seite1.ru

Электромагнитная форсунка — как она устроена?

Топливная форсунка сейчас стала неотъемлемой частью топливной системы многих современных автомобилей. Подобные приспособления начали ставить в 30-х годах 20 века на авиамоторы, а позже на гоночные автомобили. Более широкое распространение в автомобилестроении они получили не так давно, только в 70-80-х годах 20 века. Причиной широкого использования форсунок стали топливный кризис и повышенное внимание к сохранению окружающей среды.

До 70-80-х годов 20 века для достижения большей мощности двигателей транспортных средств распространено было преднамеренное переобогащение воздушно-топливной смеси. Конечно, это имело свой эффект и транспортные средства становились более шустрыми. Но эта шустрость увеличивала расход топлива и приводила к избытку продуктов горения в выхлопных газах. Чтобы решить эти проблемы, нужно было доработать конструкцию топливной автомобильной системы. Это и привело к использованию топливных форсунок в автомобилестроении. Сначала начали ставить системы с одной форсункой (моновпрыск), а позже – системы распределённого впрыска топлива. Первая электромагнитная форсунка с электронный управлением впрыска появилась в 1967 году. Она производила подачу топлива в камеру сгорания через равные промежутки времени.

1. Что такое электромагнитная форсунка.

Форсунки ставят в большей степени на бензиновые двигатели (даже на те, что оборудованы системой непосредственного впрыска). Но встречаются и дизельные двигатели с форсунками. Распыление топлива происходит за счёт высокого уровня давления, создаваемого форсунками. Для бензина достаточно нескольких атмосфер, а для дизельного топлива необходимы сотни и тысячи атмосфер (только при таком давлении дизельное топливо приобретает нужные характеристики).

Различают три основных вида топливных форсунок:

— Электромагнитные форсунки.

— Пьезоэлектрические форсунки.

— Электрогидравлические форсунки.

Остановимся на первом типе форсунок. Электромагнитная форсунка основана на работе электромагнита. Она начинает действовать во время поступления на обмотку возбуждения клапана некоторого напряжения в соответствии с заложенным алгоритмом в блоке электронного управления. Эта обмотка возбуждения и представляет собой некую копию электромагнита. Если сравнивать топливные системы с форсунками и карбюраторные топливные системы, то первые имеют как достоинства, так и недостатки перед вторыми.

Достоинства топливных форсунок по сравнению с карбюраторными системами:

1. Точная дозировка топлива, благодаря чему обеспечивается его экономный расход.

2. Токсичность отработанных газов сводиться к минимуму.

3. Мощность автомобильного двигателя с форсунками возрастает на 10%.

4. Запустить двигатель с форсунками намного легче вне зависимости от погоды на улице.

5. Форсунки улучшают динамические свойства автомобиля.

6. Чистить и менять форсунки и другие элементы двигательной системы необходимо заметно реже, чем в карбюраторных двигателях.

Недостатки топливных форсунок по сравнению с карбюраторными системами:

1. Для нормальной работы форсунок топливо должно быть очень качественным. Если состав топлива нарушается, то форсунки быстрой выйдут из строя.

2. Стоимость ремонта или замены топливных форсунок очень высокая.

Учитывая все достоинства, двигатели с форсунками и получили такую популярность среди автопроизводителей.

2. Устройство электромагнитной форсунки.

Обычно, форсунка состоит из одного канала. Но встречаются варианты и с двумя каналами, когда по одному каналу выбрасывается топливо, а по второму – состав, необходимый для распыления топлива (жидкость, газ, пар). Устройство электромагнитной форсунки предельно простое. Она состоит из таких компонентов:

1. Фильтр в виде сетки.

2. Электрический разъём.

3. Электромагнитная обмотка возбуждения.

4. Специальная пружина.

5. Якорь от электромагнита.

6. Корпус форсунки.

7. Уплотнение на корпусе.

8. Игла форсунки.

9. Сопло форсунки.

Сопло предназначается для осуществления разбрызгивания топлива. От качества исполнения данного элемента зависит работа всего прибора. Фильтр сеточного типа необходим для фильтрации топлива, которое будет проходить через форсунку. Фильтр нужен, так как форсунки очень чувствительны к наличию сторонних элементов в топливе.

Через электрический разъём на форсунки поступает электроэнергия, которая потом переходит на электромагнитную обмотку возбуждения. Пружина предназначается для возвращения иглы форсунки в исходную позицию после впрыска. Якорь электромагнита производит управление, и осуществляет движение иглы форсунки. Игла форсунки производит открытие и закрытие сопла, благодаря чему происходит управление впрыском топлива. Все конструктивные элементы форсунки располагаются в определённом порядке в её корпусе. Уплотнение на корпусе необходимо для более качественной и надёжной установки прибора в топливную систему.

3. Принцип работы электромагнитной форсунки.

Принцип работы электромагнитной форсунки состоит в следующем. После включения зажигания, электромагнитные форсунки получают от блока управления команды с определённой частотой. Под воздействием этих команд они принимают два возможных положения: открытое или закрытое. Если на форсунку напряжение не подаётся, то игла под воздействием пружинного механизма и давления топлива прижимается к седлу клапана и форсунка в это время не обеспечивает подачу топлива в коллектор.

Когда электронный управляющий блок по заложенному алгоритму подаёт на электромагнитную обмотку возбуждения необходимое напряжение, создаётся электромагнитное поле, которое провоцирует втягивание якоря с иглой и освобождение сопла форсунки, преодолевая силу пружины. Через сопло и производиться впрыскивание топлива в камеру сгорания. Когда напряжение исчезает, игла форсунки под воздействием пружины возвращается в исходное положение.

Все современный форсунки оснащаются электронной системой контроля впрыска топлива. Электронная система контроля впрыска топлива принимает команды от датчиков в двигателе, на основе которых определяет нужное количество топлива для двигателя в данный момент и отправляет сигналы форсункам. А форсунки открываются в нужное время и производят впрыск необходимого количества топлива. То есть они дают возможность довольно точно дозировать впрыск топлива в коллектор.

Впрыскивание топлива осуществляется сверху вниз через распылительную пластину, от формы и конструкции которой зависит форма струи. Качество работы форсунки определяется по характеру распыления топлива, который она способна обеспечить. Форсунка должна давать конусообразное распыления с ровный и непрерывным факелом.

Работу форсунок определяют по таким характеристикам:

1. Динамический диапазон функционирования.

2. Минимальная подача топлива за один цикл.

3. Время на открытие форсунки.

4. Время на закрытие форсунки.

5. Угол распыления.

6. Дальность топливного факела.

7. Мелкость и зернистость распыления.

8. Характер распределения топлива в факеле.

4. Игла форсунки.

Распылитель – это одна из основных частей форсунки, которая состоит из двух элементов:

1. Иглы.

2. Корпуса.

Игла форсунки изготавливается из легированной стали, очень тщательно обрабатывается и имеет высокую степень твёрдости поверхности. Высокая твёрдость поверхности просто необходима для обеспечения работы форсунки в условиях высокой температуры и высокого давления. Качество функционирования иглы форсунки зависит от зазора между ней и корпусом распылителя. Поэтому иглу и корпус форсунки всегда выбирают попарно. Заменить только одну из этих деталей нельзя. Если менять, то сразу две.

Положение иглы внутри форсунки контролируется при помощи специальной пружины, которая регулируется винтом, вкрученном в дно корпуса. Рассмотрим, каким образом происходит работа иглы форсунки. Когда двигатель работает, топливо проходит из топливного насоса в камеру через канал. Как только давления топлива превысит силу пружины, игла приподнимается, а топливо проходит к отверстиям распыления и впрыскивается в камеру сгорания. После впрыска, давление топлива резко падает, и игла форсунки под действием пружины возвращается в начальную позицию, закрывая входное отверстие. А потом всё повторяется заново.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

auto.today

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.

Устройство топливной форсунки дизельного двигателя

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:

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

Принцип работы топливной форсунки дизельного двигателя

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.

all-drive.net

Форсунка как работает — на работающем двигателе, на дизеле, на инжекторе

Форсунка в автомобиле — это специальное устройство, которое отвечает за непосредственное распыление горючего вещества внутри системы сгорания. В настоящее время есть некоторое количество модифицированных устройств такого механизма.

Типы форсунок

На сегодняшний день форсунки различают по трем видам: электромагнитные, электрогидравлические и пьезоэлектрические.

Электромагнитные форсунки

Этот вид форсунок обычно ставят на бензиновый двигатель. Тем самым такой вид обладает самой простой и понятным механизмом работы, состоящей из клапанов электромагнита, а еще обладает системой распылителя, со входящими в нее другими деталями.

Механизм работы такого типа использования форсунок весьма простой. Напряжение подается в систему обмотки, который тем самым возбуждает клапан, которое происходит в определенное время, обычно для этого идет установка программы, благодаря которой происходит принцип работы.

Напряжение создается в нужном поле, затягивающимся с помощью грузика иголки из клапана, в этом случае высвобождается сопло. В результате таких действий происходит впрыск определенного количества горючего вещества. По мере того как снижается напряжение, то иголка начинает возвращаться в первоначальное состояние.

Тип гидравлических электронных

Механизм типовых деталей пролегает в применении большого количества давления в системе подачи горючего вещества. В первом варианте клапана электромагнита закрыты, а иголка по большей степени прижимается к седлу того места, где находится система управления камерой.

В итоге сигнал, который подается от этой системы в механизм, начинает запускать клапан и открывается дроссель слива. А действует это за счет того, что горючее вытекает из системы камеры в магистральный механизм слива. Дроссельная система впускового механизма начинает мешать ему, чтобы температуру давления смогла выгорать и в системе впуска магистрали смогло быстро ровнять свое давление.

В результате этого процесса снижается давление в поршне и ослабевает усилие прижимной системы, а так как давление на игле не изменяется, то в такой момент начинает происходить тот самый впрыск или как, можно сказать, подача автомобиля.

Электрический тип

Такой тип использования форсунок работает за счет механизированной системы гидравлики. Вначале иголка помещается в седло за счет воздействия на него большого давления. Когда начинает поступать сигнал типа электрического на элемент пьезоэлектрического механизма, за счет толчков на поршневую систему толкателя, который тем самым начинает давить на поршневой механизм клапана переключения. Это тем самым приводит к тому, что клапан переключения начинает открываться и благодаря этому горючее переходит в магистральную систему слива, давление наверху иголки начинает понижаться. Благодаря тому, что температура внизу не меняется игла приподнимается, в процессе этого обычно происходит подача горючего в систему.

Принцип работы

Процесс впрыска топлива в топливную систему берет на себя ответветственность подачи горючего вещества в цилиндр или коллектор впуска двигателя. Чтобы разобрать весь процесс работы форсунки, то для начала следует рассмотреть механизм системы подачи топлива. Таким образом, процесс управления подачи горючего вещества немаловажная часть, тем самым обеспечивая работу двигательной системы. Инжекторная система форсунок устанавливается перед тем как расположить заслонку дросселя, именно на том месте старой модели установлен карбюратор.

Распределительный процесс системы впрыска топлива присущ большому количеству новеньких автомобилей.

Существуют несколько типов форсунок, принцип работы которых имеет свои особенности:

• Одновременные — подается горючее за счет осуществления на все цилиндры, что характерно равными показателями расходного количества топлива на все инжекторы.
• Попарно-параллельные — открывается канал, который выполняет работу парно, тем самым одна форсунка осуществляет систему подачи топлива перед впуском, а другая наоборот.
• Фазированные — инжекторы по автоматической системе открываются, обеспечивают таким образом, лучшую четкость впрыска.
• Прямые — топливо подается напрямую за счет камеры сгорания, что является наилучшим вариантом продуктивность.

smotriavto.ru

Устройство и принцип работы форсунки

Форсунками с электромагнитным методом действия комплектуются бензиновые моторы, в т.ч. и двигатели, имеющие непосредственный впрыск. Конструкция форсунки несложная; представляет собой сопло, электромагнитный клапан, соединенный с иглой. Работа форсунки происходит в соответствии с работой управляющего блока. В определенное время подается напряжение на клапан — возникающее электромагнитное поле, преодолевая сопротивление пружины, втягивает иглу, освобождая сопло. В результате происходит впрыск бензина. Когда электронный блок перестает подавать напряжение, электромагнитное поле исчезает, игла возвращается на штатное место, благодаря упругости пружины.

Работает совместно с дизельными моторами. В конструкцию входит сливной, впускной дроссель, камера управления, клапан (электромагнитный). Суть работы заключается в применении давления. При подаче блоком соответствующего напряжения на клапан, немедленно открывается сливной дроссель — дизельное топливо идет в магистраль.

Задача впускного дросселя – препятствование выравниванию давления в магистрали, камере управления. В результате на поршень давление уменьшается, но на иглу топливо давит по-прежнему, из-за чего она приподнимается и топливо впрыскивается. Когда электронный блок обесточивает клапан, игла инжектора прижимается к седлу благодаря силе давления солярки на поршень в управляющей камере. Впрыска не происходит, т.к. топливо на иглу давит меньше, чем на поршень.

Считается наиболее совершенным и устанавливается на дизелях. Его основное преимущество – высокая скорость срабатывания (больше, чем у электромагнитных инжекторов в 4 раза). Следствием этого является возможность несколько раз произвести впрыск топлива в течение всего лишь одного цикла, плюс точная дозировка. В конструкцию пьезоэлектрической форсунки входит переключающий клапан, игла, пьезоэлемент, толкатель.

Принцип действия данного инжектора также основан на гидравлике. Исходное положение: игла находится на седле из-за более высокого давления топлива. Когда на пьезоэлемент попадает напряжение, его длина увеличивается, благодаря чему передается усилие на толкатель. Благодаря этому переключающий клапан открывается, топливо идет в магистраль. Далее поднимается игла и происходит впрыск.

www.kakprosto.ru

Принцип работы механической форсунки дизельной. Форсунки и корпуса форсунок дизельных двигателей

С развитием и распространением дизельных двигателей, к ним начали выдвигать все большие и большие требования, выражающиеся в увеличении удельной мощности мотора, увеличении давления впрыска и улучшении процесса смесеобразования. Немаловажным фактором также являются компактные размеры самого устройства и соблюдение экологических норм. Все это, вместе с бурным развитием электроники, поспособствовало созданию индивидуальных насос-форсунок и отдельных насосных секций для каждого цилиндра , оборудованного электронным блоком, который и управляет его работой.

1. Как работает насос-форсунка?

Система впрыска топлива, снабженная насос-форсунками, устанавливается на дизельных двигателях внутреннего сгорания и была разработана еще в конце 30-х годов ХХ века. Впервые такую систему применили на морских, железнодорожных и грузовых дизельных моторах, характеризующихся сравнительно низкой скоростью. Главной особенностью таких силовых агрегатов является наличие отдельного впрыскивающего топливного насоса, использующегося для каждого цилиндра мотора и обладающего очень короткими напорными линиями к форсунке. В движение такие насосы приводятся механическим путем, при помощи толкателя и буферов.

В корпусе насос-форсунки объединены насос высокого давления, сама форсунка, дозирующий клапанный узел и силовой привод, благодаря которым данный элемент имеет преимущества в сокращении продолжительности движения топливной жидкости, находящейся под высоким давлением, а также в увеличении гидравлической эффективности и уменьшении своей массы.

Представители последнего поколения насос-форсунок обладают большим рабочим давлением впрыска (до 2500 бар) и способны мгновенно реагировать на команды управляющего блока, в задачу которого входит сбор и анализ текущей информации, поступающей от внешних датчиков. Именно эти данные определяют требуемые количественные и временные характеристики впрыска топлива, что дает возможность получения оптимальных значений мощности при заданном режиме работы, существенно экономит топливную жидкость, обеспечивает минимальные выбросы в атмосферу и способствует снижению уровня шумности от работающего силового агрегата. Кроме того, насос-форсунка достаточно компактна, за счет чего в головке двигателя образуется дополнительное свободное пространство, использующееся для установки других деталей двигателя.

Конструкция насос-форсунки позволяет обеспечить эффективное образование топливно-воздушной смеси, для чего в процессе впрыска предусмотрены фазы предварительного, основного и дополнительного впрыска топлива. Предварительный впрыск помогает достичь плавности сгорания смеси в ходе основного впрыска, обеспечивающего качественное смесеобразование при разных рабочих режимах мотора, а дополнительный служит для очистки сажевого фильтра от накопленных отложений сажи (процесс регенерации).

Процесс работы насос-форсунки проходит следующим образом:

1) Кулачок распредвала посредством коромысла перемещает плунжер вниз, и топливо начинает перетекать по каналам форсунки. В момент закрытия клапана топливо как бы отсекается, и его давление начинает возрастать, а при достижении показателя в 13 мПа игла распылителя преодолевает усилие пружины, вследствие чего происходит предварительный впрыск топлива.

2) Как только клапан открывается, предварительный впрыск прекращается, а топливо переходит в питающую магистраль, и его давление снижается. В зависимости от рабочих режимов силового агрегата, может производиться один или два предварительных впрыска.

3) При продолжении движения плунжера вниз происходит основной впрыск. Клапан опять закрывается, и давление топлива снова возрастает. Достигнув значения в 30 мПа, игла распылителя преодолевает силу давления топлива, и усилие пружины поднимается вверх, вызывая основной впрыск. Чем выше будет давление, тем большее количество топлива сожмется, а значит, в итоге получится больший впрыск в камеру сгорания. Наибольшее количество топлива (что способствует максимальной мощности двигателя) впрыскивается при давлении в 220 мПа. Завершение этапа основного впрыска происходит с открытием клапана, причем давление топлива падает, а игла распылителя закрывается.

4) Дополнительный впрыск топлива происходит при дальнейшем движении плунжера вниз, а принцип действия устройства на этом этапе аналогичен основному впрыску и обычно производится в два захода.

2. Типичные неисправности

www.petroel.ru