коленчатый вал, а затем и сам морской блок. Тепловая энергия поступает от сгоревшей топливовоздушной смеси внутри цилиндра.

Головка цилиндра содержит клапаны системы, распределительные валы, возвратные пружины клапана, клапанные лопатки и форсунки. Блок двигателя, подключенный под цилиндром, содержит коленчатый вал, шатун и поршень. Поршень перемещается внутри цилиндра от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке во время сгорания.

Есть несколько терминов, которые вам нужно знать, чтобы понять, как поршень движется внутри цилиндра, в том числе:

— Верхняя мертвая точка (ВМТ): Верхняя мертвая точка — это когда поршень находится в верхней части цилиндра, находясь дальше всего от коленчатого вала.

— Нижняя мертвая точка (НМТ): Нижняя мертвая точка — это когда поршень находится ближе всего к коленчатому валу в самой нижней точке цилиндра.

— Перед верхней мертвой точкой (BTDC): Перед верхней мертвой точкой — это точка непосредственно перед тем, как поршень достигнет самой высокой области цилиндра.

Процесс внутреннего сгорания

Процесс внутреннего сгорания — это то, что генерирует энергию для движения поршней, что приводит к цепочке событий, приводящих в движение двигатель.

В двигателе с впрыском топлива впускные клапаны выпускают воздух в цилиндр. Поршень движется вверх к ВМТ, сжимая воздух, и впускной и выпускной клапаны закрываются.

Дизельное топливо впрыскивается непосредственно перед тем, как поршень достигает вершины. Топливно-воздушная смесь достигает максимального давления, когда поршень достигает ВМТ.Воздух под высоким давлением образует интенсивный температурный режим, в результате чего дизельное топливо самопроизвольно сгорает.

Расширенные газы заставляют поршень опускаться обратно до НМТ во время рабочего такта, каждый раз перемещая коленчатый вал. Затем газы выходят через выпускные клапаны в выхлопную трубу.

По мере того, как выхлоп выходит наружу, из впускных клапанов в цилиндр поступает больше воздуха, и процесс начинается заново.

Что такое время впрыска?

Время впрыска, также называемое временем разлива, — это момент, когда дизельное топливо поступает в цилиндр во время фазы сгорания.Когда вы регулируете время, вы можете изменить время впрыска топлива двигателем и, следовательно, изменить время сгорания.

ТНВД часто приводится в действие косвенно от коленчатого вала цепями, шестернями или зубчатым ремнем, который также приводит в движение распределительный вал. Время работы насоса определяет, когда он будет впрыскивать топливо в цилиндр, когда поршень достигнет точки BTDC.

Производитель порекомендует определенный момент впрыска в соответствии с маркой и моделью вашего судового двигателя.Они устанавливают подходящий момент при изготовлении двигателя, поэтому вы получаете максимально возможную мощность, не превышая установленных законом пределов выбросов.

Если вы хотите отрегулировать время впрыска на любом судовом дизельном двигателе, его возраст не имеет значения. Однако способ внесения корректировок может отличаться в зависимости от того, старожил ли он или только что сошедший с производственной линии.

Почему вы можете изменить время впрыска

Основная цель системы впрыска топлива — подавать дизельное топливо в цилиндры двигателя, но то, как и когда подано топливо, может повлиять на характеристики двигателя, уровень шума и выбросы.

Возможно ускорение или замедление хода двигателя. Увеличение времени работы двигателя приводит к тому, что процесс впрыска происходит раньше, чем установлено производителем.

Напротив, замедление — это когда вы вносите изменения, поэтому топливо высвобождается после рекомендованного времени. Хотя замедление менее распространено по сравнению с опережением, оно может устранить проблему с задержкой или дымом в судовом двигателе. Он также может помочь решить проблемы с производительностью и экономией топлива.

Причины для корректировки времени впрыска

Вы можете отрегулировать время впрыска, если ваш судовой двигатель отработал несколько дней или уже работал.Например, если вы установили новый ремень ГРМ или ТНВД, вам нужно будет отрегулировать систему, чтобы она соответствовала заводским стандартам. Или вы можете настроить его под свои нужды. Со временем синхронизация впрыскивающего насоса замедляется, что приводит к таким проблемам, как:

— Сложный пуск

— Температура горячего двигателя

— Низкая экономия топлива

— Дым при запуске и разгоне

Выполнение надлежащих настроек может вернуть систему к исходному уровню производительности или лучше.

Имейте в виду, что увеличение мощности вашего двигателя не всегда является правильным решением. Иногда большая мощность может привести к чрезмерному дыму из выхлопной трубы и задержке наддува. Это также может увеличить мощность вибрации двигателя и вызвать больше выбросов, что может не соответствовать стандартам EPA.

Убедитесь, что вы смотрите на свой судовой двигатель в целом, и убедитесь, что это мудрое решение. Знайте, с чем может справиться ваше оборудование и для чего оно требуется. Если вы не уверены, лучше всего обратиться к механику, который знает все тонкости настройки времени впрыска двигателя.

Преимущества регулировки систем синхронизации впрыска дизельного двигателя

Поскольку компонент привода ГРМ подает дизельное топливо под высоким давлением, его детали и материалы могут выдерживать высокие нагрузки и нагрев. Благодаря высоким допускам система впрыска может хорошо работать, когда двигатель работает в течение длительного времени. Время впрыска дизельного топлива также имеет более глубокий контроль.

Если объединить все ее свойства, система газораспределения впрыска может составить около 30% общих затрат дизельного двигателя.

Если вы хотите улучшить синхронизацию впрыска в морских устройствах, вам нужно убедиться, что двигатель полностью использует процесс впрыска топлива. Удостоверьтесь, что нужное количество дизельного топлива в нужное время соответствует вашим требованиям к мощности. Вам необходимо контролировать время впрыска и дозировку. Несколько преимуществ усовершенствования регулировки угла опережения зажигания вашего двигателя включают:

— Повышенная мощность двигателя

— Более высокое пиковое давление в цилиндре

— Пониженная температура выхлопных газов

— Более высокие выбросы NOx

— Повышенная топливная экономичность

Хотя производители устанавливают время впрыска таким образом, чтобы уравновешивать выбросы и мощность, это не означает, что система судового двигателя настроена на максимальный потенциал.Вы можете увеличить синхронизацию двигателя, чтобы увеличить мощность машины, когда вы хотите работать на более высоких скоростях или буксировать больший вес.

Если вы хотите отрегулировать впрыск после того, как происходит BTDC, вы можете воспользоваться другими преимуществами, такими как предотвращение преждевременного сгорания, уменьшение дыма и устранение задержки.

Какое влияние это окажет на мой судовой двигатель?

Изменение момента впрыска морского двигателя влияет на многие компоненты.

Продвижение системы приведет к тому, что дизельное топливо будет впрыскиваться в цилиндр раньше, чем обычно, что также приведет к более быстрому возникновению фазы сгорания.Опережение времени показывает количество градусов до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки и произойдет зажигание.

Впрыск дизельного топлива BTDC означает, что топливовоздушная смесь может полностью сгореть до того, как поршень достигнет вершины. Этот процесс создает максимальное давление в цилиндрах двигателя, позволяя выхлопным газам опускать поршень вниз с максимально возможной силой.

Если продвижение слишком далеко вперед, это может привести к тому, что смесь будет давить на поршни, когда они движутся вверх, заставляя их столкнуться друг с другом и повредить двигатель.Это также известно как детонация.

Изменения, которые происходят в вашей машине, зависят от типа судового двигателя и его возраста. Увеличение времени на дизельном топливе может повлиять на различные аспекты вашего двигателя, например:

— Долговечность двигателя

— Расход топлива

— Опережение зажигания

— Соотношение топлива и воздуха

— Мощность двигателя

— Задержка впрыска

Задержка впрыска — это интервал времени от момента начала впрыска до начала сгорания, то есть он напрямую связан с синхронизацией.Период приостановки включает в себя совпадающие физические и химические интервалы. Распад атомов, испарение и смешивание топлива с воздухом задерживают процесс, как и реакция горения. Когда вы увеличиваете время, это уменьшает задержку впрыска, но когда вы замедляете впрыск, он увеличивает интервал.

Установка идеального момента впрыска имеет решающее значение для поддержания и повышения производительности вашего двигателя. Дизельное топливо, которое попадает в цилиндр слишком рано или слишком поздно, может вызвать чрезмерную вибрацию или серьезное повреждение компонентов.

Как отрегулировать время впрыска

Способ регулировки момента впрыска топливного насоса также зависит от типа вашего судового двигателя и его возраста. Перед выполнением любых регулировок убедитесь, что трос холодного пуска вставлен, а ремень привода распределительного вала имеет надлежащее натяжение.

Вот некоторые из наиболее распространенных способов увеличить время:

1. Запрограммируйте ECM

Модуль управления двигателем — это компьютер, который анализирует информацию, чтобы контролировать ходовые качества вашей лодки.Это почти как мозг морского двигателя.

Модуль управления двигателем легче настроить в новых двигателях по сравнению со старыми версиями. Если вы знаете, как программировать ECM, вы на шаг впереди. Но если нет, вы можете положиться на механика, который проберется к EMC и подключит Flash-инструмент, который перепрограммирует компьютерную систему. Для более старых компонентов есть другие части, которые вы можете изменить, чтобы изменить время.

2. Модифицировать топливный насос высокого давления

Один из наиболее простых способов изменить синхронизацию — отрегулировать топливный насос высокого давления.Все, что вам нужно сделать, это повернуть насос с помощью отвертки и торцевого ключа — стандартных инструментов, которые вы можете найти в своем гараже или ящике для инструментов. Вы должны убедиться, что вы точно измерили настройку времени с помощью таймера или щупа для считывания.

Любое небольшое движение насоса приведет к значительным изменениям времени. Избегайте радикальных корректировок и придерживайтесь незначительных изменений для правильных модификаций.

Если вы решили переделать ТНВД, вам необходимо:

1.Используйте торцевой ключ на болте переднего распределительного вала, чтобы вручную провернуть двигатель по часовой стрелке, пока первый цилиндр не окажется в ВМТ.

2. Впускной и выпускной клапаны должны быть закрыты, а отметка ВМТ должна быть совмещена.

3. Установите циферблатный индикатор, вынув заглушку таймера и убедившись, что он показывает предварительный натяг примерно 2,5 миллиметра.

4. Поверните коленчатый вал против часовой стрелки до остановки индикатора, затем обнулите шкалу.

5. Провернуть коленчатый вал по часовой стрелке до ВМТ.

6. Если показания прибора находятся в пределах значений, указанных производителем, вы можете выбрать ускорение или замедление отсчета времени или оставить его как есть.

7. Ослабьте ТНВД, чтобы дизельное топливо быстрее попало в цилиндры, и наоборот для замедления.

8. Установив его в нужное положение, затяните крепежные болты.

9. Проверните судовой двигатель на несколько оборотов и повторите процедуру, чтобы убедиться, что вы правильно отрегулировали.

10.Снимите индикатор.

11.Ут на пробке ГРМ.

12. Запустите двигатель, проверьте на герметичность.

Поскольку усовершенствование системы газораспределения впрыска зависит от ваших конкретных запросов и ситуаций, часто лучше полагаться на экспертов по дизельным судовым двигателям. Они укажут вам в правильном направлении, насколько нужно изменить время, чтобы оно соответствовало вашей машине.

3. Заменить распредвал

Вы можете заменить оригинальный распределительный вал двигателя на вал с кулачками другого размера и формы.Это изменение позволяет вносить изменения при срабатывании клапанов и форсунок. Возможно, вам придется работать с опытным механиком или техником, потому что в этот процесс входит приличное количество математических расчетов.

4. Замените прокладки кулачка и опоры

Один из самых дешевых вариантов — приобрести новые прокладки кулачка и толкатели. Изменение любой из шестерен может привести к аналогичным настройкам, которые вы увидите при замене распределительного вала. Установка более толстых или более тонких прокладок повлияет на рабочие выступы кулачка и толкатели при их соприкосновении.Следовательно, компоненты могут влиять на активацию клапанного механизма.

Время впрыска можно проверить, измерив ход насоса форсунки в ВМТ с помощью индикатора часового типа.

Найдите все необходимое в одном месте

Обладая 28-летним опытом работы в отрасли, компания Diesel Pro Power усердно работает, чтобы вы были на переднем крае нашей деятельности. Мы перевозим все детали судовых двигателей и держим их на складе 24 часа в сутки, 7 дней в неделю для удобной доставки по всему миру.Наши специалисты предоставляют комплексные решения и стремятся упростить весь процесс покупки с помощью эргономичного веб-сайта, который работает быстро и легко.

Просмотрите наш перечень компонентов судовых двигателей или обратитесь к нашей интуитивно понятной команде обслуживания клиентов, позвонив нам по телефону 1-888-433-4735.

Изменение форсунок дизельного топлива

Посмотреть все 16 фото

Впускной воздух и заправка топливом являются основными составляющими формулы эффективности дизеля. И, теоретически, чем больше каждого из них, тем лучше будет работать дизельный двигатель — при условии правильного управления воздухом и топливом.

Если говорить конкретно о топливе, то увеличение объема — это залог. С тех пор, как то, что можно назвать вечностью, было ключом к почти мгновенному повышению мощности и крутящего момента масляной горелки на более высоких уровнях. Однако выгоды от увеличения количества топлива имеют свою цену: чрезмерные выбросы выхлопных газов, обычно называемые черным дымом, выбрасываются в атмосферу.

В недавнем прошлом (и, к сожалению) энтузиасты дизельного топлива ошибочно считали загрязнение видимым подтверждением мощности двигателя.На самом деле это не так. Чрезмерный черный дым является признаком неэффективности управления воздухом и топливом, независимо от того, насколько велик объем топлива. Сегодня «не курить» — это сплоченный клич для поклонников дизельных двигателей, особенно для многих из тех, кто занимается производством, встряхиванием и «мастерами» в отрасли. Заставить двигатели, особенно в новых установках, производить больше мощности и крутящего момента без большого количества дыма — и с неповрежденными компонентами контроля выбросов — вот где это сейчас. Компании работают над деталями и системами, которые помогают двигателям производить чистый пар.Компания Dynomite Diesel Products из Хайдена, штат Айдахо, делает это с помощью технологии топливных форсунок, что, по нашему мнению, является большим шагом в правильном направлении. В этом отчете мы рассмотрим, как Dynomite модифицирует форсунки (для старых и новых дизельных двигателей), и затронем две очень важные проблемы в текущей ситуации.

Электронно-разрядная обработка

Просмотреть все 16 фотографий Просмотреть все 16 фотографий Просмотреть все 16 фотографий

Процесс увеличения отверстия сопла, обычно называемый на предприятии Dynomite, просто «EDM» (электроэрозионная обработка). машина, которая использует электрически заряженные провода разного диаметра (измеряется в десятых тысячных долей дюйма), чтобы либо увеличить существующее отверстие в сопле инжектора, либо создать новые отверстия.Это та же процедура, которую используют производители оригинального оборудования для расточки первоначального отверстия. Существуют «рецепты» для определения процента увеличения диаметра отверстия, необходимого для получения скорости потока (измеряемой в литрах в минуту воздуха) и заявленного прироста мощности. Рецепты созданы с использованием данных подробных испытаний расхода топлива и динамометрических испытаний шасси с различными грузовиками и двигателями. Хотя мы настаивали на получении более подробной информации о процедурах электроэрозионной обработки, к сожалению, Dynomite Diesel Performance не смогла подробно рассказать об этом запатентованном сегменте обслуживания форсунок.Однако важно отметить, что есть некоторые рецепты инжекторов, которые на самом деле не требуют EDM.

Extrude Hone

Посмотреть все 16 фотографий Посмотреть все 16 фотографий

Этот процесс экструдирования следует за EDM, и хонинговальный станок является одним из самых важных инструментов Dynomite. Он используется для увеличения, очистки и полировки отверстий распылителей для максимального распыления топлива. Экструзионное хонингование (также известное как абразивная обработка) — это запатентованный процесс, который включает нагнетание шпатлевки, содержащей абразивный материал различной зернистости, через существующие отверстия для сглаживания и увеличения проходов.Хонингование методом экструдирования — единственный метод, который позволяет создать радиус на внутреннем крае распылительного отверстия форсунки. Радиус помогает устранить турбулентность, что, в свою очередь, повышает производительность при низком уровне выбросов. На этих фотографиях представлены наглядные примеры стандартного инжектора и изогнутого края струйной машины с экструдированной обработкой.

Сборка

Просмотреть все 16 фотографий Просмотреть все 16 фотографий

После завершения процесса экструдирования-хонингования форсунки форсунок готовы к сборке.Стандартные насадки заменяются на новые модифицированные насадки, а гайки насадок затягиваются в соответствии со спецификацией.

Тестирование

Посмотреть все 16 фото

Готовые модифицированные форсунки проходят серию тестов, которые включают проверку расхода с использованием высокоточной машины под названием «броненосец» или расходомеров Bosch 205 и HA-230 HEUI. тестеры.

Посмотреть все 16 фото

Также рассчитывается количество дыма, выделяемого двигателем с модернизированными форсунками.После установки форсунок в двигатель грузовика и использования устройства, называемого измерителем непрозрачности, которое помещается в выхлопную трубу, технические специалисты Dynomite проводят либо испытание срабатывания дроссельной заслонки, либо управляют грузовиком под устойчивой нагрузкой на динамометрическом стенде шасси. Сфокусированный луч внутри испытательной головки измеряет процент света или его отсутствие и обеспечивает процентное количество выделяемых твердых частиц (сажи) и других дымовых газов.

Просмотреть все 16 фотографий

Вышеупомянутый динамометрический стенд — это место, где модифицированные топливные форсунки подвергаются заключительному испытанию.Ram 3500 — это 100-процентный запасной станок 2017 года, который использовался для сбора данных для этого отчета. Результаты включены, чтобы показать вам тип выигрыша, полученного в результате этого обновления.

Источники

МОДИФИКАЦИЯ И РАБОТА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИНЖЕКТОРА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ


Журнал сельскохозяйственных наук арабских университетов
Статья 22 , Том 26, Спецвыпуск (2D), апрель 2018 г., стр. 1547-1555 PDF (655.25 К)
Тип документа: Оригинальная статья
DOI: 10.21608 / ajs.2018.34160
Авторы
Маяда Э. Абдель Разек ¹; М. М. Мустафа ²; М.А. Baiomy ³; А. Абдель Галил ²
¹ Agric. Машиностроительный сектор, Министерство сельского хозяйства, Докки, Гиза, Египет
² Сельское хозяйство. Англ.Отдел, фак. of Agric., Ain Shams Univ., P.O. Box 68, Hadayek Shobra 11241, Каир, Египет
³ Отдел биоинженерии, сельское хозяйство. Инженерно-исследовательский институт сельского хозяйства. Исследовательский центр, Докки, Гиза, Египет
Abstract
Двигатель с дизельным двигателем, но большая его часть работает вручную, центры технического обслуживания и ремонта в основном использовали ручное устройство, которое зависело от руки оператора для управления им. поэтому в тестах есть неточности.Устройство тестера форсунок было изменено с ручного управления на механическое для достижения равномерности давления впрыска во время проверки форсунки, установки считывания, экономии времени и точности тестирования. Тестер форсунок до модификации состоял из небольшого топливного бака, помпы, манометра, рукоятки подкачки и соединительной трубки. Устройство проверки форсунок после доработки состояло из основной рамы, топливного бака, узла впрыска, трансмиссии и измерительного стола. По результатам экспериментов, расход топлива был увеличен с помощью устройства для проверки форсунок до модификации, чем с помощью устройства после модификации, которое использовалось с тремя различными форсунками, из-за регулярности движения в механическом устройстве, но ручное устройство, которое зависит от оператора и неравномерность движения, которое вызвать неравномерность давления.Также снизился расход топлива при неисправностях форсунок. Это указывает на точность считывания давления с модифицированными устройствами по сравнению с устройством до модификации. Результаты указывают на важные факторы, влияющие на регулярность давления впрыска во время испытания форсунки. Давление впрыска для модификации тестера составляло 175 бар, а расход топлива 0,73 л / ч. Давление впрыска и расход топлива для тестера до модификации составляли 210 и 4 бар.73 л / ч соответственно. Скорость снижения может быть заключена с использованием модифицированного тестера для давления впрыска 1: 0,83 и расхода топлива 1: 0,155 по сравнению с ручным тестером.
Ключевые слова
Давление впрыска; расход топлива; Тестер форсунок; Ручной тестер; Тестер механический
Дополнительные файлы

Статистика Вид статьи: 127 Загрузить PDF: 124

ТОВАРОВ | GB Reman

Бензиновые топливные форсунки и комплекты уплотнений

БЕНЗИНОВЫЕ ТОПЛИВНЫЕ ИНЖЕКТОРЫ

Линия модернизированных топливных форсунок OEM

ГБ реконструируется с использованием проверенного 15-шагового процесса на нашем современном предприятии в Лонг-Бич, Калифорния.GB является единственным производителем, имеющим возможность заменять внутренние катушки форсунок, новые катушки топливных форсунок в пресс-форме и наматывать их в соответствии со спецификациями OEM. При необходимости на форсунке формованы новые разъемы, цвет которых соответствует спецификациям производителя. Во многих случаях команда инженеров GB может улучшить конструкцию OEM, устранив исходный режим отказа.

Например, инженеры GB решили типичную неисправность инжектора Nissan / Hitachi, которая связана с дефектом материалов оригинальной конструкции.На этих форсунках эмалевая изоляция катушки форсунки со временем разрушается, что приводит к электрическому выходу форсунки из строя. Решение? Команда разработчиков GB разработала процесс восстановления для замены внутренней электрической катушки. Это включало формование новых катушек с использованием эмали с более высокой температурой на новой обмотке катушки, герметизации катушки и повторной формовки нового разъема на инжекторе.

Форсунка полностью разобрана. Оригинальный змеевик, уплотнительные кольца и уплотнения выбрасываются.
Бобины катушек намотаны улучшенной проволокой и эмалью. Новые катушки отформованы, чтобы герметизировать катушку.
Установлен новый змеевик с новыми уплотнительными кольцами и уплотнениями. Форсунка имеет новый разъем и электрические клеммы.

После восстановления каждая форсунка проходит 100% испытания в различных условиях эксплуатации, чтобы убедиться, что она соответствует или превосходит спецификации оригинального оборудования по скорости потока, форме распыления, сопротивлению змеевика, форме, подгонке и функционированию.Каждая форсунка включает новые внешние уплотнения и уплотнительные кольца. При необходимости прилагается технический бюллетень для конкретного приложения.

Полное покрытие для импортных и отечественных автомобилей
Покрытие с 1968 года до нынешних автомобилей
Более 1100 номеров деталей для более 68000 приложений

Ограниченная гарантия на 24 месяца, неограниченный пробег
Круглосуточная служба восстановления и возврата
Линия технической поддержки в США

КОМПЛЕКТЫ УПЛОТНЕНИЙ ТОПЛИВНОГО ИНЖЕКТОРА

GB также предлагает полную линейку комплектов уплотнений форсунок.Каждый комплект уплотнений включает в себя необходимые уплотнительные кольца и уплотнения для надлежащего закрытия форсунки, что рекомендуется каждый раз при снятии форсунки. Каждый комплект обслуживает одну форсунку и включает в себя труднодоступные или ранее предназначенные только для дилеров компоненты.

Как работают форсунки HEUI

Гидравлический электрический насос-форсунка применяет соотношение между силой, давлением и площадью для создания относительно высоких давлений впрыска топлива из моторного масла под давлением.Этот процесс аналогичен по своей природе концепции рычага, когда сила, приложенная к плечу рычага, умножает крутящий момент, приложенный в фиксированной точке — чем длиннее рычаг, тем больше увеличивается крутящий момент. Однако в гидравлике плечо рычага заменяется просто разницей в площади плунжера, часто называемой усилителем.

Визуальное представление процесса интенсификации в типовой топливной форсунке HEUI

Рисунок выше дает визуальное представление процесса интенсификации, используемого для увеличения выходного давления при заданном входном давлении.В случае инжектора HEUI входное давление — это давление масла в масляной системе высокого давления, а выходное давление — это давление дизельного топлива в корпусе инжектора. Плунжер — это просто поршень, обычно называемый усилителем в таких гидравлических системах.

В системе 1: 1, где плунжер на масляной и топливной сторонах имеет одинаковую площадь, давление топлива будет равно давлению масла. В системе 2: 1, где плунжер со стороны масла в два раза больше, чем площадь плунжера со стороны топлива, давление топлива будет вдвое больше, чем давление масла.В системе 7: 1 (что является коэффициентом усиления на типичном HEUI-инжекторе Power Stroke объемом 7,3 л) плунжер на масляной стороне в семь раз больше площади поршня на стороне топлива — это означает давление топлива, равное в семь раз больше, чем давление масла.

Наука, лежащая в основе этого процесса, — это взаимосвязь между силой, давлением и площадью. Вы можете вспомнить, что давление (P) равно силе (F), деленной на площадь (A), к которой приложена сила (P = F / A). Следовательно, сила должна равняться давлению, умноженному на площадь приложения давления (F = P / A).С помощью этих формул мы можем выразить процесс математически:

F _P = Гидравлическое усилие, приложенное к усилителю
P _O = Давление масла
A _O = Площадь усилителя на масляной стороне форсунки
P _F = Давление топлива
A _F = Площадь усилителя на топливной стороне форсунки

• F _P = P _O A _O

Давление, оказываемое моторным маслом на плунжер, равно давлению моторного масла, умноженному на площадь плунжера на масляной стороне.

• P _F = F _P / A _F

Давление топлива равно силе, прилагаемой плунжером к топливу, деленной на площадь плунжера на стороне топлива.

• A _O = 7A _F или альтернативно A _F = A _O/7

Площадь плунжера со стороны масла в семь раз больше, чем площадь плунжера по размеру топлива (как в случае инжектора HEUI, установленного на 7.3L Power Stroke).

• P _F = 7 (P _O A _O) / A _O, что сокращается до P _F = 7P _O

Подставляя уравнения в (1), (2) и (3) и сокращая уравнение, получаем, что в этом случае давление топлива в 7 раз больше давления масла.

Схема инжектора HEUI

Типичное событие впрыска инжектора HEUI происходит следующим образом:

1) Электромагнитный соленоид в верхней части форсунки активируется модулем привода форсунки (IDM) после того, как блок управления трансмиссией (PCM) подает команду на событие впрыска.

2) При срабатывании соленоида открывается подпружиненный тарельчатый клапан на масляной стороне системы — масло под высоким давлением заполняет полость и прикладывает силу к поршню усилителя.

3) Плунжер усилителя прикладывает силу к топливу, находящемуся в топливной полости в сопле форсунки.

4) Когда давление топлива становится достаточно большим, чтобы преодолеть силу пружины на клапане форсунки, клапан форсунки поднимается со своего гнезда, и топливо распыляется через форсунку форсунки и впрыскивается в камеру сгорания.

5) После отключения соленоида давление масла падает, тарельчатый клапан возвращается в закрытое положение, клапан форсунки возвращается в закрытое положение, а полость форсунки заполняется дизельным топливом.

Обзор масляной системы высокого давления

Топливная форсунка — это лишь небольшая часть системы впрыска, которая включает масляный насос высокого давления (HPOP), регулятор давления впрыска (IPR), модуль привода форсунок (IDM) и различные датчики, передающие информацию в систему управления трансмиссией. модуль (PCM).

Масляный насос высокого давления — HPOP является сердцем системы впрыска HEUI, создавая и поддерживая давление в масляном контуре высокого давления. HPOP подает моторное масло под высоким давлением к каждой форсунке, и давление в этой системе определяет рабочее давление топлива. Давление масла зависит от нагрузки двигателя, не обязательно от скорости вращения двигателя. Для 7,3-литрового Power Stroke рабочее давление находится в диапазоне от 500 до ~ 3000 фунтов на квадратный дюйм. Для двигателя 6.0L Power Stroke рабочее давление составляет от 500 до 3600.Это означает максимальное давление топлива 21 000 фунтов на квадратный дюйм и 26 000 фунтов на квадратный дюйм соответственно. В обоих двигателях используется гидравлический насос с наклонной шайбой. Из-за протяженного масляного контура высокого давления двигатели с системами HEUI обычно имеют относительно высокий объем моторного масла.

Модуль драйвера форсунки — Пока PCM управляет событиями впрыска, IDM фактически запускает соленоиды форсунки. IDM может подавать напряжение, необходимое для активации соленоидов форсунок.На 6.0L Power Stroke это устройство называется модулем управления впрыском топлива (FICM).

Регулятор давления впрыска — IPR представляет собой клапан с электронным управлением, который регулирует давление масла в масляном контуре высокого давления. Положение клапана меняется в зависимости от различных параметров, включая нагрузку на двигатель и частоту вращения. Когда системе требуется повышение давления масла, регулятор закрывается. Как только система достигнет максимального давления, IPR откроется, позволяя стечь избыточному давлению.

Датчик давления управления впрыском — Датчик ICP представляет собой датчик давления, который передает фактическое гидравлическое давление в масляном контуре высокого давления на PCM. Помимо прочего, он используется для управления правами интеллектуальной собственности.

Топливный насос низкого давления (подъемный насос) — Топливный насос низкого давления, обычно называемый подъемным насосом в дизельных двигателях, просто подает топливо к каждой форсунке. Топливо подается в каждую форсунку при относительно низком давлении (не более 100 фунтов на кв. Дюйм).

Преимущества системы впрыска HEUI

Учитывая, что система впрыска HEUI давно устарела и была заменена современной технологией Common Rail высокого давления, система впрыска HEUI была усовершенствована на тот период, когда она была разработана. Многие преимущества инжекторов HEUI больше не существуют по сравнению с современными системами впрыска. Однако по сравнению с механическими системами впрыска 1980-х и 1990-х годов внедрение инжектора HEUI дало следующие преимущества:

• Улучшенный контроль событий впрыска — Одним из основных преимуществ системы впрыска HEUI является неограниченный контроль событий впрыска, чего еще не было в дизельном секторе.В традиционной механической системе впрыска время впрыска и длительность импульса форсунки определяются настройками насоса форсунки и / или расположением распределительного вала. Хотя нагнетательные насосы часто до некоторой степени регулируются, характеристики событий нагнетания относительно постоянны. Однако системы HEUI управляются электроникой, и событиями и характеристиками закачки можно управлять динамически на основе различных параметров. Система впрыска HEUI была разработана для того, чтобы отказаться от форсунок с регулируемым распределительным валом, которые не проявляли такой гибкости.

• Повышенное давление впрыска, улучшенное распыление топлива — Системы впрыска HEUI с максимальным рабочим ходом 7,3 л и 6,0 л при 21 000 фунтов на квадратный дюйм и 26 000 фунтов на квадратный дюйм соответственно. Для сравнения: International 6.9L и 7.3L IDI работают при давлении впрыска ниже 2000 фунтов на квадратный дюйм. Грузовики, оснащенные 5,9-литровым двигателем Cummins 12v, работали при давлении топлива менее 5000 фунтов на квадратный дюйм. Между тем, в современных двигателях с общей топливной магистралью давление впрыска приближается к отметке 30 000 фунтов на квадратный дюйм. Система HEUI, представленная в 1994 году, обеспечила значительное улучшение давления впрыска топлива.

Преимущество более высокого давления впрыска — большее распыление топлива и, следовательно, более эффективное сгорание. Распыление — это процесс, при котором жидкое дизельное топливо испаряется через сопло инжектора, принимая форму мельчайших капелек, взвешенных в воздухе. Полное распыление очень желательно в любом процессе сгорания, поскольку оно способствует более полному и более эффективному сгоранию.

• Большая экономия топлива, более низкие выбросы — Более высокая степень распыления, давления впрыска и гибкость управления событиями впрыска приводят к большей экономии топлива и меньшим выбросам.Строгие нормы выбросов в Соединенных Штатах — это основная фабрика, занимающаяся проектированием (и модернизацией) двигателей американскими производителями. Переход от системы механического впрыска 7.3L IDI к системе HEUI 7.3L Power Stroke оказался очень полезным для удовлетворения требований к экономии топлива, производительности и выбросам, учитывая, что двигатель продолжит производство в течение всего 2003 модельного года.

Как работает инжектор дизельного топлива?

Дизельные двигатели

используют форсунку дизельного топлива для подачи топлива в цилиндры двигателя.Используется система прямого впрыска, что означает, что топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры, поэтому инжектор имеет жизненно важный характер. В настоящее время это стало довольно сложной инженерной разработкой, в которой используются компьютерные микросхемы (связь ECM) для регулирования впуска воздуха, распыления топлива, числа оборотов в минуту и т. Д. Дизельные двигатели обычно намного эффективнее бензиновых двигателей, но не так давно они работали на дизельном топливе. автомобили ассоциировались с большими и вредными грузовиками. Это правда, что дизель отлично подходит для больших грузов, но это еще не все, потому что сегодня все начало меняться, и случайный водитель осознал тот факт, что современные дизельные двигатели намного чище и производят меньше шума.

Как проходит топливо

Топливо перекачивается первичным насосом через фильтр, а затем в топливный насос. Там давление на каждую форсунку составляет 2300–3500 фунтов на квадратный дюйм.

Само инжекторное устройство

Топливная форсунка управляется ЭБУ с помощью различных датчиков. Электронный блок управления двигателем выполняет соответствующие расчеты, например, для определения впрыска воздуха и впрыска топлива, а также других функций. В инжекторе используется соленоид, который обычно открывается, так что испаренное дизельное топливо может проходить (продолжительность этого процесса называется шириной импульса).Каждая форсунка каждого цилиндра получает разное количество топлива, рассчитанное ЭБУ. Последнее позволит процессу сгорания достичь идеального стехиометрического соотношения (воздух, топливо и зажигание смешаны вместе). К устройству инжектора прикреплен небольшой насос, который нагнетает воздух в инжектор, смешиваясь с топливом, следовательно, устройство должно выдерживать высокие температуры и высокое давление. Устройство использует небольшое сопло для впрыска дизельного топлива в камеру сгорания.Форсунка имеет последовательность маленьких отверстий, так что топливо соответствующим образом распределяется по цилиндру. В системе используется другой клапан для всасывания воздуха из камеры, который смешивается с испарившимся дизельным топливом, чтобы интенсифицировать процесс сгорания.

Заключительный этап

Наконец, выпускной клапан удаляет любые выбросы, присутствующие в камере сгорания, в то время как возвратный топливопровод удаляет любое оставшееся топливо, присутствующее в камере, и возвращает его в топливный бак.

Типы дизельных двигателей

Некоторые дизельные двигатели могут иметь свечу накаливания.Свеча накаливания — это то оборудование, которое нагревает камеры сгорания для повышения температуры, потому что иногда двигатель не нагревается до требуемой температуры для правильного сгорания из-за холодной погоды. Сегодня в больших двигателях свечи накаливания не используются. Вместо этого всю работу выполняет блок управления двигателем, который считывает температуру окружающей среды и соответственно замедляет распыление дизельного топлива в цилиндры. Однако свечи накаливания по-прежнему являются альтернативной системой для повышения температуры на небольших дизельных двигателях.