Инжектор и форсунка в чем разница: Топливная форсунка: виды, конструкция, принцип работы

Содержание

Причины загрязнения форсунок: методы тестирования и очистки

Если предположить, что среднестатистический автомобиль потребляет порядка 10 литров топлива на каждые 100 км пробега и в течение своей «жизни» пробегает хотя бы 250 000 км, то легко посчитать какое количество бензина проходит через его топливную систему. 250 000 / 100 х 10 = 25 000 литров. Немудрено, что с таким количеством топлива в систему попадает и значительное количество загрязнений. Со временем характеристики топливоподающей аппаратуры ухудшаются из-за появления на стенках ее элементов различных загрязнений. На пути механических загрязнений стоят топливные фильтры, отсеивающие частицы крупнее 10-20 микрон. Они устанавливаются в топливной магистрали и в самой форсунке. Своевременно заменяя фильтры и применяя при этом изделия гарантированного качества можно предотвратить загрязнение механическими частицами.

Однако основной вклад в загрязнение топливной системы вносит, как ни странно само «чистое» топливо.

Воск, гудроны и олефины попадают в систему в составе бензина, осаждаясь на стенках топливных магистралей, регуляторах давления и, конечно, форсунках. Последние страдают от этих отложений в большей степени. На седлах форсунок и на концах запорных элементов со временем появляются твердые смолистые отложения. Они – причина ухудшения эксплуатационных характеристик а иногда и полного отказа форсунок. А образуются отложения довольно просто. После остановки горячего двигателя из пленки топлива, оставшейся на штифтах и внутренних поверхностях распылителей, что ниже запорного клапана, испаряются легкие фракции. Тяжелые же остаются на деталях, ведь смывать их в это время нечем – свежие порции топлива не поступают к распылителю, и запорные клапаны форсунок закрыты. К тому же в этот момент отсутствует охлаждение топливом. Корпус форсунки дополнительно нагревается, получая тепло от горячей головки блока цилиндров через впускной коллектор, ускоряя процесс выпаривания. Из оставшихся тяжелых фракций и образуются смолистые отложения.
Накапливаясь, они препятствуют запорному конусу плотно сесть на седло, вследствие чего нарушается герметичность форсунки. Остаточное давление топлива в рампе после остановки мотора сохраняется. Оно потихоньку проталкивает бензин через негерметичный клапан, и процесс закоксовывания идет интенсивнее. Потеря герметичности осложняет запуск двигателя ввиду отсутствия давления в топливной магистрали и возможности образования паровых пробок. Кроме того, с потерей герметичности ухудшается отсечка топлива. Вместо того, чтобы резко оборвать факел, отправив всю порцию во впускной канал, окончание впрыска происходит плавно. Последние капли его не могут «выстрелить», а беспомощно повисают на распылителе. Проходное сечение сопла форсунки – кольцевая щель, образованная корпусом распылителя и запорным клапаном. С появлением отложений просвет «зарастает» и уменьшается. Соответственно уменьшается и количество топлива, дозируемого форсункой за каждый рабочий такт. Если система управления не имеет обратной связи, то изменение пропускной способности форсунок приведет к обеднению рабочей смеси.
Последствия этого проявятся в снижении мощности, появлению детонации и т.д. Если на автомобиле установлена система с обратной связью по сигналу Лямбда-зонда, то она сможет при небольшом изменении производительности скомпенсировать это изменение путем увеличения времени впрыска. Однако у такого увеличения есть предел, называемый пределом регулировки. Более того если даже средняя производительность комплекта форсунок снизится ненамного, но разница между отдельными форсунками будет значительна, это приведет к неудовлетворительной работе системы. В современных системах управления двигателем пока нет достаточно быстрой обратной связи, позволяющей корректировать время впрыска для каждой форсунки индивидуально. К тому же многие системы применяют попарный или одновременный тип впрыска, при котором несколько форсунок управляются ECU одним выходным ключом. Нарушается и форма факела – значит, часть топлива попадет не в просвет впускного канала, а, к примеру, на стенки впускного коллектора. Таким образом топливо поступит в цилиндр не в виде однородной смеси а в виде топливной пленки.
А еще отложения ухудшат однородность распыления. Из форсунок полетят крупные капли, не успевающие испариться, перемешаться с воздухом и, стало быть, сгореть в цилиндрах.

Подведем итог — загрязнение форсунок может вызвать:

  • нарушение герметичности снижение производительности,
  • ухудшение качества распыления топлива,
  • значительный разброс производительности между отдельными форсунками комплекта.

В результате – знакомые многим владельцам основные симптомы:

  • затрудненный запуск двигателя,
  • неустойчивая работа (особенно на холостом ходу),
  • провалы при разгоне,
  • повышенный расход топлива,
  • потеря мощности и ухудшение управляемости,
  • появление детонации вследствие обеднения смеси и повышения температуры в камере сгорания,
  • пропуски воспламенения,
  • «Хлопки в выхлопной трубе».

Производители аппаратуры пытаются воспрепятствовать появлению отложений. Для этого совершенствуют конструкцию форсунок, применяют новые материалы, достигают очень высокой точности изготовления. Нефтяные компании выпускают высококачественные бензины с моющими присадками. И все же форсунки приходится чистить, особенно если пробег автомобиля превышает 100 тыс. км и сопряжен с эксплуатацией на низкокачественном бензине, богатом тяжелыми фракциями. Кстати, именно поэтому следует избегать использования топлива из многомесячных запасов, хранящихся в бочках или канистрах. Выпавшие из него смолы быстрее забивают фильтры и оседают на распылителях, ускоряя образование отложений.

Значительно реже встречается другая причина неудовлетворительной работы форсунок – загрязнение входных фильтров. Входные фильтры форсунок относительно небольших размеров и призваны лишь гарантировать чистоту топлива, поступающего в форсунки, отсекая особо мелкие включения, проникшие через магистральный фильтр тонкой очистки топлива. Поглощающая способность их невелика, а засорившись, они оставляют форсунки на голодном пайке. Чтобы этого не допустить, нужно внимательно следить за состоянием фильтра тонкой очистки топлива и не «заливать».

Существует два основных типа форсунок – механические и электрические. Примерно с 1993 года автопроизводители отказались от использования механических форсунок ввиду более жестких требований к токсичности выхлопа и, соответственно, к качеству приготовления топливно-воздушной смеси. Надо заметить, что рабочие параметры механических форсунок изменяются в процессе эксплуатации. Это обусловлено изменением жесткости возвратной пружины, а также состояния седла и запорного клапана. Современные электромагнитные форсунки изготавливаются с допусками 1 микрон и способны работать до миллиарда циклов. Основной проблемой для них является загрязнение в процессе эксплуатации. Наибольшую интенсивность накопление отложений имеет сразу после остановки двигателя. В это время температура корпуса форсунки возрастает за счет нагрева от горячего двигателя – охлаждающее действие потока бензина отсутствует. Легкие фракции бензина в рабочей зоне форсунки выпариваются, а тяжелые превращаются в лаковые отложения, которые изменяют сечение калиброванного канала.

К примеру, 5-микронные отложения могут изменить пропускную способность этого канала на 25%! Возникает два вопроса: Каким образом можно проверить работу форсунок? Каким образом восстановить загрязненные форсунки?

Фотоотчет

Остальные Статьи

16.11.17

Launch x431 Pro 2016 — лучший выбор!
Launch x431 Pro 2016 — лучший выбор! Предлагаем вам мультимарочный сканер LAUNCH X431 PRO 2016 — лидер продаж на российском рынке автодиагностики!

25.10.16

Отличие Launch x431 Pro от Launch x431 Pro 2016
При выборе мультимарочного сканера клиенты часто задаются вопросом: «В чем отличие Launch x431 Pro от Launch x431 Pro 2016 ? С момента выпуска сканера x431 Pro прошло уже более 3-х лет и все это время компания собирала отзывы о его работе от дистрибьюторов и клиентов, чтобы учесть их пожелания при разработке нового прибора.
Все замечания и предложения были учтены в x431 Pro 2016 года.

02.02.15

О «походной» диагностике
В очередной раз, просматривая различные варианты, я натолкнулся на новинку от компании Launch – диагностический адаптер EasyDiag. Меня заинтересовало, что может эта маленькая желтая коробочка. Как выяснилось – многое: чтение и сброс ошибок по заводским протоколам по всем системам, а не только двигателя.

Автокомплекс Водолей — Промывка инжектора и форсунок

Форсунка — это простой электромагнитный клапан, созданный для максимально точной дозировки подачи топлива и его распыла. Как показывает практика при эксплуатации современного инжекторного двигателя с системой впрыска топлива в условиях, когда топливо не соответствует принятым в цивилизованных странах нормам, топливные магистрали, форсунки и другие элементы системы требуют профилактической очистки примерно каждые 20-30 тыс. км. пробега, что в несколько раз больше чем у карбюраторных двигателей.

В следствие засорения инжектора возможна неправильная работа двигателя (потеря мощности двигателя, повышенный расход топлива, провалы и подергивания при разгоне, нестабильные обороты холостого хода). У загрязненных форсунок снижается производительность, изменяется направление и форма факела распыла, в запущенных случаях игла форсунки может залипнуть в открытом или закрытом состоянии. Перебои в работе двигателя становятся особенно заметными с наступлением холодного времени года, так как испаряемость бензина уменьшается, что затрудняет запуск двигателя.

Промывка  форсунок и промывка инжектора — это по сути одна и та же процедура.

Основные стадии засорения инжектора

1.Стадия засорения: разница в производительности форсунок составляет 5-7%. При малом засорении особых проблем с двигателем не возникает. Обычно, происходит увеличение расхода топлива на 1-3 литра на 100 км. На плохом бензине может появляться детонация.

2.Стадия засорения: разница в производительности форсунок порядка 10-15%. На холостом ходу двигатель ”подтраивает” (начинает работать не равномерно). Выхлоп так же становится неравномерным, с хаотичными хлопками. Заметно увеличивается расход топлива и ухудшается динамика разгона. Появляется детонация, едкий запах из выхлопной трубы.

3.Стадия засорения: разница в производительности форсунок достигает 20-50%. Двигатель пытается «выпрыгнуть» из под капота. Один или более цилиндров могут вообще не работать на холостом ходу. При попытке резкого нажатия на педаль газа в корпусе воздушного фильтра раздаются хлопки. Все симптомы первых двух стадий так же присутствуют в более яркой форме. 

Основными признаками загрязнения форсунок и необходимости их промывки являются:

  • Затрудненный пуск двигателя
  • Неустойчивая работа двигателя на холостом ходу и переходных режимах
  • Провалы при резком нажатии на педаль газа
  • Ухудшение динамики разгона двигателя и потеря мощности
  • Увеличение расхода топлива
  • Повышение токсичности отработавших газов
  • Появление детонации при разгоне вследствие обеднения смеси и повышения температуры в камере сгорания
  • Пропуски воспламенения
  • Хлопки в выпускной системе
  • Быстрый выход из строя кислородного датчика (лямбда-зонда) и каталитического нейтрализатора
  • Загрязнение форсунок становится особенно заметным с наступлением холодов, когда испаряемость топлива ухудшается и появляются проблемы с пуском холодного двигателя

Химическая промывка инжектора

Как правило, при плановом обслуживании чаще применяют химический способ очистки топливной системы при помощи специальной жидкости, без снятия. Он менее трудоемкий и его эффективность достаточна для профилактики. Однако, если отложения более устойчивые, этот метод не может дать 100% гарантию очистки из-за невозможности визуального контроля, т.к. при промывке инжектора химическим способом форсунки не демонтируются.

Ультразвуковая промывка инжектора

Для однозначного определения состояния форсунок их необходимо демонтировать и испытать на специальном стенде, создав при этом условия, идентичные реальным условиям работы двигателя — давление, время впрыска и частота. Это единственно правильный способ оценки их состояния – герметичность, производительность, направление и форма факела распыла. 

Снятые с форсунки можно «лечить» наиболее эффективным способом — ультразвуковой промывкой инжектора в специальной ванне. Под воздействием ультразвуковых колебаний частички чистящей жидкости каждую секунду совершают возвратно-поступательное движение с частотой генератора. Но из-за инерционности происходит не только перемещение микрообъемов жидкости с резкими изменениями ускорения, но и скачкообразное изменение давления в них. Рабочая жидкость как бы «бомбардирует» поверхность очищаемой форсунки и срывает с неё частички грязи. Такое интенсивное движение раствора усиливает размельчение частичек грязи в рабочей жидкости. Наиболее примечательным при этом является то, что полная очистка от загрязнений при помощи ультразвука достигается даже в самых узких углублениях и отверстиях очищаемого изделия.

На сегодня это самый эффективный способ промывки форсунок, т.к. позволяет визуально оценить параметры “до” и “после” ультразвуковой промывки инжектора.

Стоимость промывки

Стомость промывки форсунок в автокомплексе «Водолей» не высока, она зависит от модели двигателя, сложности снятия и установки форсунок на двигателе.

Наши преимущества:


 

   

 Быстрое выполнение работ

Мы прекрасно понимаем, что времени всегда не хватает. Поэтому мы выполняем все работы быстро и без потери высокого качества.

 Экономия до 50%

Вы можете сэкономить до 50% стоимости технического обслуживания или ремонта у официального дилера, если обратитесь в автокомплекс
Водолей

 Отсутствие очередей

На нашем сайте работает удобный сервис предварительной
Онлайн записи

 Ремонт вместо замены

Мы  не будем заставлять Вас покупать целый агрегат, если в нем неисправна только одна деталь. Если что-то можно отремонтировать, мы отремонтируем.
       

Чтобы записаться на промывку форсунок 


воспользуйтесь формой онлайн записи:

Записаться

или позвоните по телефону:
+7 (3822) 57-49-49

Форсунки топливные бензиновые чем отличаются по цвету.

Блог › Принцип работы инжектора

Топливная форсунка является основным исполнительным устройством в любой системе впрыска. Ее главная задача — распылять топливо на мелкие частицы в нужном месте впускного воздушного тракта или непосредственно в цилиндрах двигателя. Форсунки бензиновых и дизельных двигателей выполняют одинаковые функции, но по принципу действия и конструкции — это совершенно разные устройства. В данной главе описываются форсунки только для бензиновых двигателей.

ФОРСУНКИ ВПРЫСКА: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Форсунки впрыска бензина (ФВБ) по конструктивному устройству и по типу реализованного в них способа управления подразделяют на гидромеханические, электромагнитные, магнитоэлектрические и электрогидравлические. В современных системах впрыска бензина используются в основном первые два вида.

По назначению в системе впрыска форсунки бывают пусковыми и рабочими. Рабочие форсунки делят на два вида: центральные форсунки для одноточечного импульсного впрыска и клапанные форсунки для впрыска топлива с распределением по цилиндрам. Разрабатываются рабочие форсунки для впрыска бензина под высоким давлением непосредственно в цилиндры двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Следует отметить, что форсунки впрыска бензина изготовляются под каждый тип двигателя индивидуально, т.е. форсунки впрыска не унифицируются и, как правило, не могут переставляться с одного типа двигателя на другой. Исключение составляют универсальные гидромеханические форсунки фирмы BOSCH для механических систем непрерывного впрыска бензина, которые широко применялись на различных двигателях в составе системы «K-Jetronic». Но и эти форсунки имеют несколько не взаимозаменяемых модификаций.

Почти все форсунки впрыска бензина содержат внутри корпуса мелкосетчатый фильтр тонкой очистки топлива, который часто является причиной нарушения работоспособности форсунки. Восстановить нормальную работу форсунки с загрязненным фильтром можно принудительной промывкой всей системы впрыска специальным многокомпонентным растворителем, который добавляют в моторное топливо (в бензин), и двигатель включают в работу на холостом ходу на 30-40 мин. В настоящее время для этой цели продаются специальные промывочные установки и растворитель. Промывка форсунки вне двигателя путем «отмачивания» в ацетоне или продувкой воздухом не эффективна.

Следует также заметить, что современные форсунки впрыска бензина не разборные и ремонту с демонтажом на детали не подлежат.

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ФОРСУНКИ

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

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

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

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

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

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


ОСНОВНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ЗАКРЫТОЙ ФОРСУНКИ ЯВЛЯЮТСЯ ПЯТЬ ПОКАЗАТЕЛЕЙ.

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

_______________________________________________________________

Виды и конструкция форсунок систем впрыска

Форсунка (или 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 и пьезоэлектрическая.

Электромагнитная форсунка

Электромагнитная форсунка устанавливается, как правило, на бензиновых двигателях, в т.ч. оборудованных системой непосредственного впрыска. Форсунка имеет достаточно простое устройство, включающее электромагнитный клапан с иглой и сопло.

Её работа 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 bosch

Рис.4. Устройство и компоненты электрогидравлической форсунки 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

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

Принцип работы электрогидравлической форсунки bosch 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.

Общий вид форсунки системы Бош Комон Рейл показан на рисунке 4. Форсунка состоит из: электромагнита, якоря электромагнита, маленького шарикового управляющего клапана, запорной иглы, распылителя, поршня управляющего клапана и подпружиненного штока.

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 Common Rail электромагнит при давлении 1350-1800 кгс/см2 не в состоянии поднять запорную иглу, поэтому используется принцип гидроусиления.

Принцип действия электрогидравлической форсунки bosch

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 Бош 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.

Пьезоэлектрическая форсунка

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

Преимуществами пьезофорсунки являются быстрота срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана), и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного цикла, а также точная дозировка впрыскиваемого топлива.

Это стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой, основанного на изменении длины пьезокристалла под действием напряжения. Конструкция пьезоэлектрической форсунки включает пьезоэлемент, толкатель, переключающий клапан и иглу, помещенные в корпусе.

В работе этой модели, 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.

Пьезоэлемент, являющийся исполнительным элементом форсунки bosch, 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.

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.

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.5. Компоненты пьезоэлектрогидравлической форсунки bosch

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 пьезоэлектрического элемента за один рабочий такт друг за другом производятся несколько впрысков.

Принцип работы пьезофорсунки


Рис.6. Принцип действия 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.

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 «после впрыскивания».

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 Комон Рейл и форсунки.

Другим направлением форсунок 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.

Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.

Форсунка является основным исполнительным устройством в любой системе впрыска. Ее главная задача — распылять топливо на мелкие частицы в нужном месте впускного воздушного тракта или непосредственно в цилиндрах двигателя. Форсунки бензиновых и дизельных двигателей выполняют одинаковые функции, но по принципу действия и конструкции — это совершенно разные устройства. В данной главе описываются форсунки только для бензиновых двигателей.

Общие сведения

Форсунки впрыска бензина (ФВБ) по конструктивному устройству и по типу реализованного в них способа управления подразделяют на гидромеханические, электромагнитные, магнитоэлектрические и электрогидравлические. В современных системах впрыска бензина используются в основном первые два вида.

По назначению в системе впрыска форсунки бывают пусковыми и рабочими. Рабочие форсунки делят на два вида: центральные форсунки для одноточечного импульсного впрыска и клапанные форсунки для впрыска топлива с распределением по цилиндрам. Разрабатываются рабочие форсунки для впрыска бензина под высоким давлением непосредственно в цилиндры двигателя внутреннего сгорания (ДВС).
Следует отметить, что форсунки впрыска бензина изготовляются под каждый тип двигателя индивидуально, т.е. форсунки впрыска не унифицируются и, как правило, не могут переставляться с одного типа двигателя на другой. Исключение составляют универсальные гидромеханические форсунки фирмы BOSCH для механических систем непрерывного впрыска бензина, которые широко применялись на различных двигателях в составе системы «K-Jetronic». Но и эти форсунки имеют несколько невзаимозаменяемых модификаций.
Почти все форсунки впрыска бензина содержат внутри корпуса мелкосетчатый фильтр тонкой очистки топлива, который часто является причиной нарушения работоспособности форсунки. Восстановить нормальную работу форсунки с загрязненным фильтром можно принудительной промывкой всей системы впрыска специальным многокомпонентным растворителем, который добавляют в моторное топливо (в бензин), и двигатель включают в работу на холостом ходу на 30-40 мин. В настоящее время для этой цели продаются специальные промывочные установки и растворитель. Промывка форсунки вне двигателя путем «отмачивания» в ацетоне или продувкой воздухом не эффективна.
Следует также заметить, что современные форсунки впрыска бензина неразборные и ремонту с демонтажом на детали не подлежат.

Гидромеханические форсунки

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

По конструкции закрытые форсунки могут различаться устройством запорного клапана и способом крепления в литом корпусе впускного коллектора. По типу запорного устройства закрытые форсунки подразделяют на форсунки со сферическим, дисковым и штифтовым клапаном; по способу крепления — на вставные и резьбовые.
Закрытые ГМ-форсунки в дозировании топлива участия не принимают. Их главная функция — распылять бензин на горячие впускные клапаны двигателя. При этом распыленные частицы бензина переходят в парообразное состояние, а впускной клапан охлаждается. Чтобы не было соприкосновения струи бензина со стенками предклапанной зоны впускного коллектора, бензин распыляется с раскрывом на угол не более 35е, а форсунка по отношению к клапану устанавливается по строго заданной геометрии.
Дозирование топлива в механической системе впрыска производится изменением напора бензина у постоянно открытого распылительного сопла форсунки. При этом давление напора формируется давлением вне форсунки — в дифференциальном клапане дозатора-распределителя механической системы впрыска.
Для того чтобы клапан форсунки закрытого типа находился в состоянии «открыто», давление бензина в клапанной полости 6 должно быть все время несколько выше усилия Рп возвратной пружины 10 (Рфн > Р„).
Это достигается заданием достаточно высокого (не менее 6 бар) рабочего давления Ps (РДС) в системе (в топливоподающей магистрали до дозатора-распределителя) и поддержанием РДС на постоянном уровне.

Основными параметрами закрытой форсунки являются пять показателей.

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

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

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

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

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

Электромагнитные форсунки

Электромагнитные форсунки применяются в современных системах впрыска бензина в качестве клапанных рабочих и пусковых форсунок (для систем распределенного по цилиндрам впрыска с электронным управлением), а также в качестве центральных форсунок впрыска (в системах питания с моновпрыском). Центральная форсунка наиболее распространенной конструкции для систем впрыска бензина группы «Mono».
Современные ЭМ-форсунки способны надежно срабатывать со скважностью* S = 0,5 и при этом устойчиво (управляемо) удерживать открытое состояние в течение 2…2,5 мс. Разброс этого параметра в конкретном типоразмерном ряде форсунок не более ±5%. Такой быстроте срабатывания ЭМ-форсунки отвечает частота возвратно-поступательного движения подвижного стержня электромагнита форсунки в 200…250 с-1. Это является пределом возможного для данного типа электроуправляемых форсунок.
При применении ЭМ-форсунок в качестве клапанных рабочее давление Ps в системе впрыска может быть понижено с 6,5 бар (в механических системах) до 4,8…5 бар, что повышает надежность работы электробензонасоса и понижает вероятность протечек топлива в уплотнительных соединениях бензома-гистралей.
При электронном управлении форсунками точность дозирования впрыснутого бензина значительно повышается. Это становится возможным потому, что давление внутри ЭМ-форсунки поддерживается постоянным, и количество впрыснутого топлива определяется только временем открытого состояния форсунки.

Основными параметрами ЭМ-форсунки являются:

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

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

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

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

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

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

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

Форсунки со сферическим профилем запорного элемента:

Форсунки с штифтовым клапаном (с конусным или игольчатым запорным стержнем):

Форсунки с дисковым клапаном (с плоским или тарельчатым запорным элементом).

Выпускаются форсунки с внутренним электрическим сопротивлением 2,4 Ом: 12,5 Ом; 16 Ом. Малое сопротивление связано с применением обмоточного провода из меди и с необходимостью иметь малую величину индуктивности L соленоида, которая прямо зависит от числа витков Wc обмотки соленоида.
Низкое сопротивление форсунки увеличивают дополнительным сопротивлением в 6…8 Ом, что уменьшает потрябляемый ток. Обмотки высокоомной форсунки выполнены из провода с большим удельным сопротивлением (например, из латуни), что позволяет иметь малое L и большое R.
По производительности П впрыска форсунки подбирают по типам и мощности тех двигателей, на которые эти форсунки устанавливаются. Производительность форсунки определяется под рабочим давлением системы, как количество Кв бензина, прошедшего через форсунку за единицу времени t, если она постоянно открыта.

Пусковые электромагнитные форсунки

К электромагнитным форсункам относятся и пусковые гидроклапаны с электромагнитным управлением, которые по принципу действия мало чем отличаются от ЭМ-форсунок. Именно поэтому пусковые гидроклапаны чаще называют пусковыми форсунками.
Основное назначение пусковой форсунки (ПС-форсунки) — это работа в механической системе непрерывного распределенного впрыска во время запуска холодного двигателя. Иногда ПС-форсунка используется как форсажное устройство, наподобие ускоритвльного насоса в карбюраторе, или как устройство для запуска перегретого двигателя с турбонаддувом. Пусковая форсунка применяется и в некоторых системах впрыска группы «L». В любом случае ПС-форсунка работает непосредственно от бортсети автомобиля, а в систему электронного управления двигателем включается опосредовано через специальное электронное реле управления.
К ПС-форсункам требования высокой скорости срабатывания не предъявляются, что значительно упрощает конструктивное исполнение ее составных компонентов. Так, масса якоря электромагнита, который (якорь) одновременно является и запирающим элементом клапана форсунки, число витков катушки электромагнита, сечение распылительного сопла, упругость возвратной пружины — все это заметно увеличено по сравнению с рабочей клапанной ЭМ-форсункой.

Форсунка закрытого типа с плунжерным насосом

Ведутся исследования в направлении поиска принципиально новых способов впрыска бензина с помощью форсунок. Испытаны так называемые магнитоэлектрические форсунки, которые отличаются высоким быстродействием (0,5 мс), так как работают с принудительным высокочастотным (до 1000 с»1) переключением полярности магнитного поля в катушке соленоида.
Перспективными считаются также форсунки закрытого типа с дополнительным электромагнитным управлением (электрогидравлические).
В системах впрыска бензина группы «Д» (впрыск в камеру сгорания) используется насос-форсунка закрытого типа с плунжерным насосом высокого давления, который приводится в действие от кулачка распредвала.

Насос-форсунка оснащен сливным каналом с быстродействующим электрогидравлическим клапаном. Комбинация — плунжерный насос, закрытая гидромеханическая форсунка, электроуправляемый от электронной автоматики сливной канал — дает возможность реализовать так называемый «послойный впрыск бензина» непосредственно в камеру сгорания ДВС. Это обеспечивает значительную экономию топлива за счет работы двигателя на очень бедных ТВ-смесях (а = 2,0), а также повышает ряд его эксплуатационных показателей.
При послойном впрыске цикловая подача бензина непрерывно дифференцируется по времени посредством управления давлением в рабочей полости насос-форсунки (под плунжером). Давление регулируется электроуправляемым гидроклапаном в сливном канале. Суть послойного впрыска топлива состоит в его подаче отдельными, строго дозированными порциями. Получается так: за один цикл впрыска бензин подается прямо в цилиндр не сплошной однородной струей, а несколькими частями, каждая из которых образует «свой» коэффициент избытка воздуха а. В объеме цилиндра образуется «послойный пирог» из ТВ-смеси разной концентрации. Преимущество послойного впрыска бензина состоит в том, что в первый момент воспламенения в зону центрального электрода свечи зажигания подается нормальная (стехиометрическая) ТВ-смесь с а = 1, которая легко возгорается. Далее процесс горения топлива в очень бедной ТВ-смеси (а = 2.0) поддерживается за счет «открытого огня», образовавшегося в первый момент воспламенения. Однако система впрыска бензина с насос-форсунками обладает двумя существенными недостатками: она содержит дорогостоящие и очень сложные механические устройства, а также способствует появлению значительных количеств оксидов азота (N0X) в выхлопных отработавших газах двигателя, бороться с которыми крайне сложно. Тем не менее система выпускается фирмой TOYOTA для двигателей TD4 легковых автомобилей.
Обслуживание форсунок (инжектора) бензиновых двигателей

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

Общие понятия

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

Устройство и принцип работы

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

Расположение, классификация и маркировка форсунок

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

Основные признаки и причины неисправности форсунок

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

Промывка форсунок

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

Старайтесь избегать заправок топливом на сомнительных АЗС. Использование качественного бензина продлит срок службы инжектора. Соблюдайте рекомендуемые сроки замены топливного фильтра

Как правило, на сегодня, большое количество автомобилей оборудуются специальными системами впрыска горючего. Интересно будет узнать, о том что идея о внедрении такой системы в автомобильный мир появилась уже в далеких 50-х годах. Так, 1951 год стал годом рождения первой системы впрыска топлива, именно в этом году компания Bosch укомплектовала ею 2-х тактный двигатель купе Goliath 700 Sport.

Последователем Bosch стал Mercedes-Benz 300 SL, который подхватил эстафету в 1954 году. И вот, уже в конце 70-х годов началось массовое, серийное введение инжекторных систем впрыска топлива. Как оказалось на практике, впрыск топлива имеет множество достоинств и отличных характеристик, по которым такая система превосходит карбюраторную подачу топлива. От карбюраторного принципа смесеобразования система впрыска топлива отличается более безошибочной дозировкой топлива, а следовательно, и большей экономичностью и приемистостью автомобильного транспорта. Также система впрыска топлива славится меньшей токсичностью выхлопных газов. Можно сделать такой вывод, что переоценить работу системы впрыска топлива практически невозможно.

Форсунка является одной из аниболее важных частей системы впрыска топлива, поэтому она во многом и определяет эффективность и надежность работы движка. Однако, именно она работает в наиболее тяжелых условиях. Каждому автолюбителю важно знать что это за деталь и как она работает, дабы в случае какой-либо неисправности системы впрыска топлива произвести правильную диагностику поломки, ведь именно от состоянии форсунки зависит хорошая работоспособность самой системы. В данной статье мы акцентируем внимание именно на строении форсунки, ее видах и принципе работы. Итак, начнем.

1. Типы инжекторных форсунок

Для начала давайте разберемся, что такое форсунка и какое ее предназначение. Деталь форсунки (по-другому можно назвать инжектором) представляет собой конструктивный элемент системы впрыска горючего. Главными тремя функциями, которые выполняет форсунка являются дозированная подача топлива, распыление данной топливной жидкости в камере сгорания (другими словами – впускной коллектор), а также возникновение топливно-воздушной смеси.

Как правило, форсунка приводится в эксплуатацию в системах впрыска топлива как дизельных, так и двигателей, работающих на бензине. Если говорить о современных двигателях, установленные в них форсунки руководствуются электронным управлением впрыска. Данную деталь принято разделять на три типа, в зависимости от способа произведения впрыска.

Итак, существуют такие три вида форсунки:

1. Электрогидравлическая

2. Электромагнитная

3. Пьезоэлектрическая

Теперь о каждом виде поподробнее.

Форсунка электромагнитная

Данную форсунку, как правило, принято устанавливать именно на бензиновых движках, в том числе укомплектованных системой непосредственного впрыска. Сама по себе электромагнитная форсунка имеет довольно обычное строение и состоит непосредственно из электромагнитного клапана с иглой и сопла. Работает такая форсунка по своеобразному принципу. В соотношении с заложенным алгоритмом, установленный электронный блок управления способен обеспечить в нужный момент передачу напряжения прямиком на обмотку возбуждения клапана. В этот момент создается своеобразное электромагнитное поле, которое может преодолевать усилие пружины, втянуть якорь с иглой и отпустить сопло. После проделанной операции осуществляется впрыск топлива. После того момента, как напряжение исчезнет, пружина возвращает иглу форсунки обратно на седло.

Форсунка электрогидравлическая

Как правило, электрогидравлическую форсунку принято приводить в действие на двигателях использующих дизель, в том числе и таких, которые укомплектованы системой впрыска Common Rail. Сама по себе электрогидравлическая форсунка состоит из впускной и сливной дроссели, камеры управления, а также электромагнитного клапана. Такая форсунка приводится в эксплуатацию по принципу применения в процессе работы давления топлива, как при произведении впрыска, так и при его окончании.

Как правило, на начальной позиции электромагнитный клапан обесточен и находится в закрытом состоянии, игла форсунки прислоняется к седлу благодаря мощности давления топлива на поршень, которое имеет место в камере управления. В этом случае впрыск топлива не производится. В этот момент давление топлива на иглу ввиду несоответствии площадей контакта порядка меньше чем давление на поршень.

посылает сигнал и по его команде в работу включается электромагнитный клапан, который осуществляет открытие сливной дроссели. В свою очередь, топливо, которое выходит из камеры управления, начинает проходить через дроссель прямиком в сливную магистраль. В таком случае, дроссель способна воспрепятствовать скорой стабилизации давлений в камере управления и впускной магистрали. Таким образом, происходит снижение давления на поршень, но давление топлива на иглу остается на прежнем уровне. Под воздействием давления игла двигается вверх и происходит впрыск топлива.

Форсунка пьезоэлектрическая

Пьезоэлектрическая форсунка является самым совершенным и надежным устройством, которое способно обеспечить впрыск горючего. Такую форсунку, как правило, устанавливают на двигателях, использующих дизель, которые укомплектованы системой впрыска Common Rail. Такой вид форсунки имеет много достоинств, среди которых имеет место быстрота срабатывания Данная форсунка превосходит всех своих оппоненток и является самым надежным устройством, обеспечивающим впрыск горючего.

Преимуществом пьезофорсунки является быстрота срабатывания, которая в четыре раза превышает быстроту электромагнитного клапана. Из этого следует осуществимость многократного впрыска горючего в период одного цикла, а также безошибочная дозировка впрыскиваемого горючего.

Вся операция происходит благодаря использованию пьезоэффекта в руководстве форсункой, который был основан на изменении показателей длины пьезокристалла под воздействием напряжения. Вся конструкция пьезоэлектрической форсунки состоит из пьезоэлемента, переключающего клапана, толкателя, а также иглы, которые умещаются в корпусе. Пьезофорсунка приводится в работу по такому же принципу как и электрогидравлическая, а именно по гидравлическому. В связи с высоким давлением горючего, игла, находящаяся на исходной позиции, посажена на седло.

Во время подачи электрического сигнала на пьезоэлемент, производится увеличение его длины, при этом это позволяет пьезоэлементу толкать усилие непосредственно на поршень толкателя. В этот момент, переключающий клапан приходит в открытое состояние и топливо проходит в сливную магистраль. При этом падает давление, которое находится выше иглы. При этом, за счет давления в нижней части игла идет вверх и происходит впрыск горючего. Как правило, количество впрыскиваемого топлива может определяться длительностью воздействия на пьезоэлемент, а также уровнем давления горючего в топливной рампе.

2. Принцип работы форсунки инжектора

Для того, чтобы разобраться в принципе работы форсунки, нужно в общем понять работу всей системы впрыска топлива. Итак, данная система производит подачу горючего в цилиндр двигателя либо во впускной коллектор по принципу прямого впрыска благодаря форсунке, или как принято называть еще, инжектора. Исходя из этого, все автомобили, которые комплектуются такой системой, получают название инжекторных.

Классифицирование инжекторного впрыска проводится в зависимости от того, какой принцип работы инжектора, а также по месту его установки и суммарному количеству инжекторов. Как правило, центральный впрыск топлива осуществляется по такому принципу: во всеобщий впускной трубопровод, с помощью форсунки впрыскивается топливо на все цилиндры двигателя.

Форсунку, как мы уже упоминали, принято устанавливать именно перед дроссельной заслонкой, в том месте, где должен находиться Она показывает низкое сопротивление обмотки электромагнита (до 4-5 Ом). Как же распределяется впрыск? С помощью отдельных форсунок происходит впрыск топлива во впускные трубопроводы каждого имеющегося цилиндра. Они занимают место у основания впускных трубопроводов (как правило, у корпуса головки блока цилиндров) и отличаются довольно-таки высоким сопротивлением обмоток электромагнитов (до 12-16 Ом). Он может быть и меньшим, но при условии наличия дополнительного блока сопротивлений.

Как известно, большинство современных автомобилей снабжаются системой именно распределенного впрыска топлива. Как мы уже говорили, она работает по принципу, что отдельная форсунка отвечает за свой цилиндр. Важно знать, что каждая система распределенного впрыска топлива делится на четыре разных типа:

1. Одновременный

2. Попарно-параллельный

3. Фазированный

4. Прямой

Теперь о каждом поподробнее. Одновременный тип характеризируется подачей горючего от всех форсунок системы одновременно во все цилиндры. Что ж, название говорит само за себя. Попарно-параллельный тип впрыска подразумевает парное открытие форсунок, при котором, одна открывается непосредственно пред циклом впуска, а вторая — перед циклом впуска. Главной отличительностью этого типа является применение попарно-параллельный принцип открытия форсунок в момент запуска двигателя, или же в период аварийного режима неисправности датчика положения распредвала. В период эксплуатации автомобиля, то есть во время движения, в работу включается фазированный впрыск топлива. Это тип впрыска. При котором каждый инжектор открывается перед тактом впуска. Наконец, прямой тип впрыска происходит непосредственно в камеру сгорания.

Некоторые автомобили новейшего поколения могут похвастаться подачей топлива непосредственно в камеру сгорания (это и есть непосредственный впрыск). Отличительной чертой форсунок таких двигателей является наличие высокого рабочего напряжения электромагнита, которое достигает до 100 В. Маркировки форсунок отражают фабричную, или торговую, марку либо название, а также каталожный номер, или наименование и номер серии.

Как правило, горючее подается к форсунке под определенным давлением, которое зависит от режима работы движка. Принцип действия инжектора предполагает использование сигналов микроконтроллера, который в свое время получает данные от датчиков. Поступившие на электромагнит электрические импульсы, которые исходят от блока управления, заставляют работать игольчатый клапан, который открывает и закрывает канал форсунки. Все количество топлива которое распыляется зависит от длительности импульса, которая задается непосредственно блоком управления. Если говорить о форме и направлении распыляемого факела очень важны при смесеобразовании и определяются количеством и расположением распылительных отверстий.

Как правило, если топливо впрыскивается во всеобщий трубопровод с помощью одной форсунки, то это называется системой моновпрыска. Такая система на сегодня не пользуется особым спросом среди автомобилестроителей. Большинство автопроизводств предпочитают использовать сразу две форсунки в системе впрыска.

Как ни крути, но как и любая другая система, инжекторная ситсема имеет и свои недостатки, среди которых достаточно высокая цена на узлы инжектора, низкая уровень ремонтопригодности, высокие запросы по поводу состава и качества горючего, крайняя необходимость использования специального оборудования для диагностики каких-либо поломок, и, конечно же, довольно высокие ценовые показатели стоимости ремонта.

3. Как устроена форсунка инжектора

А теперь давайте рассмотрим конструкцию форсунки, из чего же она состоит. Каждому автолюбителю известно, что подача топлива в форсунках происходит преимущественно сверху вниз. Если говорить в общих чертах, можно сказать, что форсунка состоит из одного, реже двух каналов. Как правило, по первому к выходу подходит распыляемая жидкость, а по второму проходят жидкость, пар, газ, который служит для распыления первой жидкости. Как показывает практика, чистая и качественная форсунка способна дать конусообразный распыл, а факел получается непрерывный и ровный.

Если детализировать построение форсунки, можно сказать, что она, в первую очередь состоит из корпуса. В верхней части корпуса можно отыскать так называемый гидравлический разъем, который, в свою очередь, закрепляется к топливной рампе. Благодаря наличию насоса и обратного клапана в рампе непрерывно поддерживается установленное давление горючего. Известно, что форсунка прикрепляется к топливной рампе посредством специального зажимного устройства.

Нижнюю часть форсунки занимает распылительная пластина с отверстиями для впрыскивания топлива. Для того, чтобы обеспечить герметичность соединения сверху и снизу находятся специальные уплотнительные кольца. С одной стороны форсунки находится электрический разъем, который используется для управления соленоидом форсунки. Весь основной механизм находится внутри форсунки и состоит из фильтрующей сетки, электромагнитной обмотки, седлом клапана, пружины, игольчатого клапана с якорем соленоида и запорным сферическим элементом, а также распылительной пластины. Сопло принято считать самым важным элементом форсунки.

Подписывайтесь на наши ленты в

В случае с системой впрыска топлива Ваш двигатель все ещё ​сосёт, но вместо того, чтобы полагаться только на всасываемое количество топлива, система впрыска топлива стреляет точно правильное количество топлива в камеру сгорания. Системы впрыска топлива прошли уже несколько ступеней эволюции, в них была добавлена электроника — это, пожалуй, было самым большим шагом в развитии этой системы. Но идея таких систем осталась та же: электрически активируемый клапан (инжектор) распыляет отмеренное количество топлива в двигатель. На самом деле основное различие между карбюратором и инжектором именно в электронном управлении ЭБУ — именно бортовой компьютер подаёт точно нужное количество топлива в камеру сгорания двигателя.

Давайте посмотрим, как работает система впрыска топлива и инжектор в частности.

Так выглядит система впрыска топлива

Если сердце автомобиля — это его двигатель, то его мозг — это блок управления двигателем (ЭБУ). Он оптимизирует работу двигателя с помощью датчиков, чтобы решить, как управлять некоторыми приводами в двигателе. Прежде всего, компьютер отвечает за 4 основные задачи:

  1. управляет топливной смесью,
  2. контролирует обороты холостого хода ,
  3. несёт ответственность за угол опережения зажигания,
  4. управляет фазами газораспределения.

Прежде чем мы поговорим о том, как ЭБУ осуществляет свои задачи, давайте о самом главном — проследим путь бензина от бензобака до двигателя — это и есть работа системы впрыска топлива. Первоначально после того, как капля бензина покидает стенки бензобака, она всасывается с помощью электрического топливного насоса в двигатель. Электрический топливный насос, как правило, состоит из непосредственно насоса, а также фильтра и передающего устройства.

Регулятор давления топлива в конце топливной направляющей с вакуумным питанием гарантирует, что давление топлива будет постоянным по отношению к давлению всасывания. Для бензинового двигателя давление топлива, как правило, составляет порядка 2-3,5 атмосферы (200-350 кПа, 35-50 PSI (фунтов на квадратный дюйм)). Топливные форсунки инжектора подключены к двигателю, но их клапаны остаются закрытыми до тех пор, пока ЭБУ не разрешит отправить топливо в цилиндры.

Но что же происходит, когда двигателю требуется топливо? Здесь в работу вступает инжектор . Обычно инжекторы имеют два контакта: один вывод подключен к аккумулятору через реле зажигания, а другой контакт проходит в ЭБУ. ЭБУ посылает пульсирующие сигналы в инжектор. За счёт магнита, на который и подаются такие пульсирующие сигналы, открывается клапан инжектора, и в его сопло подаётся некоторое количество топлива. Поскольку в инжекторе очень высокое давление (значение приведено выше), открывшийся клапан направляет топливо с высокой скоростью в сопло распылителя инжектора. Продолжительность, с которой открыт клапан инжектора, влияет на то, какое количество топлива подаётся в цилиндр, а продолжительность эта, соответственно зависит от ширины импульса (т.е. от того, сколько времени ЭБУ посылает сигнал к инжектору).

Когда клапан открывается, топливная форсунка передаёт топливо через распылительный наконечник, который, распыляя, превращает жидкое топливо в туман, непосредственно в цилиндр. Такая система называется системой с непосредственным впрыском . Но распылённое топливо может подаваться не сразу в цилиндры, а сначала в впускные коллекторы.

Как работает инжектор

Но как ЭБУ определяет, сколько на данный момент топлива нужно подать в двигатель? Когда водитель нажимает педаль акселератора, то на самом деле он открывает дроссельную заслонку на величину нажима педали, через которую в двигатель подаётся воздух. Таким образом, мы с уверенностью можем назвать педаль газа «регулятором подачи воздуха» в двигатель. Так вот, компьютер автомобиля руководствуется в том числе величиной открытия дроссельной заслонки, но не ограничивается этим показателем — он считывает информацию с множества датчиков, и давайте узнаем о них всех!

Датчик массового расхода воздуха

Перво-наперво датчик массового расхода воздуха (MAF) определяет, сколько воздуха входит в корпус дроссельной заслонки и посылает эту информацию в ЭБУ. ЭБУ использует эту информацию, чтобы решить, сколько топлива впрыснуть в цилиндры, чтобы держать смесь в идеальных пропорциях.

Датчик положения дроссельной заслонки

Компьютер постоянно использует этот датчик, чтобы проверить положение дроссельной заслонки и узнать таким образом, сколько воздуха проходит через воздухозаборник для того, чтобы регулировать импульс, отправленный к форсункам, гарантируя, что соответствующее воздуху количество топлива входит в систему.

Кислородный датчик

Кроме того, ЭБУ использует датчик O2, чтобы выяснить, сколько кислорода содержится в выхлопных газах автомобиля. Содержание кислорода в выхлопных газах обеспечивает индикацию того, насколько хорошо топливо сгорает. Используя связанные данные от двух датчиков: кислородного и массового расхода воздуха, ЭБУ также контролирует насыщенность топливо-воздушной смеси, подаваемой в камеру сгорания цилиндров двигателя.

Датчик положения коленвала

Это, пожалуй, главный датчик системы впрыска топлива — именно от него ЭБУ узнаёт о количестве оборотов двигателя в данный момент времени и корректирует количество подаваемого топлива в зависимости от числа оборотов и, конечно же, положения педали газа.

Это три основных датчика, которые прямо и динамически влияют на количество подаваемого в инжектор и в последующем в двигатель топлива. Но есть ещё ряд датчиков:

  • Датчик напряжения в электрической сети машины — нужен для того, чтобы ЭБУ понимал, насколько разряжен аккумулятор и требуется ли повысить обороты, чтобы зарядить его.
  • Датчик температуры охлаждающей жидкости — ЭБУ повышает количество оборотов, если двигатель холодный и наоборот, если двигатель прогрелся.

Scheid Diesel Секреты модернизации форсунок

Scheid Diesel Секреты модернизации форсунок

Теоретически получение большей мощности за счет увеличения расхода топлива звучит достаточно просто. На большинстве дизелей это можно сделать двумя способами. Первый — это электронная система, включающая тюнер и позволяющая компьютеру делать всю работу за вас. Во-вторых, путем физической подачи большего количества топлива путем установки более крупных форсунок или модификации наконечников форсунок.

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

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

1 Слева — шток форсунки IH с одинарной подачей. Справа видны дополнительные отверстия для подачи топлива в корпусе форсунки с тройной подачей заготовки Scheid.2 Этот вид в разрезе на самом деле был вызван повреждением форсунки, которая взорвалась, расколов корпус.Корпуса заводских форсунок обычно изготавливаются из более слабого литого металла, а не из заготовок.3 Вот другой вид поврежденного форсунки, вызванного неправильным распылительным отверстием и / или кулачком высокоскоростного насоса. Статическое давление на форсунку начинается с 4500 фунтов на квадратный дюйм, но во время работы может достигать 15000 фунтов на квадратный дюйм, создавая значительную нагрузку на сборку4. Узлы форсунок Scheid разработаны для приложений с высоким расходом и высокой нагрузкой. Изготовленные из хрома с большим количеством материала, чем в заводской единице, они обладают большей прочностью на разрыв и нестандартными каналами подачи.Сверху — тип IH для Navistar DT466. Нижний блок предназначен для двигателей Cummins серии B.

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

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

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

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

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

Конфигурации поршней

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

7 Электроэрозионная обработка — это очень точный способ увеличить или добавить отверстия в наконечнике инжектора, а также изменить форму распыления.Тщательный осмотр с помощью увеличительного стекла 25-кратного увеличения помогает оценить модификации, внесенные в форсунку инжектора.8 Эта форсунка Scheid оснащена специальным наконечником с 12 отверстиями для приложений с большой мощностью.9 Для работы электроэрозионной обработки требуется поток как деионизированная вода, так и диэлектрическая жидкость.

10 и 11 Используя аэрозольный баллончик с очищающей жидкостью для иллюстрации, вы можете увидеть разницу в объеме распыляемой жидкости. Слева форсунки имеют довольно одинаковый размер, но справа две верхние форсунки немного шире, так как отверстия были увеличены для подачи большего количества топлива.12 Заводской инжектор может иметь только три отверстия в сопле, в то время как производительный блок может иметь от четырех до 12 отверстий.13 Посветив фонариком через каждый корпус инжектора, вы можете увидеть более крупные световые точки на наконечнике справа, показывая разницу в объеме. Расход топлива может быть увеличен от 20 до 500 процентов, в зависимости от области применения.14 Эти элементы в форме ручки, называемые штырями, действуют как клапаны, которые поднимаются над седлом в наконечнике форсунки, обеспечивая точный импульс потока топлива. через наконечник форсунки.15 Это удерживающее приспособление с проволочными штифтами предназначено для оценки углов распыления, которые образуют поток в форме воронки на поршень, обычно от 142 до 160 градусов для запаса для легких применений.16 Этот инжектор имеет наконечник мешочка, который, как правило, более прочен. чем безгрешный тип. Наконечник мешка не имеет туннеля или желоба для топлива, а вместо этого имеет конусообразную область для установки иглы.17 При увеличении отверстий форсунки канал подачи в корпусе форсунки может стать узким местом для потока топлива, поэтому Scheid добавляет до двух дополнительных каналов подачи с EDM.18 Удаление материала с наконечника иглы увеличивает подъемную силу, что приводит к большей ширине импульса.19 При более высоком расходе топлива через форсунки может потребоваться топливный насос большего объема, например, этот для двигателя Cummins серии B мощностью 800 л.с.

20 и 21 Scheid Diesel обслуживает около 30 или более санных тягачей. Показанный здесь Super Ram, принадлежащий Роду Тарру, работает в классе 3,0-дюймовых моделей Inducer и занял третье место в рейтинге ITPA. Чтобы справиться с 2750 лошадьми, Scheid добавляет существенные подкосы вокруг задней части Profab SQHD.22 В этом наконечнике для двигателя Cummins 12 В используется сопло мешочного типа с пятью отверстиями, которое, по словам Шейда, оказалось одним из лучших универсальных сопел. Он поддерживает прирост в 50 л.с., а также дает динамическую мощность до 800 л.с. в сочетании с двумя турбинами и другими элементами производительности.

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

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

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

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

Моделирование переходных процессов в сопле топливной форсунки с использованием термодинамического затвора в реальном времени

https://doi.org/10.1016/j.jaecs.2021.100037Получить права и содержание

Основные моменты

Наблюдается температура кипения топлива и образуется перегретый пар.

Область переохлаждения более заметна во время фазы закрытия игольчатого клапана.

Нагретая область более выражена во время фазы открытия игольчатого клапана.

Градиенты температуры влияют на взаимодействие между вихревыми структурами.

Происхождение вихревой кавитации прослеживалось в мешочке и на кончике иглы.

Реферат

Представлены численные прогнозы индикаторов нагрева топлива и кавитационной эрозии, возникающих во время периодов открытия и закрытия игольчатого клапана внутри инжектора дизельного топлива Common Rail с пятью отверстиями.Они были получены с использованием явного решателя на основе плотности для сжимаемых уравнений Навье-Стокса (NS) и сохранения энергии; Решатель потока объединен с двумя моделями термодинамического замыкания для изменения свойств жидкого, парового и парожидкостного равновесия (VLE) в зависимости от давления и температуры. Первый основан на табличных данных для 4-компонентного заменителя дизельного топлива, полученных из уравнения состояния (EoS) теории возмущенных цепей, статистической ассоциированной жидкости (PC-SAFT), что позволяет варьировать физические и транспортные свойства топливо с местным давлением и температурой, подлежащими количественному определению.Второе термодинамическое замыкание основано на широко используемом приближении баротропного уравнения состояния (EoS) только между плотностью и давлением и не учитывает вязкий нагрев. Модель LES с адаптирующейся к стенке локальной вихревой вязкостью (WALE) использовалась для разрешения турбулентности в подсеточном масштабе, в то время как для моделирования движения игольчатого клапана инжектора используется формулировка произвольной лагранжевой-эйлеровской деформации сетки на основе ячеек. Прогнозы модели находятся в хорошем согласии с оценками 0-D временного изменения разницы температур топлива между подачей и выходом из отверстия в течение периода впрыска.Были выявлены и количественно оценены два механизма, влияющих на распределение температуры внутри топливной форсунки. Первый — это нагрев, вызванный трением о стенки, что может привести к локальному повышению температуры жидкости до точки кипения топлива при образовании перегретого пара. В то же время расширение жидкости из-за разгерметизации впрыскиваемого топлива приводит к жидкостному охлаждению относительно температуры подачи топлива; это происходит в центральной части отверстия для впрыска. Пространственные и временные градиенты температуры и давления вызывают значительные изменения плотности и вязкости топлива, которые, в свою очередь, влияют на сформированные когерентные вихревые структуры потока.Обнаружено, в частности, что они влияют на места образования и схлопывания кавитации, что может привести к эрозии поверхностей игольчатого клапана, объема мешка и инъекционных отверстий. Прогнозы модели сравниваются с соответствующими рентгеновскими изображениями эрозии поверхности, полученными в результате испытаний на долговечность форсунок, что показывает хорошее совпадение.

Ключевые слова

Кавитация

реальная жидкость

эрозия

Рентгеновские лучи

решатель на основе плотности

LES

ALE

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

© 2021 Авторы.Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Форсунки дизельных форсунок и уход за ними

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

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

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

  • Тарелка

  • Пинтл

  • Многоотверстие

  • Электрогидравлический

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

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

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

Все о давлении

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

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

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

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

Сервисные форсунки

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

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

Типы форсунок в двигателях внутреннего сгорания: форсунка с иглой, форсунка с одним отверстием, форсунка с несколькими отверстиями, форсунка Pintaux


Сегодня мы узнаем о типах форсунок, используемых в двигателях внутреннего сгорания. Сопло — это часть форсунки, через которую жидкое топливо впрыскивается в камеру сгорания. Он используется в дизельных двигателях, в которых топливо всасывается отдельно через форсунку в конце такта сжатия, а воздух всасывается в цилиндр во время такта всасывания. Сопло, используемое в двигателе внутреннего сгорания, должно выполнять следующие функции.

  • Он должен автоматизировать топливо. Это очень важная функция, поскольку это первая фаза в достижении надлежащего смешивания топлива и воздуха в камере сгорания.
  • Распределите топливо в требуемой зоне внутри камеры сгорания.
  • Для предотвращения попадания топлива непосредственно на стенки камеры сгорания или поршень. Это необходимо, потому что топливо, ударяясь о стенки, разлагается и образует нагар. Это вызывает дымный выхлоп, а также увеличивает расход топлива.
  • Для смешивания топлива с воздухом в камере сгорания нетурбулентного типа.

Типы форсунок в двигателе IC:

Конструкция форсунки должна быть такой, чтобы жидкое топливо, проталкиваемое через форсунку, разбивалось на мелкие капли или распылялось при прохождении в камеру сгорания. Это первый этап в достижении надлежащего смешивания топлива и воздуха в камере сгорания. В двигателях внутреннего сгорания используются различные типы форсунок. Эти типы следующие.

Штыревой наконечник:

В этом типе форсунки шток клапана форсунки выдвигается из штифта или штифта, который выступает через горловину форсунки. Размер и форма штыря могут быть изменены в соответствии с требованиями. Он обеспечивает распыление, работающее при низких давлениях впрыска 8-10 МПа. Угол распылительного конуса обычно составляет 60 градусов. Основное преимущество этой насадки в том, что она позволяет избежать слабого впрыска и подтекания. Это предотвращает отложение нагара на отверстии сопла.

Форсунка с одним отверстием:

В насадке этого типа в центре корпуса имеется одно отверстие, которое закрывается клапаном форсунки. Размер отверстия обычно составляет порядка 0,2 мм. Давление впрыска составляет порядка 8-10 МПа, а угол конуса распылителя составляет около 15 градусов. Одним из основных недостатков этой форсунки является то, что она имеет свойство капать. Кроме того, их угол распыления слишком мал, чтобы обеспечить хорошее перемешивание, если не используются более высокие скорости.

Насадка с несколькими отверстиями:

Эта насадка состоит из ряда отверстий, просверленных в конце насадки.Количество отверстий варьируется от 4 до 18, а размер от 35 до 200 мкм. Угол отверстия может составлять от 20 градусов и выше. Эти форсунки работают при высоком давлении впрыска, порядка 18 МПа. Их преимущество заключается в способности правильно распределять топливо даже при меньшем движении воздуха в открытых камерах сгорания.

Сопло Pintaux:

Сопло этого типа представляет собой сопло типа Pintle, в корпусе которого просверлено вспомогательное отверстие. Он впрыскивает небольшое количество топлива через это дополнительное отверстие, которое называется предварительным впрыском, в направлении вверх по потоку, немного раньше основного впрыска.Игольчатый клапан не поднимается полностью на низких оборотах, и большая часть топлива впрыскивается через вспомогательное отверстие. Основное преимущество этой форсунки — лучшая производительность при холодном пуске. Основным недостатком этой форсунки является то, что ее характеристики впрыска хуже, чем у форсунки с несколькими отверстиями.

Это все о типах форсунок, используемых в двигателях внутреннего сгорания. Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой статьи, задавайте их в комментариях. Если вам понравилась эта статья, не забудьте поделиться ею в социальных сетях. Спасибо, что прочитали.


Визуализация потока в форсунках судовых дизельных форсунок с различными входными радиусами | Материалы 10-го Международного симпозиума по кавитации (CAV2018) | Электронные книги Gateway

Геометрия форсунок больших морских двухтактных дизельных двигателей сильно отличается от конфигураций, обычно используемых в дизельных двигателях. Отверстия форсунок с несколькими отверстиями обычно расположены асимметрично, поскольку все отверстия обращены в одинаковом направлении. Благодаря такой геометрической схеме отверстия также распределены эксцентрично по отношению к центральному отверстию сопла инжектора.Эксперименты показали, что распространение струи из таких отверстий несимметрично относительно номинальной оси отверстия. Эти отклонения распыления могут привести к смачиванию стенок, что увеличивает расход топлива, выбросы и температуру компонентов, а также к потере смазочной пленки.

Для дальнейшего исследования потока в сопле и его влияния на морфологию струи для больших судовых двухтактных дизельных двигателей, были проведены эксперименты с использованием прозрачного держателя сопла для прозрачных сопел с одним отверстием, изготовленных из ПММА.Прозрачные форсунки использовались для дизельного топлива в условиях реального давления впрыска 50 МПа. ПММА был выбран для уменьшения оптических искажений из-за разницы в показателях преломления между жидкостью и прозрачным материалом сопла. Используемые прозрачные сопла имели ортогонально расположенные конструкции с одним отверстием диаметром 0,75 мм с разными уровнями гидроэрозионного измельчения и, следовательно, с разными радиусами впуска между основным отверстием и отверстием сопла. Эти прозрачные форсунки были выбраны в соответствии с конструкциями больших судовых двухтактных дизельных двигателей.

Для визуализации кавитации в сопле во время полного квазистационарного процесса инжекции длительностью 8 мс применялась теневая съемка с использованием камеры CCD, микроскопа дальнего поля и импульсного Nd: YAG-лазера вместе с диффузионной оптикой. .

Наблюдение за кавитацией и поведением потока в форсунках позволяет качественно проверить кавитационные модели CFD для конкретных условий кавитации, относящихся к впрыску судового топлива.

Признаки неисправных и грязных топливных форсунок (знайте разницу)

Идеальная смесь воздуха и топлива, предназначенная для сгорания, которая в конечном итоге попадает в цилиндры через топливные форсунки.Топливные форсунки предназначены для подачи последовательного распыленного потока топлива в систему для наиболее эффективного сгорания, обеспечивая наименьшее количество токсичных выхлопных газов. Они также помогают в более изменчивой подаче топлива, а также в более стабильной переходной реакции дроссельной заслонки.

Но из-за их жестких допусков и более мелких форсунок, топливные форсунки часто могут накапливать грязь. Это может нарушить их форму распыления и помешать им работать должным образом.

В редких случаях топливная форсунка также может выйти из строя, когда ее электромагнитный клапан не может должным образом реагировать на сигналы от ЭБУ.

В обоих случаях вы можете столкнуться с аномалией подачи топлива и стать свидетелем заметно плохой работы двигателя. Но прежде чем подробно разбираться с симптомами плохих или грязных топливных форсунок, давайте разберемся, как они работают.

Как это работает

Существует несколько различных типов систем впрыска топлива, которые различаются по способу впрыска топлива в систему. Поэтому, не вдаваясь в подробности, мы быстро рассмотрим, как работает сам топливный инжектор с электронным управлением.

Процесс подачи топлива в цилиндры фактически начинается с задней части вашего автомобиля, где расположен топливный бак. Топливный насос перекачивает топливо под давлением прямо из бака к наконечнику форсунки. Между его траекторией есть еще пара механизмов, которые фильтруют и регулируют давление, но мы не будем вдаваться в подробности прямо сейчас.

Топливо высокого давления из топливной рампы проходит через верх форсунки в резерв, под которым находится электромагнит, управляемый ЭБУ.он регулирует, когда топливная форсунка будет работать и как долго. Когда ЭБУ посылает сигнал на впрыск, электромагнитная катушка подтягивает поршень вверх, открывая форсунку иглы, чтобы доставить распыленное топливо из форсунки.

Знай разницу

Давайте сначала проведем различие между грязными и неисправными топливными форсунками. Грязные топливные форсунки затруднят подачу топлива и приведут к тому, что двигатель будет работать на обедненной смеси, тогда как неисправная топливная форсунка, которая сломана или не закрывается по какой-либо причине, обычно приводит к работе двигателя на богатой смеси.Если у неисправной топливной форсунки нет импульса или она работает очень мало, это может иметь эффект, аналогичный бедному состоянию, но очень маловероятно, что несколько форсунок выйдут из строя одновременно.

Важно не путать эти два понятия, поскольку топливная форсунка негерметичная или застряла в открытом положении, может произвести эффект, прямо противоположный тому, что могли бы иметь грязные форсунки.

Что еще более важно, вы не хотите выбрасывать ребенка вместе с водой из ванны. Если у вас грязные топливные форсунки, их замена не решит проблему.Точно так же чистка вышедшей из строя топливной форсунки будет только напрасной тратой вашего времени.

Признаки

грязных топливных форсунок Топливные форсунки

имеют очень маленькие форсунки, которые делают их очень восприимчивыми к мелким частицам отложений и грязи. И хотя они получают струю жидкости под высоким давлением, которая может помочь выпустить немного грязи, есть несколько других причин, в том числе более крупные куски мусора, которые в конечном итоге могут привести к их засорению.

Рекомендуется чистить топливные форсунки каждые 30000 миль или около того, но если вы заправляете бензобак топливом сомнительного качества, вы, вероятно, сможете испачкать их намного быстрее.

Проблемы с запуском

Во время зажигания, когда топливный насос заправляется, он посылает поток топлива под давлением. Это топливо необходимо распылить и распылить в цилиндр с помощью топливных форсунок. Но если топливные форсунки загрязнены, они могут вызвать задержку подачи топлива, что приведет к понижению мощности двигателя.

Кроме того, грязь также может вызвать беспорядочное срабатывание форсунок и сделать сгорание неэффективным.

Отсутствие мощности

Еще один частый симптом грязных топливных форсунок — потеря мощности.Из-за ограничений, которые могут создавать грязные или забитые наконечники топливных форсунок, количество топлива, фактически поступающего в цилиндры, может быть уменьшено. И в результате у вас могут возникнуть проблемы с запуском, или автомобиль может немного проворачиваться, прежде чем тронуться с места.

Колеблющиеся обороты

Одним из определяющих элементов топливных форсунок является постоянный впрыск топлива во все цилиндры.

Периодически вы также можете наблюдать, как обороты двигателя повышаются и понижаются. Этот непреднамеренный всплеск вызван неравномерным распределением топлива, поскольку форсунки могут иногда полностью пропускать подачу топлива, что приводит к подаче неправильного количества при следующем впрыске.

Перегрев двигателя

Когда грязные форсунки подают слишком мало газа, это может привести к тому, что двигатель начнет работать бедной смесью, производя намного меньше мощности, но, следовательно, намного больше тепла. Такая аномалия типична для неполного сгорания, когда смесь не сгорает должным образом для выработки достаточной мощности, поскольку выделяет большее количество тепла из-за более медленного сгорания.

Пропуски зажигания в двигателе

Часто вы также можете заметить пропуски зажигания в двигателе, так как грязная топливная форсунка не сможет подавать постоянный поток топлива в цилиндры, что может привести к неправильному сгоранию.

Из-за меньшего количества топлива, поступающего в систему на холостом ходу и на низких оборотах, вы можете обнаружить, что в этих случаях разбрызгивание будет особенно сильным, в то время как по мере увеличения расхода топлива вы можете наблюдать, как двигатель затихает.

Стойка

Двигатель может прекратить работу по ряду причин, но, прежде всего, остановка двигателя может быть связана с блокировкой потока топлива. Если топливные форсунки сильно забиты, вы можете иногда обнаружить, что автомобиль резко глохнет на вас.Это может произойти, когда две или более форсунок перестают работать одновременно, вероятно, из-за застрявшего мусора.

Проверить свет двигателя

Наконец, вы также можете обнаружить, что загорелся индикатор проверки двигателя. Поскольку двигатель изо всех сил пытается работать при колебаниях давления топлива, внутренняя диагностика сообщит вам о надвигающемся повреждении, которое может возникнуть в таком состоянии.

Однако индикатор проверки двигателя может означать несколько разных вещей. Чтобы сузить проблему с топливной системой, рекомендуется, чтобы ваш автомобиль просканировал на наличие кодов неисправностей профессионалом, поскольку в большинстве случаев свет двигателя может указывать на потенциальное повреждение двигателя.

Признаки утечки

Топливные форсунки

Неисправная топливная форсунка — редкий случай. Это происходит, когда форсунка выходит из строя, что означает, что электромагнитная катушка внутри форсунки больше не отвечает на команды от ЭБУ.

В таком случае форсунка может распылять очень мало топлива или не попадать в систему. Этот вид проблем может вызвать такие же эффекты, как и грязные топливные форсунки, но очень маловероятно, что у вас выйдут из строя все форсунки, в отличие от грязи, которая довольно равномерно и равномерно накапливается на всех форсунках.

Утечка вокруг системы впрыска также довольно редка, но она может иметь совершенно противоположный эффект на ваш двигатель, чем то, что могут иметь грязные форсунки. У вас может быть проблема с форсункой либо из-за порванных или неправильно установленных уплотнительных колец, либо из-за того, что форсунка форсунки по какой-то причине застряла в открытом положении.

Утечки в моторном отсеке

Самый очевидный признак протечки топливной форсунки — это видимый бензин вокруг двигателя. Сама топливная рампа была бы наиболее распространенным местом для поиска утечки топлива.Если вы обнаружите, что топливо выделяется даже в небольших количествах из одной из форсунок при работающем двигателе, вам необходимо проверить форсунки на наличие повреждений и как можно скорее заменить.

На самом деле это может быть самый ранний признак утечки форсунки, поскольку он устраняет любые сомнения относительно того, откуда может поступать топливо. Но, как правило, не все заглядывают под капот каждый раз при запуске двигателя, поэтому вы могли пропустить этот ранний признак.

Запах бензина

Следующая лучшая альтернатива видимой утечке — это безошибочный запах бензина.Вождение с утечкой топлива может быть проблемой безопасности, и запах не обязательно может быть связан с утечкой в ​​блоке двигателя, но если вы подозреваете, что у вас плохие топливные форсунки, вы можете сначала заглянуть под капот.

Запах также может сообщить вам о серьезности утечки, если утечка слишком серьезна, возможно, из-за более чем одной форсунки вы почувствуете более сильный запах в своей машине. Тем не менее, вы не должны пропускать поиск утечек в других местах, так как утечка бензина может стать более серьезной проблемой.

Плохой газ, пробег

Как правило, ЭБУ контролирует так называемую ширину импульса форсунки, которая по существу предотвращает срабатывание форсунок любого количества сверх установленной ЭБУ длительности. Даже если топливные форсунки загрязнены, форсунка управляется компьютером. Но если форсунка каким-то образом застряла в открытом состоянии, она может не перестать гореть и вызвать чрезмерное количество впрыска в конкретный цилиндр.

Вы можете заметить относительно большой расход газа в зависимости от серьезности утечки и количества форсунок, в которых возникла такая утечка.Редко, когда у вас одновременно выходит из строя более одного инжектора, хотя, если транспортное средство недавно получило повреждение, это могло быть возможным.

Черный дым

Как следствие неидеального соотношения топлива и неконтролируемого выливания, двигатель в конечном итоге выбрасывает то, что не могло содержаться в выхлопе, как средство очистки. Двигателю чрезвычайно трудно обрабатывать все это топливо, помимо того, что оно постоянно впрыскивается, и в результате большая часть топлива, которое должно быть сожжено, фактически сгорает неэффективно и не полностью.

Это несгоревшее топливо, когда оно достигает выхлопа, должно быть переработано и утилизировано, образуя черный дым, типичный для необработанного топлива. Если вы видите черный или темно-серый дым, выходящий из выхлопной трубы, это явный признак насыщенного состояния. Далее, богатое состояние, особенно созданное из-за утечки топлива, может нанести ущерб другим жизненно важным и некоторым действительно дорогостоящим компонентам, таким как каталитический нейтрализатор, свечи зажигания и поршни.

Гидростатический замок

Еще один редко встречающийся симптом неисправной или негерметичной форсунки — это гидростатический замок.Гидростатическая блокировка возникает, когда несжимаемая жидкость входит в цилиндры. Топливные форсунки предназначены для распыления топливовоздушной смеси, отправляя газообразную смесь в систему для облегчения сжатия. Но когда в топливной форсунке возникает утечка, обычно значительная, она может заливать топливо в жидкой форме.

Это может привести к тому, что автомобиль заблокируется и не будет работать, или, если утечка небольшая, может продолжить движение с постоянным внутренним повреждением. В любом случае утечка в конечном итоге приведет к блокировке автомобиля, если ее не устранить в ближайшее время.В гидростатическом замке двигатель гаснет внезапно и часто с громким стуком. Это также необходимо для предотвращения повреждения поршней, шатунов и клапанов.

Высокие выбросы

Хотя вы можете и не подозревать о такой проблеме до следующего испытания на выбросы, протекающие топливные форсунки, несомненно, могут стать причиной ухудшения выбросов вашего автомобиля. Как уже упоминалось, постоянный и неумеренный впрыск топлива приводит к неправильному сгоранию.Побочным продуктом такого сгорания будет больше углеводородов и различных других газов, токсичных для окружающей среды.

Как легко проверить топливные форсунки

Обычно для проверки топливных форсунок вам понадобится мультиметр, и он может быть очень полезен для определения неисправных. Он может сказать вам точные напряжения, с которыми вы можете сравнить каждый инжектор, чтобы выделить лишнее.

Однако не у всех есть мультиметр и не у всех есть умение им пользоваться.Итак, мы собираемся использовать другой метод, который довольно часто используется и надежно работает.

Для проверки топливных форсунок этим методом вам понадобится только отвертка, в идеале длинная и прочная.

Когда вы включаете автомобиль, клапаны форсунок открываются и закрываются последовательно и ритмично, производя постукивающий звук, который вам и нужно внимательно прислушиваться.

Итак, просто включите автомобиль и поместите металлический конец отвертки на одну из форсунок, а другой конец — возле уха.Теперь прислушайтесь к щелчку. Он должен быть красивым и последовательным без капли. Протестируйте каждый инжектор по отдельности таким же образом и, надеюсь, вы найдете тот, который выделяется среди остальных.

Заключение

Если вы обнаружите утечку в одной из форсунок, лучше немедленно заменить ее. Утечка топлива — серьезная проблема, требующая немедленных действий. Хотя, если у вас грязные топливные форсунки, вы можете немного почистить их самостоятельно или попросить профессионалов в периодическом обслуживании автомобилей.

Следующие две вкладки изменяют содержимое ниже.

Team VC Digital | Автомобильный энтузиаст |

Оптимизация работы пиноли и инжектора на нефтеперерабатывающем заводе

13.04.2018

На нефтеперерабатывающих заводах существуют десятки предприятий, где используются пиноли и форсунки. Важно понимать разницу между пером и инжектором. Эти термины часто используются как взаимозаменяемые, даже несмотря на то, что устройства совершенно разные.Инжектор имеет одно или несколько распылительных сопел на трубе и подает определенный объем жидкости при заданном перепаде давления. См. Рисунок 1. Форсунки преобразуют жидкость в предсказуемый спектр размеров капель и обеспечивают определенные характеристики распыления. Использование распылительных форсунок позволяет лучше контролировать распределение закачиваемой жидкости в принимающую технологическую жидкость.

Перо — это труба с прорезями или отверстиями. См. Рис. 2. Поток нагнетаемой жидкости не ограничен. Принимающий технологический поток разбивается и смешивает закачиваемую жидкость.

Рисунок 1: Инжектор с распылителем сопло

Рисунок 2: Пиноль со шлицем

Что использовать: перо или инъектор?

Ответ в некоторой степени зависит от вашей работы, но в целом вам следует использовать инжектор, если вам не нужен какой-либо контроль над характеристиками распыления, такими как скорость потока, размер капель или форма распыления.

Чаще всего иглы и форсунки используются для кондиционирования газа, закачки химикатов и промывки водой. (Полный список см. Ниже.) Вот несколько примеров, демонстрирующих преимущества в производительности инжекторов по сравнению с иглами.

Если вы охлаждаете газ, важно знать размер капли, поскольку он пропорционален скорости охлаждения и времени испарения капли. Если капли будут слишком большими, вы не сможете добиться желаемого охлаждающего эффекта. Это может привести к избытку жидкости в трубе или воздуховоде, вызвать проблемы с обслуживанием и повредить оборудование, расположенное ниже по потоку.

Для впрыска химикатов требуется большая площадь поверхности закачиваемой жидкости. Большая площадь поверхности требует лучшего взаимодействия газа с жидкостью (или жидкости с жидкостью) для обеспечения эффективного тепло- или массообмена.

Третий пример — стирка водой. Промывочная вода через контакт по площади поверхности должна иметь достаточное взаимодействие с потоком пара для разбавления коррозионных веществ и растворения любых присутствующих водорастворимых материалов. Инжектор с распылительным соплом обеспечивает более эффективное смешивание и лучшее измельчение капель, чем перо, и может обеспечить больший контроль над процессом, чего не может достичь перо.

Инжекторы стоят дороже перьев. Однако, учитывая требования к длительному сроку службы форсунок и игл — до 10 лет — разница в стоимости между ними будет незначительной, если возникнет проблема из-за неточного потока. Стоимость незапланированного простоя, повреждения оборудования, расположенного ниже по потоку, неполного охлаждения, промывки или химических реакций значительно превысит разницу в цене между иглой и инжектором.

Что нужно знать о форсунках для форсунок

Распылительные форсунки делятся на две категории: гидравлические или воздушные.Одиночная жидкость протекает через гидравлическое сопло. Жидкость и газ проходят через форсунки для распыления воздуха. Форсунки для распыления воздуха часто называют двойными жидкостными форсунками.

Форсунки

предназначены для создания формы распыления: сплошного, полого конического или плоского распыления.

ПОЛНОКОНУСНЫЕ РАСПЫЛИТЕЛИ образуются путем закручивания жидкости внутри сопла с помощью неподвижной лопасти. По всему узору есть распределение от мелких до более крупных капель. Среди гидравлических форсунок полноконусные форсунки производят самые большие капли при заданной скорости потока и давлении.

Максимальный свободный проход в полноконусных форсунках немного ограничен из-за конструкции лопастей, поэтому важно помнить, что засорение может быть проблемой при использовании жидкостей с взвешенными частицами. Если в жидкости есть твердые частицы, рассмотрите возможность использования полноконусных распылительных форсунок с конструкцией с максимальным свободным проходом.

Типичное применение: промывка верхней водой, пеногаситель, инжекторы масла для горелок и распылители вакуумной колонны.

РАСПЫЛИТЕЛИ С ПОЛЫМ КОНУСОМ образуются путем вдувания потока жидкости по касательной в вихревую камеру.Завихрение позволяет равномерной пленке жидкости выходить из сопла, образуя кольцо жидкости. Форсунки с полым конусом образуют капли меньшего размера и более плотный спектр капель, чем форсунки с полным конусом или плоские форсунки. Это означает, что капли относительно однородны по размеру во всем объеме спрея. Распылительные форсунки с полым конусом имеют большой свободный проход, поэтому риск засорения минимален.

Типичные области применения: охлаждение дымовых газов и впрыск мочевины для контроля NOx SNCR, пароохладитель, резкое охлаждение и промывка водой.

ПЛОСКОЕ РАСПЫЛЕНИЕ СОПЛА используют эллиптическое отверстие для создания плоской веерной струи. Точная форма отверстия определяет угол распыления, который может варьироваться от сплошной струи до угла распыления 120 °. Размер капель в среднем меньше, чем у распылителей с полным конусом, и больше, чем у распылителей с полым конусом.

Типичные области применения: охлаждение паром, охлаждение, инжекторы масла в горелках и охлаждение катализатора риформинга.

ВОЗДУШНЫЕ ФОРСУНКИ доступны в широком диапазоне форм распыления — с полым конусом, полным конусом и плоским распылителем.Хотя форсунки доступны в виде внутренних или внешних смесительных форсунок, на нефтеперерабатывающих заводах форсунки обычно оснащены внутренними смесительными форсунками. Двойные форсунки для внутренней смеси производят мельчайшие капли. Размер капель определяется массой и давлением распыляющего газа, который обычно представляет собой сжатый воздух, азот или перегретый пар.

Потоки жидкости и газа в двойных жидкостных соплах обычно разделяются до тех пор, пока две жидкости не соберутся вместе сразу за выпускным отверстием.Это позволяет повысить эффективность смешивания и получить наименьшее возможное падение. Если две жидкости смешать раньше, слияние и перетаскивание увеличат размер капли.

Форсунки для распыления воздуха, предназначенные для работы при низких расходах — от 2 до 5 галлонов в минуту (от 8 до 19 литров в минуту) — могут быть чувствительны к рабочему давлению. Например, если давление распыляющего газа слишком велико, он может перекрыть или перекрыть поток жидкости из-за высокого противодавления в зоне смешивания. Когда необходимо распылить большой объем жидкости — от 25 до 50 галлонов в минуту (от 95 до 189 литров в минуту) — для получения мелких капель требуется большое количество газа.Обычно используется многоступенчатая форсунка для распыления воздуха. Эти специальные распылительные форсунки более энергоэффективны и производят мелкие капли в широком диапазоне рабочих давлений.

Типичные области применения: охлаждение газа, инжекторы свежего сырья для установок FCC, аварийное охлаждение и впрыск мочевины для NOx

Еще одно соображение при выборе — это среда, в которой будет распыляться форсунка. Чтобы форсунки могли распылять, они должны распылять пар, то есть воздух или любой другой газ внутри системы воздуховодов.Распыление не происходит, когда жидкости распыляются на жидкости. Когда жидкости распыляются в жидкости, сопло действует больше как дозатор. Распылительные форсунки с множеством отверстий могут оказаться выгодными. Разделение потока на несколько точек нагнетания может увеличить смешивание нагнетаемой жидкости с технологическим потоком, если он также является жидкостью.

Есть два способа распыления: прямоточный или противоточный. У каждого подхода есть свои преимущества и недостатки. В таблице 1 приведены плюсы и минусы каждого подхода.

Нет правильного или неправильного ответа о направлении распыления. Лучшее направление — это то, которое обеспечит вам необходимую производительность.

Общее практическое правило — центрировать инжектор в технологической трубе и распылять одновременно. Однако это не всегда дает наилучшие результаты. См. Таблицу 2. В этом примере показано, как тип используемой форсунки и ее ориентация могут повлиять на производительность.

Когда сравнивают первое и второе распылительные форсунки в таблице ниже, становится очевидным влияние использования распылительной форсунки правильного размера.Смачивание стенок уменьшается, количество испаряемой воды увеличивается, а размер капель на конце трубы уменьшается.

Третья форсунка в таблице 2 такая же, как вторая форсунка, но распыляет противотоком потоку пара. Контакт воды со стеной немного усиливается по мере раскрытия струи брызг. Однако происходит испарение большего количества воды, а размер капель на конце трубы становится еще меньше.

Какое направление распыления лучше? В этом случае требования к применению будут определять, приемлем ли контакт 2% воды со стеной для достижения большего испарения и охлаждения.

Размещение инжектора в трубе может значительно повлиять на производительность.

Таблица 1: Плюсы и минусы направления распыления

Таблица 2: Влияние типа и ориентации сопла на производительность

Соображения по конструкции инжектора

Помимо оценки факторов, влияющих на характеристики распыления, необходимо тщательно спланировать и проверить конструкцию инжектора.Условия эксплуатации и срок службы будут зависеть от конструкции, материалов конструкции и требуемого уровня валидации. Давление, температура, коррозия и эрозия обычно определяют требования технологического кодекса. Варианты материалов включают нержавеющую сталь, HASTELLOY®, INCONEL® и титан. Другие специальные сплавы и специальные покрытия могут использоваться в экстремальных условиях.

Операционная среда обычно определяет требуемый уровень тестирования и проверки конструкции. Тестирование и документация обычно включают в себя многие из следующего:

  • Квалификация / процедуры сварки и карты сварных швов
  • Положительная идентификация материала (PMI)
  • Неразрушающий контроль (NDE)
  • Радиографическое исследование (RT)
  • Исследование на проникновение жидкости (PT)
  • Визуальное тестирование (VT)
  • Ультразвуковое исследование (UT)
  • Прослеживаемость материалов (MTR)
  • Гидростатические испытания (LT)
  • Ферритовый контроль сварных швов

Обычно рекомендуется использовать компьютерное моделирование для проверки конструкции и производительности инжектора.Опираться только на теоретические расчеты может быть рискованно. Компьютерное моделирование используется для двух целей. Первое, взаимодействие структуры жидкости (FSI), предназначено для оценки механических нагрузок на инжектор и проверки структурной целостности. Эти модели показывают, могут ли материалы конструкции выдерживать термические нагрузки, высокие нагрузки, высокое давление и вибрацию, вызванные турбулентностью, в дополнение к сопротивлению коррозии и эрозии.

Например, скорость технологического потока может вызвать образование вихрей и преждевременный выход из строя форсунки.Длина форсунки, размер трубы, используемой для конструкции форсунки, и тип сварных швов — все это важные факторы. Не менее важны типы сил, действующих на инжектор в технологическом потоке. Отказ внутри технологического трубопровода опасен и дороже, чем использование компьютерного моделирования для проверки конструкции системы перед ее окончательной доработкой и установкой.

Второй способ моделирования — это проверка производительности инжектора с помощью моделей вычислительной гидродинамики (CFD).Эти модели предсказывают взаимодействие закачиваемых жидкостей с другими жидкостями или паром и определяют теплопередачу, массоперенос, химические реакции и другие явления, связанные с потоком, которые будут происходить при взаимодействии жидкостей при определенных условиях. Непредвиденные взаимодействия могут быть идентифицированы, и изменения в конструкцию могут быть внесены до начала строительства инжектора.

Форсунки

, возможно, потребуется снять для осмотра, текущего обслуживания или установки в другое место.Важным преимуществом является безопасное втягивание форсунки для закрытия запорного клапана до отсоединения форсунки от технологической трубы.

Есть два типа выдвижных форсунок. Один снимается вручную, а другой оснащен маховиком и винтовым механизмом, обеспечивающим механическую поддержку. Версия с механическим выдвижением обеспечивает дополнительный уровень безопасности, поскольку инжектор не может быть втянут быстрее, чем позволяет оператор маховика. С помощью выдвижных форсунок можно безопасно обслуживать первичный инжектор в автономном режиме, а резервные инжекторы могут использоваться для предотвращения нарушения процесса.

Использование выдвижных форсунок также может помочь значительно сократить время простоя. Один нефтеперерабатывающий завод на Среднем Западе США использует механические выдвижные форсунки для распыления жидкого азота в реактор гидрокрекинга для охлаждения катализатора перед заменой. Инжекторы вставляются, и процесс охлаждения начинается, пока установка находится в рабочем состоянии. Ранее требовалась частичная остановка нефтеперерабатывающего завода, прежде чем можно было начать процесс охлаждения жидким азотом. Сокращение сроков ремонта в результате использования выдвижных форсунок экономит НПЗ около 2 000 000 долларов за счет сокращения времени простоя на два дня.

Приведенные здесь рекомендации являются хорошей отправной точкой, когда требуется новая или заменяемая форсунка. Однако особенности вашей работы определят, что необходимо для оптимизации производительности. Следующий контрольный список может оказаться полезным при переходе к следующему проекту инжектора.

  • Не заменять автоматически на подобное Просто потому, что с производительностью все в порядке, не означает, что лучше не может быть. Вы можете уменьшить смачивание, сократить время обслуживания, продлить срок службы и многое другое, пересмотрев текущую конструкцию.
  • Внимательно относитесь к деталям и устраняйте открытые вопросы. Используйте моделирование, чтобы выявить потенциальные проблемы и обеспечить производительность. Устранение проблем после установки инжектора будет стоить значительно дороже, чем вложения в моделирование.
  • Проконсультируйтесь со специалистами, даже если вы уверены в своих характеристиках и конструкции. У них есть специализированное оборудование, программы моделирования и опыт, которые могут помочь проверить ваш дизайн. Они также могут порекомендовать усовершенствования конструкции на основе достижений в технологии распыления.

Чак Манро имеет более чем 20-летний опыт работы с Spraying Systems Co. в оказании помощи в применении форсунок и форсунок, а также в поиске и устранении неисправностей. Его сфера деятельности включает водную промывку, аварийную закалку и впрыск масла в горелку в нефтехимической и химической промышленности. Г-н Манро является членом нескольких промышленных комитетов и принимал участие во многих различных исследованиях по оптимизации закачки.

HASTELLOY® является зарегистрированным товарным знаком Haynes International, Inc.

INCONEL® — зарегистрированная торговая марка группы компаний Special Metals Corporation

Из архива

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *