Форсунка, инжектор – назначение, виды, устройство, принцип работы
Форсунка (другое название — инжектор), являясь конструктивным элементом системы впрыска, предназначена для дозированной подачи топлива, его распыления в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси.
Форсунка используется в системах впрыска как бензиновых, так и дизельных двигателей. На современных двигателях устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.
В зависимости от способа осуществления впрыска различают следующие виды форсунок: электромагнитная, электрогидравлическая и пьезоэлектрическая.
Электромагнитная форсунка
Электромагнитная форсунка устанавливается, как правило, на бензиновых двигателях, в т.ч. оборудованных системой непосредственного впрыска. Форсунка имеет достаточно простое устройство, включающее электромагнитный клапан с иглой и сопло.
Работа электромагнитной форсунки осуществляется следующим образом.
В соответствии с заложенным алгоритмом электронный блок управления обеспечивает в нужный момент подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана. При этом создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло. Производится впрыск топлива. С исчезновением напряжения, пружина возвращает иглу форсунки на седло.
Электрогидравлическая форсунка
Электрогидравлическая форсунка используется на дизельных двигателях, в т.ч. оборудованных системой впрыска Common Rail. Конструкция электрогидравлической форсунки объединяет электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.
Принцип работы электрогидравлической форсунки основан на использовании давления топлива, как при впрыске, так и при его прекращении. В исходном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Впрыск топлива не происходит. При этом давление топлива на иглу ввиду разности площадей контакта меньше давления на поршень.
По команде электронного блока управления срабатывает электромагнитный клапан, открывая сливной дроссель. Топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль. При этом впускной дроссель препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не изменяется, под действием которого игла поднимается и происходит впрыск топлива.
Пьезоэлектрическая форсунка
Самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива, является пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка). Форсунка устанавливается на дизельных двигателях, оборудованных системой впрыска Common Rail.
Преимуществами пьезофорсунки являются быстрота срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана), и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного цикла, а также точная дозировка впрыскиваемого топлива.
Это стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой, основанного на изменении длины пьезокристалла под действием напряжения.
Конструкция пьезоэлектрической форсунки включает пьезоэлемент, толкатель, переключающий клапан и иглу, помещенные в корпусе.
В работе пьезофорсунки, также как и электрогидравлической форсунки, используется гидравлический принцип. В исходном положении игла посажена на седло за счет высокого давления топлива. При подаче электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина, которая передает усилие на поршень толкателя. Открывается переключающий клапан, топливо поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы падает. Игла за счет давления в нижней части поднимается и производится впрыск топлива.
Количество впрыскиваемого топлива определяется:
- длительностью воздействия на пьезоэлемент;
- давлением топлива в топливной рампе.
Чем отличается инжектор от форсунки?
Система впрыска топлива сменила устаревшую карбюраторную систему подачи топлива. Начиная с 80х годов прошлого столетия, система впрыска стала быстро распространяться и сегодня используется во всех бензиновых и дизельных двигателях автомобилей.
Это стало возможным благодаря развитию электроники. В этой системе топливо подается в камеру сгорания двигателя дозировано под давлением через форсунки. Такой способ подачи называют инжекторным. Основное достоинство инжекторной системы в том, что топливо расходуется экономно, а выхлопные газы менее токсичны.
Что такое форсунка
Форсункой называют регулируемый распылитель жидкого или газообразного вещества. Область применения форсунки достаточно широкая: разбрызгивание воды, нанесение декоративных покрытий, очищение и охлаждение различных предметов и устройств, например, машин, удаление пыли.
Устройство форсунки
Наибольшее распространение устройство получило благодаря массовому применению в современных автомобилях бензиновых и дизельных двигателей с системой подачи топлива инжекторного типа. Форсунка является конечным звеном системы и непосредственно подает распыленное топливо дозированными порциями от топливного насоса в двигатель.
Форсунка характеризуется:
- Временем срабатывания на открытие и закрытие.
- Дальностью распыления и углом распыляющего конуса (факела).
- Мелкостью распыления вещества в факеле.
- Динамикой и цикличностью подачи.
Конструкция форсунки состоит из сопла, электромагнитного клапана с иглой для регулировки и двух каналов. По одному каналу подается распыляемое вещество (топливо, газ или вода), а по второму «носитель» – воздух, за счет которого вещество распыляется ровным факелом. Соединение компонентов двух каналов образует воздушно-топливную смесь.
Виды и отличия форсунок
Классифицируют форсунки по типу подачи:
- Механические.
- Электромагнитные.
- Электрогидравлические.
- Пьезоэлектрические.
Используется электромагнитная форсунка с бензиновым двигателем. Работает форсунка с помощью программы, зашитой в электронном блоке. Этот блок подает напряжения на обмотку клапана. Возбуждаемое электромагнитное поле отжимает пружину и поднимает клапан с иглой.
Электрогидравлическая форсунка работает в дизельных двигателях. Базовыми узлами конструкции являются два дросселя: впускной и сливной, электромагнитный клапан и камера управления. У данного типа форсунок прижим иглы к седлу обеспечивает давление топлива. С блока управления идет сигнал и через сливной дроссель из камеры управления топливо поступает в сливную магистраль. Впускной дроссель задерживает выравнивание давления в камере управления и подающей магистрали. Усилие прижима на поршне уменьшается и клапан открывается, топливо подается.
Пьезоэлектрическая форсунка считается наилучшей конструкцией для впрыска и применяется в дизельных двигателях. Основное ее достоинство в скорости срабатывания, превышающей скорость электромагнитного клапана в 4 раза. За счет этого обеспечивается точное дозирование подаваемого топлива и возрастает число впрысков в течение цикла.
В корпус форсунки вмонтирован пьезоэлемент, обеспечивающий управление, Устройство состоит из толкателя, клапана переключения, иглы и пьезоэлемента, собранных в одном корпусе. В закрытом положении давление топлива прижимает иглу к седлу, подобно устройству электрогидравлической форсунки.
Под действием напряжения, поступающего на пьезоэлемент происходят колебания длины пьезокристала, что связано с усилием на поршне толкателя. Регулировочный клапан смещается, топливо уходит в сливную магистраль. Происходит разрежение давления и игла поднимается, освобождая сопло. Порция топлива подается в двигатель.
Объем порции топлива зависит от времени воздействия на пьезоэлемент и давления в топливной рампе.
Инжектор
Инжектор (Inject–вдувать, впрыскивать) – это по сути форсунка, то есть устройство распыления топлива или составлющая инжекторной системы, подающей топливо методом впрыска в двигателях внутреннего сгорания. Инжектором еще называют всю систему впрыска.
Инжектор включает в себя несколько форсунок, установленных под каждым цилиндром. Они объединены с помощью топливной рампы, соединенной с бензонасосом.
Работу системы контролируют датчики и передают сведения в электронный блок управления, регулирующий открытое и закрытое положение форсунок. Цикличное наполнение в цилиндрах контролирует датчик массового наполнения. Он следит за расходом воздуха и в соответствии с этим рассчитывает наполнение цилиндра. Датчик, контролирующий температуру охлаждающей жидкости следит за включением электровентилятора и подачей топлива.
Типы систем впрыска разделяют в зависимости от места подачи горючего и числа сопел:
- Одноточечные или моновпрыск.
- Многоточечные или распределенные.
- Прямые или непосредственные.
Одноточечный(центральный) впрыск обеспечивает одной форсункой все цилиндры. Многоточечный, когда к каждому цилиндру подведена своя форсунка. При непосредственном типе горючее через форсунки попадает прямо в цилиндры.
Самым простым считается одноточечный впрыск, потому что имеет мало электроники, но и менее эффективный.
Многоточечная система осуществляет более мощный впрыск. Самая экономичная и сложная система. Установка такой системы повышает производительность двигателя на 10%. Основные ее преимущества в автоматической настройке и точном наполнении цилиндров. Двигатель разгоняется благодаря этому гораздо быстрее. Близкое расположение впускных клапанов уменьшает потери на оседание и подача топлива осуществляется рационально.
Вывод
Инжектор и форсунка выполняют одинаковое действие, периодически подают порцию вещества. Их иногда даже объединяют в одно понятие. Понятие инжектора больше связано с автомобильной тематикой.
Различие между инжектором и форсункой в том, что форсунка это элемент в системе подачи топлива. А инжектор является более широким названием всей системы впрыска.
Авто и мотоКомментировать
Форсунка/клапан впрыска – функционирование и проверки
Здесь вы найдете полезную базовую информацию и важные советы, касающиеся форсунок/клапанов впрыска в автомобилях.
Форсунки обеспечивают подачу в каждый цилиндр необходимого количества топлива и одновременно распыляют топливо, чтобы оно могло наиболее эффективно сгорать в камере сгорания. Прокрутите эту страницу и узнайте, как работают впрыскивающие клапаны и возможные признаки неисправности. Вы также найдете полезные советы по поиску и устранению неисправностей клапанов впрыска при работающем и выключенном двигателе.
Принцип действия
Как работают форсунки
Симптомы
Неисправность форсунки
Причина отказа
Причины неисправности форсунок
Поиск и устранение неисправностей
Проверка форсунок
КАК РАБОТАЮТ ИНЖЕКЦИОННЫЕ ФОРСУНКИ: ПРИНЦИП РАБОТЫ
Форсунки предназначены для точного впрыска количества топлива, рассчитанного блоком управления, во всех режимах работы двигателя.
Чтобы обеспечить эффективное распыление топлива при минимальных потерях конденсации, необходимо соблюдать определенное расстояние и угол впрыска, характерные для двигателя.
Инжекторные клапаны приводятся в действие электромагнитным способом. Блок управления рассчитывает и регулирует электрические импульсы для открытия и закрытия клапанов впрыска на основе текущих данных датчиков о рабочем состоянии двигателя. Форсунки состоят из корпуса клапана, в котором размещены магнитная обмотка и направляющая иглы форсунки, и иглы форсунки с магнитным якорем. Когда блок управления подает напряжение на обмотку магнита, игла форсунки поднимается из седла клапана и освобождает прецизионное отверстие. Как только напряжение падает, пружина снова прижимает иглу форсунки к седлу клапана, и отверстие снова закрывается.
Расход при открытом впрыскивающем клапане точно определяется прецизионным отверстием. Чтобы впрыснуть количество топлива, рассчитанное для рабочего состояния, блок управления рассчитывает время открытия клапана впрыска в сравнении с расходом.
Это гарантирует, что всегда впрыскивается точное количество топлива. Конструкция седла клапана и прецизионное отверстие обеспечивают оптимальное распыление топлива.
ИНЖЕКЦИОННАЯ ФОРСУНКА НЕИСПРАВНА: ПРИЗНАКИ 9
Возможные косвенные повреждения:
- Сокращение срока службы двигателя
- Повреждение каталитического нейтрализатора и сажевого фильтра
ПРИЧИНЫ НЕИСПРАВНОСТИ ИНЖЕКЦИОННЫХ ФОРСУНОК: ПРИЧИНА НЕИСПРАВНОСТИ
ПРОВЕРКА ФОРСУНОК: ПОИСК НЕИСПРАВНОСТЕЙ
Поиск неисправности можно проводить как при работающем двигателе, так и при выключенном.
Поиск и устранение неисправностей при работающем двигателе
Сравните количество впрыскиваемого топлива
Используя сравнение цилиндров и одновременное измерение выхлопа, количество впрыскиваемого топлива можно сравнить на основе падения скорости и значений HC и CO для отдельных цилиндров.
В лучшем случае значения будут одинаковыми для всех цилиндров. Если имеются значительные расхождения между значениями, это может означать, что впрыскивается недостаточно топлива (большое количество несгоревшего топлива = высокие значения HC и CO, тогда как небольшое количество несгоревшего топлива = низкие значения HC и CO). Причиной может быть неисправный клапан впрыска.
Считайте и сравните напряжение и длительность импульса
Сигнал впрыска можно изобразить с помощью осциллографа. Для этого соедините измерительную линию с сигнальной линией, а другую линию с подходящим заземляющим контактом. При работающем двигателе по схеме сигнала можно считать напряжение и длительность импульса (время открытия). При открытии дроссельной заслонки длительность импульса должна увеличиваться в фазе разгона, а при постоянной частоте вращения двигателя (около 3000 об/мин) она должна возвращаться к значению холостого хода или чуть ниже его. Результаты отдельных цилиндров можно сравнивать друг с другом, и это может указать на потенциальные неисправности, например.
плохая подача напряжения.
Измерение давления топлива и проверка систем впуска и выпуска на наличие утечек
Другими важными проверками являются измерение давления топлива для выявления других компонентов, которые могут быть неисправны (топливный насос, топливный фильтр, регулятор давления) и проверка впускной и выпускной систем на наличие утечек, чтобы исключить ложные результаты измерений. Если датчик имеет 2-контактный разъем, скорее всего, это индуктивный датчик. В этом случае можно определить внутреннее сопротивление, потенциал короткого замыкания на корпус и сигнал.
Для этого снимите штекерное соединение и проверьте внутреннее сопротивление датчика. Если значение внутреннего сопротивления составляет от 200 до 1000 Ом (в зависимости от эталонного значения), датчик исправен. При значении 0 Ом имеет место короткое замыкание, а при МОм – обрыв. Проверка на короткое замыкание на раму проводится с помощью омметра от соединительного штыря к массе автомобиля.
Значение сопротивления должно стремиться к бесконечности. Тест с использованием осциллографа должен давать синусоидальный сигнал достаточной силы. В случае генератора Холла должны быть проверены только напряжение сигнала в форме сигнала прямоугольной формы и напряжение питания. Это должно привести к прямоугольному сигналу в зависимости от частоты вращения двигателя. Здесь следует повторить, что использование омметра может разрушить генератор Холла.
Устранение неисправностей при выключенном двигателе/зажигании
Оптимальная схема
Проверить целостность кабельного соединения
Проверить целостность кабельного соединения между клапанами впрыска и блоком управления (схема требуется назначение контактов). Чтобы провести это измерение, отсоедините разъем блока управления и проверьте отдельные кабели разъемов клапана впрыска, идущие к блоку управления. Эталонное значение: прибл. 0 Ом.
Проверить кабельное соединение на короткое замыкание на раму
Проверить на короткое замыкание на раму кабельное соединение между клапанами впрыска и блоком управления.
Отсоединив разъем блока управления, измерьте кабели от разъемов клапана впрыска до блока управления относительно массы автомобиля.
Проверьте целостность катушек форсунки
Проверьте целостность катушек форсунки. Для этого подключите омметр между двумя соединительными контактами. Эталонное значение: прибл. 15 Ом (обратите внимание на характеристики производителя).
Проверить катушки клапана впрыска на короткое замыкание на раму
Проверить катушки клапана впрыска на короткое замыкание на раму. Для этого проверьте непрерывность каждого отдельного соединительного штифта относительно корпуса клапана. Эталонное значение: >30 МОм.
Насколько полезна эта статья для вас?
Совершенно бесполезно
Очень полезно
Расскажите, пожалуйста, что вам не понравилось.
Для получения бесплатного информационного бюллетеня HELLA TECH WORLD.
Ваш отзыв**
Капча*
Спасибо! Но прежде чем ты уйдешь!
Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку новостей HELLA TECH WORLD, чтобы получать последние технические видеоролики, советы по ремонту автомобилей, информацию о курсах обучения, сведения о маркетинговых кампаниях и советы по диагностике.
Благодарим вас за интерес к новостному бюллетеню HELLA TECH WORLD — для автомастерских!
На указанный вами адрес электронной почты будет отправлено уведомление.
Обратите внимание: Ваша подписка будет завершена только после того, как вы подтвердите получение этого электронного письма.
Это делается для того, чтобы никто не мог подписаться на вас по ошибке.
Ваша личная информация хранится и обрабатывается исключительно с целью отправки информационного бюллетеня. Ни при каких обстоятельствах ваши данные не будут переданы третьим лицам.
Дополнительная информация о конфиденциальности.
Благодарим вас за интерес к новостному бюллетеню HELLA TECH WORLD — для мастерских!
На указанный вами адрес электронной почты будет отправлено уведомление.
Обратите внимание: Ваша подписка будет завершена только после того, как вы подтвердите получение этого электронного письма.
Это делается для того, чтобы никто не мог подписаться на вас по ошибке.
Ваша личная информация хранится и обрабатывается исключительно с целью отправки информационного бюллетеня. Ни при каких обстоятельствах ваши данные не будут переданы третьим лицам.
Дополнительная информация о конфиденциальности.
Вы уже подписаны
Ваш адрес электронной почты ожидает подтверждения
Неверный новый адрес электронной почты.
Новый адрес электронной почты недействителен. Подписчик не обновлен
Неверный адрес электронной почты. Адрес электронной почты отсутствует или имеет неправильный формат.
Проблема со статусом электронной почты
Процесс регистрации не запущен.
Ошибка:
Для получения бесплатного информационного бюллетеня HELLA TECH WORLD.
Благодарим вас за интерес к новостному бюллетеню HELLA TECH WORLD — для автомастерских!
На указанный вами адрес электронной почты будет отправлено уведомление.
Обратите внимание: Ваша подписка будет завершена только после того, как вы подтвердите получение этого электронного письма.
Это делается для того, чтобы никто не мог подписаться на вас по ошибке.
Ваша личная информация хранится и обрабатывается исключительно с целью отправки информационного бюллетеня. Ни при каких обстоятельствах ваши данные не будут переданы третьим лицам.
Дополнительная информация о конфиденциальности.
Благодарим вас за интерес к новостному бюллетеню HELLA TECH WORLD — для мастерских!
На указанный вами адрес электронной почты будет отправлено уведомление.
Обратите внимание: Ваша подписка будет завершена только после того, как вы подтвердите получение этого электронного письма.
Это делается для того, чтобы никто не мог подписаться на вас по ошибке.
Ваша личная информация хранится и обрабатывается исключительно с целью отправки информационного бюллетеня. Ни при каких обстоятельствах ваши данные не будут переданы третьим лицам.
Дополнительная информация о конфиденциальности.
Вы уже подписаны
Ваш адрес электронной почты ожидает подтверждения
Неверный новый адрес электронной почты. Новый адрес электронной почты недействителен. Подписчик не обновлен
Неверный адрес электронной почты. Адрес электронной почты отсутствует или имеет неправильный формат.
Проблема со статусом электронной почты
Процесс регистрации не запущен.
Ошибка:
Большие форсунки, маленькие форсунки, мы любим все форсунки — держатели Diesel Performance
Еще один вопрос, который нам часто задают здесь, в компании «Холдерс Дизель»: «Какой размер форсунки мне выбрать, и, что более важно, какой размер форсунки?» В этой статье мы рассмотрим форсунки топливных форсунок.
Начнем с функции сопла. Что он вообще делает? Форсунка является последней частью форсунки перед поступлением топлива в цилиндр для сгорания. Основная функция форсунки состоит в том, чтобы распылить топливо в цилиндре в распыленном состоянии (туман), чтобы его можно было легко зажечь, чтобы сжечь и, следовательно, запустить двигатель в максимальной степени. Таким образом, очевидно, что меньшая форсунка будет иметь меньшие распылительные отверстия, а форсунка большего размера будет иметь более крупные распылительные отверстия. При одинаковом давлении впрыска меньшая форсунка будет лучше распылять топливо из-за меньших распылительных отверстий, в то время как большая форсунка также не будет распылять, но будет подавать больше топлива за то же количество отведенного времени.
Что означают размеры сопла? Ну, % размера форсунки — это просто количество топлива, которое форсунка рассчитана на подачу сверх стандартного размера. Для справки:
Запас — поток запасов
30% — Потоки на 30% больше, чем запасы
75% — Потоки на 75% больше, чем запасы
100% — Потоки на 100% больше, чем запасы
9000 через каждый размер сопла.
Почему распыление топлива так важно? Когда ваше топливо хорошо распылено, оно сгорает лучше, чище и производит хорошую, чистую энергию. С хорошим распылением вы получите лучший расход топлива, меньше дыма и более низкую температуру выхлопных газов. По этой причине кто-то, кто использует свой грузовик в основном для буксировки или ежедневного вождения без особых модификаций, как правило, счастливее и лучше с меньшим соплом, таким как стандартный размер 30%.
Форсунка определяет только то, как быстро вы можете подать X количества топлива.
Это не заставляет «стандартную» топливную форсунку подавать больше топлива, чем она уже есть. Это просто меняет возможность опустошить этот инжектор за разное время. Независимо от того, кто настраивает автомобиль, вы не можете изменить механический размер форсунки с помощью настройки, он такой, какой он есть. Вы можете вернуть ширину импульса в настройках, но форсунки не имеют переменного размера, поэтому топливо будет распыляться или распыляться по-разному.
Какая насадка подходит именно вам? Ну, это во многом зависит от того, для чего вы используете свой грузовик и какой размер форсунки вас интересует. Например, большинство наших клиентов с форсункой 6.0 Power Stroke 155–190 куб.см используют форсунки 30%, и это наша самая популярная форсунка. Эта форсунка достаточно мала, чтобы по-прежнему хорошо распылять топливо, но ее размер достаточно велик, чтобы иметь очень заметную разницу в мощности. Например, 30-процентная форсунка без проблем пропускает достаточно топлива, чтобы обеспечить мощность 600 лошадиных сил на задних колесах.
Но настоящее преимущество этой форсунки заключается в том, что она достаточно мала, чтобы хорошо распылять топливо и хорошо работать при буксировке и ежедневном вождении, при этом работая чисто и прохладно. Форсунка 30% очень универсальна, поэтому она самая популярная.
Что делать, если вам нужно больше мощности, чем может дать насадка 30%? Именно здесь на помощь приходят более крупные форсунки. Может пора увеличить размер форсунки, давайте поговорим о форсунке 75%. Обычно мы делаем это на наших топливных форсунках объемом 205 куб.см+, но мы можем приспособить любой размер, который вы задумаете. Форсунка топливной форсунки на 75% быстрее сливает топливо, поэтому вы можете впрыскивать топливо в цилиндр за более короткое время. Это значительно помогает увеличить мощность на более высоких оборотах. Это лучше всего подходит для дизельных грузовиков для соревнований или «горячих улиц». Тем не менее, жертва заключается в том, что, хотя вы вырабатываете больше мощности, грузовик, естественно, будет работать горячее и дымнее, поэтому он не будет таким удобным для буксировки или идеальным для ежедневного вождения.