Работа форсунки инжекторного двигателя: Работа форсунки инжекторного двигателя управляется. Инжекторная система — что это и как она работает. Принцип работы инжекторного двигателя

Содержание

Подача топлива в инжекторных двигателях, описание отличий типов систем впрыска

Инжекторные двигатели отличаются отсутствием карбюратора, вместо которого выступают новые системы подачи топливных смесей. При надавливании на педаль газа происходит автоматическое регулирование поступления воздуха в топливные цилиндры.

Контроль бензиновых растворов производит специальное электронное устройство, внедренное в двигатель. Подача топлива в инжекторном двигателе отличается конструктивными особенностями, способствующими уменьшению количества вредных веществ, выбрасываемым в атмосферу.

Отличия работы инжекторных двигателей

Принцип подготовки воздушно-топливных смесей полностью отличается от предыдущих. Для создания высокого давления в подаваемых смесях топливный бак имеет встроенный электрический бензонасос. Бензин под давлением поступает в специальный отсек — рампу с форсунками для впрыска в цилиндры, где происходит смешивание его с воздухом.

В зависимости от количества поступившего бензина, температуры двигателя, скорости вращения коленчатого вала электронное управляющее устройство (ЭБУ) регулирует такие параметры:

  1. Состав топливной смеси.
  2. Количество впрыскиваемой жидкости и объем воздуха.
  3. Расчет интервала, через который происходит открытие клапана на форсунке.

Топливо подается под автоматическим контролем. Электронное управление является мозговым центром автомобиля.

Автоматизация контроля поступления топлива в систему питания инжекторного мотора позволяет улучшить основные показатели машины:

  • скорость разгона;
  • показатели загрязнения экологии;
  • общий расход бензина.

Описание преимуществ инжекторных систем

По сравнению с карбюраторами системы питания инжекторного двигателя имеют следующие достоинства:

  1. Более тщательная дозировка количества топливной смеси позволяет существенно экономить общий расход.
  2. Использование датчиков, следящих за характеристиками топливных смесей и выхлопных газов, приводит к снижению токсичности выхлопа.
  3. Опережение зажигания, регулировка угла в соответствии с режимами двигателя способствует росту мощности почти на 10%.
  4. При изменениях нагрузки происходит мгновенная корректировка системой впрыска состава топливно-воздушной смеси.
  5. Наличие гарантированного облегченного запуска при любой погоде.
  6. Уменьшение количества углеводородов в отработанных газах

Недостатки инжекторных двигателей:

  • высокие цены на ремонт и обслуживание;
  • многие узлы и детали не подлежат восстановлению, возникает необходимость их полной замены;
  • повышенные требования к качеству бензина;
  • потребность в специализированном диагностическом, обслуживающем и ремонтном оборудовании.

Корректировка функций двигателя контроллером ЭБУ

Современные двигатели впрыскивающего типа используют обособленные форсунки, предназначенные для цилиндров. Бензонасос инжекторного двигателя создает необходимое давление, топливо через открытые клапаны форсунок поступает в специальную камеру для сжигания.

Электронный блок управления (ЭБУ) осуществляет регулирование момента открытия каждой форсунки. Встроенная система специальных приборов — датчиков служит для передачи необходимой информации управляющему устройству.

Данные, используемые ЭБУ:

  1. Расход воздуха.
  2. Расположение дроссельной заслонки.
  3. Контроль охлаждающей жидкости.
  4. Расположение коленчатого вала.
  5. Кислород в газах.
  6. Наличие детонации.
  7. Состояние распределительного вала.

Количество расхода воздуха влияет на автоматический перерасчет наполненности цилиндров отдельного цикла. При поломке считывающего прибора перерасчет производится по специальным таблицам аварийного состояния.

Загруженность двигателя, количество оборотов, наполненность цилиндров в одном цикле рассчитываются при помощи информации, предоставляемой датчиком расположения заслонки дросселя, отражающих угол ее открытия.

Прибор, отражающий нагрев охлаждающей жидкости, помогает откорректировать впрыск, зажигание, участвует в управлении электрической вентиляцией. При отказе датчика используются температурные данные, присущие определенному периоду действия силового агрегата, находящиеся в специальной таблице.

Датчик положения коленвала является прибором, без которого невозможно передвижение всей машины. При выходе из строя данного прибора автомобиль не в состоянии добраться даже до ближайшего СТО. С его помощью синхронизируется вся система, производится расчет оборотов движка, определяется расположение коленчатого вала в любой момент работы двигателя.

Кислородный прибор поставляет данные о насыщенности отработавших газов элементом О2. После получения сведений ЭБУ корректирует состав направляемого топлива, его количество. Международные нормы контроля выбросов Евро-2 и Евро-3 требуют использовать данные приборов, следящих за кислородом. Евро-3 предполагает наличие двух кислородных приборов, расположенных после каталитического катализатора и перед ним.

При сигнале специального датчика о возникновении детонации ЭБУ гасит ее путем корректировки угла опережения зажигания. Эксплуатация мотора с детонацией приводит к ускоренному сгоранию топлива. Возникают ударные нагрузки на двигатель, нагрев всех элементов, дымный выброс, прогорание поршней и клапанов, увеличение расхода топлива, снижение мощности силового агрегата. Такая работа мотора крайне нежелательна.

Датчик, контролирующий распределительный вал, подает информацию, необходимую для создания синхронности при впрыске.

В зависимости от встроенной системы впрыска силовые агрегаты комплектуются приборами, помогающими выявлять причины отсутствия поступления бензина в движок. Дополнительные приборы осуществляют контроль за выбросами.

Управляющий механизм также корректирует функционирование рабочих узлов:

  • системы зажигания;
  • вентилятора системы охлаждения;
  • регулятора холостого хода;
  • бензонасоса;
  • форсунок;
  • клапана адсорбера, предназначенного для улавливания паров бензина.

При запуске силового агрегата остатки паров автоматически направляются в камеру для последующего сжигания.

Благодаря четкому взаимодействию всех механизмов производится точное впрыскивание топлива. Состав и количество топливной смеси отрегулированы благодаря отлаженной работе ЭБУ.

Описание видов систем питания

Системы впрыска имеют несколько разновидностей:

  1. Одноточечные, при которых имеется одна форсунка и несколько цилиндров.
  2. Многоточечные, здесь каждый цилиндр снабжен своей форсункой.
  3. Непосредственные системы основаны на работе по принципу дизелей, где подача топлива производится форсунками прямо в цилиндры.

Схема системы питания одноточечного типа:

При применении одноточечных систем или моновпрыска используется минимальное количество управляющей электроники. На основании данных, полученных с датчиков, ЭБУ изменяет условия подачи топлива. При одноточечном впрыске существенно экономится бензин, улучшается состав выхлопа, повышается надежность двигателя. К недостаткам такого типа системы относится снижение приемистости двигателя, наблюдается скопление топлива на стенках коллектора в виде осадка.

Схема питания многоточечного впрыска:

Система питания многоточечного впрыска более совершенна. Здесь топливо подается на каждый цилиндр. Данный метод впрыска топлива отличается сложностью, однако мощность двигателя при этом возрастает почти на десять процентов.

При установке двигателей с многоточечным впрыском автомобиль получает ускоренный разгон благодаря настройкам и качественному наполнению цилиндров. Приближение клапанов впуска к форсункам способствует точности подачи топлива, минимизирует вероятность образования топливных осадков.

Впрыскивающие системы непосредственного типа обладают оптимальным сочетанием высокого качества сгорания воздушно-топливных смесей и повышенного КПД. В двигателях непосредственной системы питания более тщательно производится распыление и смешивание с воздушными потоками, происходит более грамотное распределение готовой смеси в зависимости от режимов работы мотора.

К преимуществам относится экономичность расхода топлива, увеличение интенсивности ускорения машины, более чистый выхлоп. К недостаткам можно отнести повышенные требования к качеству бензина. Топливная аппаратура такого двигателя очень капризна.

Проведение техобслуживания систем питания инжекторных двигателей

Мероприятия по техническому обслуживанию систем питания обладают особенностями:

  1. В процессе эксплуатации моторов наиболее часто подвергаются загрязнениям и выходу из строя воздушные фильтры. Каждые тридцать тысяч километров пробега необходимо менять фильтрующий элемент на новый экземпляр. Рекомендуется также регулярно очищать извлеченный узел от грязи и пыли при помощи щетки и встряхивания.
  2. Возникновение рывков при движении машины говорит о необходимости замены фильтра, производящего тонкую очистку топлива. Рекомендуется также производить плановые замены после очередных 30 тыс. км пробега.
  3. Форсунки подвергаются регулярным проверкам, производится замена регулятора холостого хода.

Система электропитания двс. Инжекторная система

Впрыск топлива

Эпоха карбюратора сменяется эпохой инжекторного двигателя, система питания которого основана на впрыске топлива. Ее основными элементами являются: электрический топливный насос (расположенный, как правило, в топливном баке), форсунки (или форсунка), блок управления ДВС (так называемые «мозги»).

Принцип работы указанной системы питания сводится к распылению топлива через форсунки под давлением, создаваемым топливным насосом. Качество смеси варьируется в зависимости от режима работы двигателя и контролируется блоком управления.

Важным компонентом такой системы является форсунка. Типология инжекторных двигателей основывается именно на количестве используемых форсунок и места их расположения.


Так, специалисты склонны выделять следующие варианты инжектора:

  1. с распределенным впрыском;
  2. с центральным впрыском.

Система распределенного впрыска предполагает использование форсунок по количеству цилиндров двигателя, где каждый цилиндр обслуживает собственная форсунка, участвующая в подготовке горючей смеси. Система центрального впрыска располагает только одной форсункой на все цилиндры, расположенной в коллекторе.

Особенности дизельного двигателя

Как бы особняком стоит принцип действия, на котором основывается система питания дизельного двигателя. Здесь топливо впрыскивается непосредственно в цилиндры в распыленном виде, где и происходит процесс смесеобразования (смешивания с воздухом) с последующим воспламенением от сжатия горючей смеси поршнем.

В зависимости от способа впрыска топлива, дизельный силовой агрегат представлен тремя основными вариантами:

  • с непосредственным впрыском;
  • с вихрекамерным впрыском;
  • с предкамерным впрыском.

Вихрекамерный и предкамерный варианты предполагают впрыск топлива в специальную предварительную камеру цилиндра, где оно частично воспламеняется, а затем перемещается в основную камеру или собственно цилиндр. Здесь горючее, смешиваясь с воздухом, окончательно сгорает. Непосредственный же впрыск предполагает доставку топлива сразу же в камеру сгорания с последующим его смешиванием с воздухом и т.д.


Еще одна особенность, которой отличается система питания дизельного двигателя, заключается в принципе возгорания горючей смеси. Это происходит не от свечи зажигания (как у бензинового двигателя), а от давления, создаваемого поршнем цилиндра, то есть путем самовоспламенения. Иными словами, в этом случае нет необходимости применять свечи зажигания.

Однако холодный двигатель не сможет обеспечить должный уровень температуры, требуемый для воспламенения смеси. И использованием свечей накаливания позволит осуществить необходимый подогрев камер сгорания.

Режимы работы системы питания

В зависимости от целей и дорожных условий водитель может применять различные режимы движения. Им соответствуют и определенные режимы работы системы питания, каждому из которых присуща топливно-воздушная смесь особого качества.

  1. Состав смеси будет богатым при запуске холодного двигателя. При этом потребление воздуха минимально. В таком режиме категорически исключается возможность движения. В противном случае это приведет к повышенному потреблению горючего и износу деталей силового агрегата.
  2. Состав смеси будет обогащенным при использовании режима «холостого хода», который применяется при движении «накатом» или работе заведенного двигателя в прогретом состоянии.
  3. Состав смеси будет обедненным при движении с частичными нагрузками (например, по равнинной дороге со средней скоростью на повышенной передаче).
  4. Состав смеси будет обогащенным в режиме полных нагрузок при движении автомобиля на высокой скорости.
  5. Состав смеси будет обогащенным, приближенным к богатому, при движении в условиях резкого ускорения (например, при обгоне).

Выбор условий работы системы питания, таким образом, должен быть оправдан необходимостью движения в определенном режиме.

Неисправности и сервисное обслуживание

В процессе эксплуатации транспортного средства топливная система автомобиля испытывает нагрузки, приводящие к ее нестабильному функционированию или выходу из строя. Наиболее распространенными считаются следующие неисправности.

Недостаточное поступление (или отсутствие поступления) горючего в цилиндры двигателя

Некачественное топливо, длительный срок службы, воздействие окружающей среды приводят к загрязнению и засорению топливопроводов, бака, фильтров (воздушного и топливного) и технологических отверстий устройства приготовления горючей смеси, а также поломке топливного насоса. Система потребует ремонта, который будет заключаться в своевременной замене фильтрующих элементов, периодической (раз в два-три года) прочистке топливного бака, карбюратора или форсунок инжектора и замене или ремонте насоса.

Потеря мощности ДВС

Неисправность топливной системы в данном случае определяется нарушением регулировки качества и количества горючей смеси, поступающей в цилиндры. Ликвидация неисправности связана с необходимостью проведения диагностики устройства приготовления горючей смеси.

Утечка горючего

Утечка горючего – явление весьма опасное и категорически не допустимое. Данная неисправность включена в «Перечень неисправностей…», с которыми запрещается движение автомобиля. Причины проблем кроются в потере герметичности узлами и агрегатами топливной системы. Ликвидация неисправности заключается либо в замене поврежденных элементов системы, либо в подтягивании креплений топливопроводов.

Таким образом, система питания является важным элементом ДВС современного автомобиля и отвечает за своевременную и бесперебойную подачу топлива к силовому агрегату.

Основными элементами, которой являются форсунки .

В систему питания карбюраторного двигателя входят : топлив-ный бак, фильтр-отстойник, топливопроводы , топливный насос, фильтр тонкой очистки топлива, воздухоочиститель, впускной трубо-провод, выпускной трубопровод, приемные трубы, глушитель, приборы контроля уровня топлива.

Работа система питания

При работе двигателя топливный насос засасывает топливо из топлив-ного бака и через фильтры подает в поплавковую камеру карбюратора. При такте впуска в цилиндре двигателя создается разрежение и воздух, пройдя через воздухоочиститель, поступает в карбюратор, где смешивается с парами топлива и в виде горючей смеси подается в цилиндр, и там, сме-шиваясь с остатками отработавших газов, образуется рабочая смесь. После совершения рабочего хода, отработавшие газы выталкиваются поршнем в выпускной трубопровод и по приемным трубам через глушитель в окру-жающую среду.

Устройство ТНВД ЯМЗ

Системы питания и выпуска отработавших газов двигателя автомобиля:

1 — канал подвода воздуха к воздушному фильтру; 2 — воздушный фильтр; 3 — карбюратор; 4 — рукоятка ручного управления воздушной заслонкой; 5 — рукоятка ручного управления дроссельны-ми заслонками; 6 — педаль управления дроссельными заслонками; 7 — топливо проводы; 8 — фильтр-отстойник; 9 — глушитель; 10 — приемные трубы; 11 — выпускной трубопровод; 12 — фильтр тонкой очистки топлива; 13 — топливный насос; 14 — указатель уровня топлива; 15 — датчик указателя уровня топлива; 16 — топливный бак; 17— крышка горловины топливного бака; 18 — кран; 19 — выпускная труба глушителя.

Топливо. В качестве топлива в карбюраторных двигателях обычно ис-пользуют бензин, который получают в результате переработки нефти.

Автомобильные бензины в зависимости от количества легко испаряющихся фракций подразделяют на летние и зимние.

Для автомобильных карбюраторных двигателей выпускают бензины А-76, АИ-92, АИ-98 и др. Буква «А» обозначает, что бензин автомобильный, цифра — наименьшее октановое число, характеризующее детонационную стойкость бензина. Наибольшей детонационной стойкостью обладает изооктан, (его стой-кость принимают за 100), наименьшей — н-гептан (его стойкость равна 0). Октановое число, характеризующее детонационную стойкость бензи-на, — процентное содержание изооктана в такой смеси с н-гептаном, ко-торая по детонационной стойкости равноценна испытуемому топливу. Например, исследуемое топливо детонирует так же, как смесь 76 % изо-октана и 24 % н-гептана. Октановое число данного топлива равно 76. Октановое число определяется двумя методами: моторным и исследова-тельским. При определении октанового числа вторым методом в марки-ровке бензина добавляется буква «И». Октановое число определяет до-пустимую степень сжатия.

Топливный бак . На автомобиле устанавливают один или несколько топливных баков. Объем топливного бака должен обеспечивать 400—600 км пробега автомобиля без заправки. Топливный бак состоит из двух сварных половинок, выполненных штамповкой из освинцованной стали. Внутри бака имеются перегородки, придающие жесткость конструкции и препятствующие образованию волн в топливе. В верхней части бака приварена наливная горловина, которая закрывается пробкой. Иногда для удобства заправки бака топливом используют выдвижную горловину с сетчатым фильтром. На верхней стенке бака крепится датчик указателя уровня топлива и топливо заборная трубка с сетчатым фильтром. В днище бака имеется резьбовое отверстие для слива отстоя и удаления механических примесей, которое закрыто пробкой. Наливную горловину бака закрывают плотно пробкой, в корпусе которой имеется два клапана — паровой и воздушный. Паровой клапан при повышении давления в баке открывается и выводит пар в окружающую среду. Воздушный клапан открывается, когда идет расход топлива и создается разрежение.

Топливные фильтры. Для очистки топлива от механических примесей применяют фильтры грубой и тонкой очистки. Фильтр-отстойник грубой очистки отделяет топливо от воды и крупных механических примесей. Фильтр-отстойник состоит из корпуса, отстойника и фильтрующего элемента, который собран из пластин толщиной 0,14 мм. На пластинах имеются отверстия и выступы высотой 0,05 мм. Пакет пластин установлен на стержень и пружиной поджимается к корпусу. В собранном состоянии между пластинами имеются щели, через которые проходит топливо. Крупные механические примеси и вода собираются на дне отстойника и через отверстие пробки в днище периодически удаляются.

Топливный бак (а) и работа выпускного (б) и впускного (в) клапанов : 1— фильтр-отстойник; 2 — кронштейн крепления бака; 3 — хомут крепления бака; 4 — датчик указателя уровня топлива в баке; 5 — топливный бак; 6 — кран; 7 — пробка бака; 8 — горловина; 9 — облицовка пробки; 10 — резиновая прокладка; П — корпус пробки; 12 — выпускной клапан; 13 — пружина выпускного клапана; 14 — впускной клапан; 15 — рычаг пробки бака; 16 -пружина впускного клапана.

Фильтр-отстойник : 1 — топливо провод к топливному насосу; 2 — прокладка корпуса; 3 — корпус-крышка; 4 — топливо провод от топливного бака; 5 — прокладка фильтрующего элемента; 6 — фильтрующий элемент; 7— стойка; 8 — отстойник; 9— сливная пробка; 10 — стержень фильтрующего элемента; 11 — пружина; 12 — пластина фильтрующего элемента; 13 — отверстие в пластине для прохода очищенного топлива; 14 — выступы на пластине; 15 — отверстие в пластине для стоек; 16 — заглушка; 17 — болт крепления корпуса-крышки.

Фильтры тонкой очистки топлива с фильтрующими элементами : a — сетчатый; б — керамический; 1— корпус; 2— входное отверстие; 3— прокладка; 4— фильтрующий элемент; 5— съемный стакан-отстойник; 6 — пружина; 7— винт креплении стакана; 8— канал для отвода топлива.

Фильтр тонкой очистки. Для очистки топлива от мелких механических примесей применяют фильтры тонкой очистки, которые состоят из корпуса, стакана-отстойника и фильтрующего сетчатого или керамического элемента. Керамический фильтрующий элемент — пористый материал, обеспечивающий лабиринтное движение топлива. Фильтр удерживается скобой и винтом.
Топливо проводы соединяют приборы топливной системы и изготовляются из медных, латунных и стальных трубок.

Топливный насос системы питания

Топливный насос служит для подачи топлива через фильтры из бака в поплавковую камеру карбюратора. Применяют насосы диафрагменного типа с приводом от эксцентрика распределительного вала. Насос состоит из корпуса, в котором крепится привод — двуплечий рычаг с пружиной, головки, где размещены впускные и нагнетательные клапаны с пружинами, и крышки. Между корпусом и головкой зажаты края диафрагмы. Шток диафрагмы к рычагу привода крепится шарнирно, что позволяет диафрагме работать с переменным ходом.
Когда двуплечий рычаг (коромысло) опускает диафрагму вниз, в полости над диафрагмой создается разрежение, за счет чего открывается впускной клапан и наддиафрагменная полость заполняется топливом. При сбегании рычага (толкателя) с эксцентрика диафрагма поднимается вверх под действием возвратной пружины. Над диафрагмой давление топлива повышается, впускной клапан закрывается, открывается нагнетательный клапан и топливо поступает через фильтр тонкой очистки в поплавковую камеру карбюратора. При смене фильтров поплавковую камеру заполняют топливом с помощью устройства для ручной подкачки. В случае выхода диафрагмы из строя (трещина, прорыв и т. п.) топливо поступает в нижнюю часть корпуса и вытекает через контрольное отверстие.

Воздушный фильтр служит для очистки воздуха, поступающего в карбюратор, от пыли. Пыль содержит мельчайшие кристаллы кварца, который, оседая на смазанных поверхностях деталей, вызывает их изнашивание.

Устройство карбюратора К-126Б

Требования, предъявляемые к фильтрам:

. эффективность очистки воздуха от пыли;
. малое гидравлическое сопротивление;
. достаточная пылеемкость:
. надежность;
. удобство в обслуживании;
. технологичность конструкции.

По способу очистки воздуха фильтры делятся на инерционно-масляные и сухие.
Инерционно-масляный фильтр состоит из корпуса с масляной ванной, крышки, воздухозаборника и фильтрующего элемента из синтетического материала.
При работе двигателя воздух, проходя через кольцевую щель внутри корпуса и, соприкасаясь с поверхностью масла, резко изменяет направление движения. Вследствие этого крупные частицы пыли, находящиеся в воздухе, прилипают к поверхности масла. Далее воздух проходит через фильтрующий элемент, очищается от мелких частиц пыли и поступает в карбюратор. Таким образом, воздух проходит двухступенчатую очистку. При засорении фильтр промывают.
Воздушный фильтр сухого типа состоит из корпуса, крышки, воздухозаборника и фильтрующего элемента из пористого картона. При необходимости фильтрующий элемент меняют.

Система питание на КамАЗе располагается в подкапотном пространстве на самом двигателе, на днище и раме автомобиле.

Назначение системы питания

Система питания дизельного двигателя служит для подвода воздуха и топлива в цилиндры двигателя в заданной пропорции и под заданным давлением и отвода отработавших газов из них.

Общее устройство системы питания

Система питания воздухом.

Топливная система.

Система отводов продуктов сгорания топлива


Рис.3

газораспределительный механизм автомобиль

Устройство деталей и узлов системы питания


Топливная система

Общее устройство.

Служит для хранения запаса топлива, для очистки топлива, для создания его высокого давления, для впрыскивания топлива под давлением в цилиндры двигателя.

Устройство:

  • -Топливный бак служит для хранения топлива.
  • -Топливный фильтр грубой очистки служит для очистки топлива от грубых механических примесей.
  • -Топливный насос низкого давления служит для подачи топлива от бака к топливному насосу высокого давления.
  • -Топливные фильтры тонкой очистки, для очистки от мелких механических примесей.
  • -Топливный насос высокого давления служит для создания высокого давления и подачи топлива под давлением в цилиндры двигателя в соответствии с порядком работы цилиндров.
  • -Топливо проводы:

Топливо проводы низкого давления. Все топливо проводы идущие бака до ТНВД.

Топливо проводы высокого давления идущие от ТНВД до форсунок.

Дренажные топливо проводы, служат для слива лишнего топлива с форсунок и фильтра тонкой очистки обратно в бак.

Устройство приборов топливной системы.

Топливный бак.

Служит для хранения запаса топлива.

Устройство:

  • -Корпус, состоит из двух штампованных пластин.
  • -В верхней части заливная горловина и два отверстия закрытые крышками.
  • -Внутри бака перегородки, они ограничивают перемещения топлива в баке
  • -Топливо приемник соединен с топливо проводом, частично очищает топливо.
  • -Датчик уровня топлива поплавкового типа, соединен с проводом указателя уровня топлива.

Фильтр грубой очистки топлива.

Предназначен для очистки топлива от грубых механических загрязнений и воды.

Устройство:

  • -Крышка закрывает фильтр сверху, на ней имеются два отверстия для подвода и отвода топлива и четыре отверстия для крепления стакана на крышке. Так же имеются кронштейны для крепления фильтра на несущей части автомобиля.
  • -Стакан в нем располагается успокоитель фильтрующий элемент. На дне стакана накапливается отстой, для слива отстоя отверстие в нижней части стакана, на фланце располагаются 4 резьбовых отверстия для его соединения с крышкой.
  • -Штуцера для подвода и отвода топлива.
  • -Сетчатый фильтр, через него топливо фильтруется, на выходе из фильтра грубой очистки.
  • -Успокоитель по нему топливо стекает в стакан, сливная пробка с уплотнительной прокладкой закрывает отверстие для слива отстоя.
  • -Уплотнительная прокладка крышки.
  • -Соединительные болты шайбы.

Фильтры тонкой очистки топлива.

Предназначено для тонкой очистки топлива, от механических примесей.

Устройство:

  • -Крышка в ней расположен один подводящий и три отводящих канала топлива к ТНВД, один канал для слива топлива в топливный бак. В него топливо поступает через редукционный клапан.
  • -Редукционный клапан располагается в крышке, которая располагает топливо из выпускного канала, в бак по дренажному топливо проводу.
  • -Два колпака с уплотнительными прокладками соединяются с крышкой с соединительными осями, в них располагаются два фильтрующих элемента.
  • -Соединительные оси с пружинами служат для крепления колпаков на фильтрующих элементах. Через них сливается отстой.
  • -Две пробки закрывают отверстие в колпаке, для слива топлива и отстоя.
  • -Фильтрующие элементы. Внутри стальная перфорированная обойма, за ней фильтрующий гофрированный картон.

Топливный насос низкого давления.

ТННД создает низкое давление топлива, в топливной магистрали от бака до ТНВД, позволяет топливу двигаться в сторону ТНВД и проходить через фильтры.

  • -Поршень(1)
  • -Толкатель(2)
  • -Ролик
  • -Пружина(3)
  • -Впускной и выпускной клапаны(4,6)

Форсунка.

Служит для впрыска топлива в двигатель под высоким давлением, который создает ТНВД.

Устройство:

  • -Корпус в нем располагаются пружины, регулировочные шайбы, штанга, в верхней части корпуса два резьбовых отверстия, в них вворачиваются штуцера, один подводящий топливо, другой дренажный. С наружи корпуса уплотняется кольцом.
  • -Проставка, располагается между корпусом и распылителем, в ней имеются направляющие отверстия для штанги и иглы. Через нее проходит подводящий канал для топлива.
  • -Распылитель. Внутри распылится проводится канал который заканчивается кольцевым каналом. В распылителе находиться отверстие в котором находится игла и распылительный корпус.
  • -Игла. Рецензионная деталь, притирается по распылителю, закрывает и открывает отверстие в распылительном конусе, поддерживает герметичность распылителя.
  • -Штанга. На нее с одной стороны опирается игла, с другой стороны пружина которая прижимает иглу к распылителю, пружина прижимает иглу к распылителю через штангу.
  • -Регулировочные прокладки, для регулировки усилия прижатия иглы к распылителю.
  • -Гайка. Соединяет между собой корпус поставку и распылитель.

1 — корпус; 2, 32 — ролики толкателей; 3, 31 — оси роликов; 4 -втулка ролика; 5 — пята толкателя; 6 — сухарь; 7 — тарелка пружины толкателя; 8 — пружина толкателя: 9,34,43,45, 51 — шайбы; 10 — втулка поворотная; 11 — плунжер; 12, 13, 46, 55 — кольца уплотнительные; 14 — штифт установочный; 15 — рейка; 16 — втулка плунжера; 17 — корпус секции; 18 — прокладка нагнетательного клапана; 19 -клапан нагнетательный; 20 — штуцер; 21 — фланец корпуса секции; 22 — насос ручной топливоподкачивающий; 23 — пробка пружины; 24, 48 — прокладки; 25 -корпус насоса низкого давления; 26 — насос топливоподкачивающий низкого давления; 27 — втулка штока; 28 — пружина толкателя; 29 — толкатель; 30 — винт стопорный; 33, 52 — гайки; 35 — эксцентрик привода насоса низкого давления; 36, 50 — шпонки; 37 — фланец ведущей шестерни регулятора; 38 — сухарь ведущей шестерни регулятора; 39 — шестерня ведущая регулятора; 40 — втулка упорная; 41, 49 — крышки подшипника; 42 — подшипник; 44 — вал кулачковый; 47 — манжета с пружиной в сборе; 53 — муфта опережения впрыскивания топлива; 54 — пробка рейки; 56 — клапан перепускной; 57 — втулка рейки; 58 — ось рычага реек; 59 — прокладки регулировочные.

Общие сведения о системе питания

Система питания автомобильных двигателей обеспечивает подачу очищенного воздуха и топлива в цилиндры. По способу смесеобразования карбюраторные и дизельные двигатели имеют существенные различия. В дизельных двигателях приготовление горючей смеси происходит внутри цилиндров, в карбюраторных двигателях – вне цилиндров (внешнее смесеобразование).

Горючей смесью называется поступающая в цилиндры во время работы двигателя смесь распыленного и частично испаренного топлива с воздухом. После того, как горючая смесь смешается с отработавшими газами, оставшимися от предшествующего рабочего цикла ее называют рабочей смесью.

В процессе сгорания углерод и водород топлива соединяются с кислородом воздуха. Сгорание может быть полным или неполным, в зависимости от количества воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. При полном сгорании образуются продукты сгорания состоящие из избыточного кислорода, азота, углекислоты и паров воды.

В случае нехватки кислорода сгорает только часть углерода топлива и образует углекислоту, остальной углерод образует окись углерода.

Для полного сгорания одного килограмма бензина требуется 14, 7 кг воздуха, или 12 м3. Смесь, содержащую такое количество воздуха считают нормальной, а количество воздуха – теоретически необходимым.

Разное соотношение бензина и воздуха влияет на топливную экономичность и мощность двигателя.

Двигатель, работающий на нормальной смеси развивает мощность близкую к максимальной и расходует топливо в пределах, указанных в руководстве по эксплуатации автомобиля.

Двигатель, работающий на обогащенной смеси развивает максимальную мощность и расходует немногим больше топлива, чем работая на нормальной смеси.

Двигатель, работающий на богатой смеси, развивает меньшую мощность, однако расход топлива значительно возрастает и во время работы из выхлопной трубы идет черный дым, указывающий на неполное сгорание топлива.

Очень богатая смесь, где на 1 кг бензина требуется 5 и менее кг воздуха не воспламеняется, на ней двигатель работать не может.

Обедненная смесь – самая оптимальная для работы двигателя, обеспечивает наибольшую по сравнению со смесями других составов экономичность двигателя, но его мощность несколько ниже, чем при нормальной смеси.

У двигателя, работающего на бедной смеси, возрастает расход топлива и уменьшается мощность двигателя, так как скорость ее горения очень мала. Работая на такой смеси, двигатель перегревается, появляются перебои в работе цилиндров, вспышки в карбюраторе.

Во время пуска и прогрева холодного двигателя смесь должна быть богатой, для устойчивой работы двигателя работающего на малых оборотах холостого хода, требуется обогащенная смесь.

Смесь должна быть обедненной, когда двигатель работает с неполной нагрузкой, что обеспечивает экономичность работы двигателя, а при полной нагрузке, смесь должна быть обогащенной, чтобы двигатель развивал максимальную мощность.

При нормальном горении топлива, скорость с которой распространяется пламя от свечи зажигания по всему объему камеры сгорания примерно 30 – 40 м/сек. Давление повышается быстро, но плавно.

Когда горение смеси осуществляется со скоростью свыше 200 м/сек, явление называется детонацией. Детонация носит характер взрыва. Характерным признаком детонации являются звонкие металлические стуки в цилиндрах.

При детонации топливо сгорает не полностью, ухудшается экономичность двигателя, снижается мощность, крошатся подшипники коленчатого вала, повреждаются поршни и другие детали двигателя из-за высокого и резкого повышения давления.

Принцип смесеобразования в дизельных двигателях происходит за очень короткое время. Необходимо за это время распылить топливо на мельчайшие частицы и чтобы каждая частица имела вокруг себя как можно больше воздуха, для полного сгорания топлива.

Для этого топливо в цилиндр впрыскивается под высоким давлением форсункой. Давление воздуха при такте сжатия в камере сжигания во много раз меньше. Чтобы показатели мощности и экономичности двигателя были высокие и топливо полностью сгорало, необходимо, чтобы топливо впрыскивалось в цилиндр до прихода поршня в верхнюю мертвую точку.

Данный текст является ознакомительным фрагментом. Из книги автора

Общие сведения 7,62-мм пистолет ПСС является личным оружием скрытого нападения и защиты, предназначенным для бесшумной и беспламенной стрельбы на дальности до 50 м. ПСС прост по устройству и обращению с ним, а конструктивно сочетает оригинальные конструкторские решения с

Из книги автора

3.1. Общие сведения Электрическая энергия на автомобиле применяется для зажигания рабочей смеси в цилиндрах бензиновых двигателей, для пуска двигателя электрическим стартером, освещения, звуковой и световой сигнализации, а также для питания различного дополнительного

Из книги автора

5.1. Общие сведения Системы рулевого управления и подвески взаимодействуют между собой. Если возникают неполадки в одном элементе подвески, это сразу же существенно сказывается на характеристиках рулевого управления автомобиля.Для совершения маневра передние колеса

Из книги автора

5.1. Общие сведения Таблицы – наиболее сложный элемент издания. Они позволя–ют систематизировать различные данные, делать их сопоставимы–ми, удобными для анализа, дают возможность устанавливать за–висимость между отдельными параметрами.Благодаря своей лаконичности

Из книги автора

2.1. Общие сведения Все основные способы обработки металлов известны с глубокой древности. Пройден долгий путь, накоплен огромный багаж практических знаний и умений. Ушли в прошлое целые улицы городских ремесленников, откуда с раннего утра доносились звон металла и стук

Из книги автора

3.1. Общие сведения Дифовка отличается от ковки тем, что выполняется без нагрева и обычно из листовых заготовок. Поэтому ее еще называют холодной ковкой, или выколоткой.В старину мастера с применением выколотки (дифовки) изготовляли из листового золота и серебра кубки,

Из книги автора

5.1. Общие сведения Рельефная металлопластика и басма намного проще ручной чеканки, не требуют большого количества специальных приспособлений. Правда, басма по сравнению с металлопластикой не так выразительна, но это можно поправить, доведя басму до завершенного вида

Из книги автора

9.1. Общие сведения Сам термин «инкрустация» имеет латинское происхождение: incrustation – покрывать. Инкрустация – это техника декорирования изделий путем врезания в поверхность (или насекания) различных материалов: металла, кости, драгоценных пород дерева и т. д. Очень часто

Из книги автора

6.2.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Производство электрической энергии осуществляется в основном электромашинными генераторами, а потребляют ее преимущественно электродвигатели. Поэтому вращающиеся электрические машины имеют важнейшее значение в электротехнике. Многие выдающиеся

Из книги автора

6.4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ К электрическим аппаратам (ЭА) относят широкий класс электротехнических устройств, применяемых при производстве, распределении и потреблении электрической энергии. Область устройств, относящихся к ЭА, и их классификация постоянно изменяются в

Из книги автора

10.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Материалы в развитии цивилизации всегда играли очень важную роль. Известный американский ученый А. Хиппель высказал мнение, что историю цивилизации можно описать как смену используемых человечеством материалов. Их значение подчеркнул и чехословацкий

Из книги автора

Общие сведения Коробка передач представляет собой механизм, в котором шестерни (зубчатые колеса) можно сцеплять в различных комбинациях, получая различные передаточные числа – ступени и служит для изменения крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала

Из книги автора

Общие сведения Передний ведущий мост применяется в автомобилях повышенной проходимости. Он состоит из картера, главной передачи, дифференциала и полуосей. Если передний ведущий мост имеет управляющие колеса, то крутящий момент от дифференциала к ступицам колес должен

Из книги автора

Общие сведения К системам управления транспортными средствами относят систему рулевого управления и тормозные системы, за контролем работы служат контрольные приборы, расположенные в кабине перед водителем.К органам управления относятся: педаль сцепления, педаль

Из книги автора

Неисправности в системе питания карбюраторного двигателя Около 50% нарушений работы двигателя вызываются сбоями в работе системы питания двигателя. Неисправная топливная система значительно сказывается на мощности и экономичности двигателя. В большинстве случаев

Из книги автора

Неисправности в системе питания дизельных двигателей При возникновении неисправностей в системе питания затрудняется пуск, снижается мощность двигателя и увеличивается расход топлива, возникают перебои в работе цилиндров, стуки, повышается дымность выпуска. Основные

Главным предназначением топливной системы автомобиля являются подача топлива из бака, фильтрация, образование горючей смеси и подача ее в цилиндры. Существует несколько типов топливных систем для . Самая распространенная в 20-ом веке была карбюраторная система подачи смеси топлива. Следующим этапом стало развитие впрыска топлива при помощи одной форсунки, так называемый моновпрыск . Применение этой системы позволило уменьшить расход топлива. В настоящее время используется третья система подачи топлива – инжекторная . В этой системе топливо под давлением подается непосредственно в впускной коллектор. Количество форсунок равно количеству цилиндров.

инжекторный и карбюраторный вариант

Устройство топливной системы

Все cистемы питания двигателя похожи , отличаются только способами смесеобразования. В состав топливной системы входят следующие элементы:

  1. Топливный бак , предназначен для хранения топлива и представляет собой компактную емкость с устройством забора топлива (насос) и, в некоторых случаях, элементами грубой фильтрации.
  2. Топливопроводы представляют собой комплекс топливных трубок, шлангов и предназначены для транспортировки топлива к устройству смесеобразования.
  3. Устройства смесеобразования (карбюратор, моновпрыск, инжектор ) – это механизм в котором происходит соединение топлива и воздуха (эмульсии) для дальнейшей подачи в цилиндры в (такт впуска).
  4. Блок управления работой устройства смесеобразования (инжекторные системы питания) – сложное электронное устройство для управления работой топливных форсунок, клапанов отсечки, датчиков контроля.
  5. Топливный насос , обычно погружной, предназначен для закачивания топлива в топливопровод. Представляет собой электродвигатель, соединенный с жидкостным насосом, в герметичном корпусе. Смазывается непосредственно топливом и длительная эксплуатация с минимальным количеством топлива, приводит к выходу из строя двигателя . В некоторых двигателях топливный насос крепился непосредственно к двигателю и приводился в действие вращением промежуточного вала, или распредвала.
  6. Дополнительные фильтры грубой и тонкой очистки . Установленные фильтрующие элементы в цепь подачи топлива.

Принцип работы топливной системы

Рассмотрим работу всей системы в целом. Топливо из бака всасывается насосом и по топливопроводу через фильтры очистки подается в устройство смесеобразования. В карбюраторе топливо попадает в поплавковую камеру, где потом через калиброванные жиклеры подается в камеру смесеобразования. Смешавшись с воздухом смесь через дроссельную заслонку поступает в впускной коллектор. После открытия впускного клапана подается в цилиндр. В системе моно впрыска топливо подается на форсунку, которая управляется электронным блоком. В нужное время форсунка открывается, и топливо попадает в камеру смесеобразования, где, как и в карбюраторной системе смешивается с воздухом. Дальше процесс такой же, как и в карбюраторе.

В инжекторной системе топливо подается к форсункам, которые открываются управляющими сигналами от блока управления. Форсунки соединены между собой топливопроводом, в котором всегда находится топливо. Во всех топливных системах существует обратный топливопровод, по нему сливается излишек топлива в бак.

Система питания дизельного двигателя похожа на бензиновую. Правда, впрыск топлива происходит непосредственно в камеру сгорания цилиндра, под большим давлением. Смесеобразование происходит в цилиндре. Для подачи топлива под большим давлением применяется насос высокого давления (ТНВД).

Топливные форсунки бензинового и дизельного двигателя

Принцип работы форсунки дизельного двигателя

В зависимости от типа бензинового двигателя, различают карбюраторную и инжекторную топливные системы. Они имеют отличия в конструкции и рабочих параметрах.

Карбюраторный двигатель

Работа карбюраторной системы осуществляется по следующему принципу:

  • Насос всасывает топливо из бака. При этом он обеспечивает невысокое давление, достаточное лишь для подачи топлива
  • Двигаясь по трубопроводу, топливо проходит фильтрацию
  • В специальной камере (карбюраторе) горючее смешивается с воздухом
  • Готовая смесь подается напрямую в цилиндры двигателя, где она сгорает

Инжекторный двигатель

Топливная система инжекторного двигателя отличается тем, что имеет систему впрыска, принудительно нагнетающую топливо в камеру сгорания. Насос такой топливной системы создает более высокое давление, зависящее от типа впрыска:

  • С индивидуальными форсунками для каждого цилиндра (распределенный впрыск). Создаваемое насосом давление в топливной рампе составляет от 2,5 бар до 4 бар.
  • С одной форсункой (моновпрыск), подающей топливо для всех цилиндров двигателя. Простая схема, которая в современном автомобилестроении практически не используется из-за низкой экономичности.
  • Непосредственный впрыск. Форсунки установлены в головке блока цилиндров, что позволяет выполнять прямой впрыск топлива в цилиндры. В этом случае рабочее давление составит около 155 бар.

Схема работы топливной системы инжекторного бензинового двигателя:

  • Насос через фильтры подает бензин в топливную рампу
  • Регулятор на рампе обеспечивает заданный уровень давления топлива
  • Форсунки, установленные на рампе, впрыскивают топливо в цилиндры
  • В момент подачи бензина в цилиндры подается и воздух, образуется топливовоздушная смесь

Системы подачи дизельного топлива имеют свои особенности. Различают три типа конструкций:

  • Сommon rail (или аккумуляторная)
  • С насос-форсунками
  • Разделенные

Common rail

Наиболее популярная топливная система для дизельного двигателя — аккумуляторная (или common rail). Она соответствует более высоким экологическим стандартам. Это обеспечивается благодаря независимости процессов впрыскивания дизеля от режимов работы двигателя.

Конструктивно система питания дизеля common rail имеет два основных контура:

  • Участок низкого давления — состоит из топливного бака, насоса низкого давления, трубопроводов и фильтра
  • Участок высокого давления — состоит из топливного насоса высокого давления (ТНВД), трубопровода, рампы (аккумулятора) и форсунок

Принцип работы топливной системы дизеля представляет собой следующую последовательность:

  • Насос низкого давления нагнетает дизель из топливного бака в трубопровод
  • Проходя по трубопроводу через фильтры грубой и тонкой очистки дизель подается в насос высокого давления
  • ТНВД подает топливо в форсунки, с помощью которых происходит впрыск в цилиндры
  • Одновременно с впрыском топлива происходит подача воздуха

Разделенная схема питания и насос-форсунка

Разделенная топливная система состоит из топливного бака, трубопроводов, ТНВД и форсунок. При этом насос и форсунки соединены длинными трубопроводами, рассчитанными на высокое давление. Разделенная схема активно применяется в отечественном автомобилестроении, поскольку отличается низкой стоимостью и простотой конструкции.

В свою очередь, насос-форсунка — устройство, одновременно создающее нужный уровень давления и производящие впрыск топлива. Она располагается в головке блока цилиндров и приводится в действие кулачковым механизмом. Прямая и обратная магистрали при этом реализованы как каналы, находящиеся непосредственно в головке блока.

Итак, помимо топливного бака и магистральных топливопроводов, с которыми всё более или менее ясно, основными составными частями топливной системы дизельного мотора являются: топливоподкачивающий насос, фильтры грубой и тонкой очистки горючего, топливный насос высокого давления (ТНВД) и форсунки.

Топливоподкачивающий насос

Устройство подкачивающего насоса дизельного топлива довольно несложное. Оно представляет собою две находящиеся в постоянном зацеплении шестерни. Когда происходит процесс вращения, зубья этих шестерней выполняют функцию лопастей, создавая и поддерживая ток горючего по направлению к ТНВД.

Главным же действующим элементом подкачивающего насоса, который и непосредственно нагнетает топливо, является поршень. Как уже было отмечено, производительность топливоподкачивающего насоса устроена превышающей производительность насоса высокого давления, поэтому и оборудованы специальные топливопроводы для слива излишков обратно в топливный бак.

Топливный насос высокого давления

ТНВД предназначается для подачи топлива к форсункам под давлением, в соответствии со строго определенной программой, в зависимости от заданных режимов работы двигателя и от управляющих действий водителя. По своей сути, современный всережимный ТНВД совмещает в себе функции сложной системы автоматического управления работой двигателя и, в то же время, главного исполнительного механизма, реагирующего на команды шофера.

Благодаря внедрению в производство топливных насосов высокого давления с электронными системами управлением, а также 2-хступенчатого впрыска топлива и оптимизации процесса сгорания, получилось добиться достаточно устойчивой работы дизеля с неразделённой камерой сгорания на оборотах до 4500 в минуту, оптимизировать его экономичность, снизить показатели шума и вибрации.

Далее: по всей длине насоса, во внутренней его полости, расположен вращающийся вал, снабжённый специальными кулачками. Этот вал ТНВД получает энергию вращения от распределительного вала двигателя. Его кулачки при движении воздействуют на толкатели, которые, в свою очередь, и стимулируют нагнетающую работу поршня-плунжера.

Для сравнения: на участке топливной системы низкого давления, где топливоподкачивающий насос гонит солярку через фильтры к ТНВД, давление составляет 3 атмосферы. А топливный насос высокого давления толкает горючее к форсункам с силой давления до 2000 атмосфер! Это нужно для того, чтобы обеспечить качественные впрыск и распыление топливной смеси в камеры сгорания цилиндров мотора.

Внутри корпуса, или гильзы, топливного насоса высокого давления расположен плунжер, иначе – специальный поршень, обладающий диаметром, значительно меньшим, чем его длина. Это называется плунжерной парой. Её детали притёрты друг к другу таким образом, что зазор не превышает 4-х мкм.

Поскольку работа дизеля в разных режимах и на разных оборотах требует, соответственно, и разного количества горючего, устройство плунжера было немного изменено: по его поверхности «пустили» специальную спиральную выточку, позволяющую менять величину активного хода при помощи механизма поворота плунжеров.

Это сделано было для того, чтобы плунжер мог не только нагнетать топливо под давлением по направлению к форсункам, но и регулировать количество, объём этой подачи. Для этого служит подвижная часть плунжера, которая, в зависимости от изменения параметров, может открывать или закрывать канавки внутри него. Данная подвижная часть соединена с педалью «газа» в кабине механизатора.

В зависимости от того, каков угол поворота плунжера, устанавливается и соответствующая степень открытия каналов прохождения топлива, и его непосредственное количество, подаваемое на форсунки.

Форсунки

Другой важнейший элемент топливной системы дизельного двигателя – это форсунки, на каждом из его цилиндров. Они, совместно с ТНВД, обеспечивают подачу строго дозированного количества топлива в камеры сгорания. Регулировки давления открытия форсунки формируют рабочее давление в топливной системе, а типы распылителей определяют форму факела топлива, которая имеет важное значение для активизации процессов самовоспламенения и сгорания. В современных дизельных моторах обычно применяются форсунки двух типов: со шрифтовым, или с многодырчатым распределителем.

Форсункам на двигателе приходится работать в очень тяжёлых условиях: игла распылителя совершает возвратно/поступательные движения с частотою в половину меньшей, чем обороты двигателя, и при этом распылитель всё время непосредственно контактирует с камерой сгорания.

Распределитель форсунок выполняет функцию равномерного поступления топлива в камеры сгорания и наиболее эффективное его воспламенение. Чем более мелко распыляется топливная смесь, тем устойчивее, в целом, получается работа силового агрегата. Не менее важный фактор – это равномерность распыления горючего, во всех возможных направлениях.

Кроме того, работа форсунок поддерживает следующие процессы, с которыми напрямую связана эффективная работа двигателя:

  • Обеспечение высокого давления и температуры в камерах сгорания;
  • Смешивание солярки с воздухом в оптимальном объёме;
  • Соответствие угла опережения впрыска частоте вращения коленчатого вала мотора.

Форсунки бывают с механическим, либо с электромагнитным управлением. В обычных форсунках открытие отверстия распылителя связано с тем давлением, которое имеется на тот момент в топливной магистрали. Отверстие форсунки перекрывается иглой, соединённой со специальным поршнем вверху форсунки.

В современных дизельных двигателях используются форсунки с электромагнитной системой управления. Их работа регулируется уже не по механическому принципу, а с помощью электромагнитных импульсов, поступающих от блока управления. Каждая из форсунок снабжена электромагнитным клапаном, открывающим либо закрывающим распыление топлива.

Пьезофорсунка, достоинства

Common rail

И дизель, и бензиновый мотор являются двигателями внутреннего сгорания. В глобальном смысле, по своей конструкции дизель не отличается от бензомотора: и там, и здесь – цилиндры, поршни и шатуны в них. Однако в дизелях степень сжатия гораздо выше (19-24 единицы, а у бензинового – 9-11).

Главное же различие состоит в способах формирования топливно/воздушной смеси, её воспламенения и сгорания.  В бензиновых моторах смесь топлива с воздухом формируется во впускной системе, а воспламеняется она от искры свечи зажигания. В дизельных же моторах горючее и воздух подаются в рабочие полости цилиндров по отдельности.

Таким образом, искры никакой не требуется. А свечи накаливания, которые установлены в цилиндрической головке представляют собой нагревательные элементы, типа паяльника, и предназначены они для быстрого обогрева воздуха в камере сгорания, покуда мотор ещё не прогрелся. Это называется системой предпускового подогрева.

Когда включается зажигание, свечи накаливания за несколько мгновений разогреваются до 800-900 градусов, прогревая воздух и обеспечивая процесс самовоспламенения. Сигналы о работе данной системы подаёт водителю контрольная лампа. Электропитание снимается со свечей в автоматическом режиме, спустя 15-20 секунд после запуска непрогретого двигателя, когда его устойчивая и стабильная работа уже вполне обеспечена.

Форсунки

  • ТНВД забирает горючее из бака;
  • далее насос насыщает соляркой топливную рампу;
  • горючее поступает в каналы, которые ведут к форсунке;
  • внутри форсунки топливо поступает к распылителю;
  • когда давление на распылитель доходит до установленного порога, форсунка раскрывается и дизтопливо попадает в камеру сгорания.

Дополнительно можно отметить более продвинутые типы форсунок:

  1. Пьезоэлектрические: толкатель пружины опускается под воздействием пьезоэлемента. Такая технология обеспечивает высокую интенсивность открытия распылителя: достигается экономия топлива, при этом ДДВС работает более ровно.
  2. Электрогидравлические: в конструкции имеются впускной и сливной дроссели, а также электромеханический клапан. Режим работы компонентов регулируется блоком управления двигателя.
  3. Насос-форсунки: применяются в моторах, в которых отсутствует топливный насос высокого давления. Горючее подаётся непосредственно форсунки. Внутри таких устройств распыления имеется собственная плунжерная пара, которая генерирует необходимое для впрыска давление.
  1. Обеспечение правильной дозировки подаваемого в мотор топлива.
  2. Обеспечение правильной струи (количество, давление, угол) смеси.
  1. Сопло форсунки.
  2. Игла.
  3. Уплотнение на корпусе.
  4. Корпус форсунки.
  5. Якорь от электромагнита.
  6. Специальная пружина.
  7. Электромагнитная обмотка возбуждения.
  8. Электрический разъем.
  9. Сетчатый фильтр.

Сопло осуществляет разбрызгивание топлива. Именно от качества работы данного компонента зависит работа всего устройства. Сетчатый фильтр фильтрует горючее, проходящее через форсунку.

ЭБУ, соответствуя заложенному ранее алгоритму, в необходимый момент обеспечивает подачу напряжения к обмотке возбуждения клапана. В процессе этого возникает электромагнитное поле, преодолевающее усилие пружины, после чего затягивает якорь с иглой, что освобождает сопло.

Принцип работы такого оборудования основывается на использовании давления топлива при впрыске, а также, после его прекращения. В исходном положении электромагнитный клапан полностью закрыт и обесточен, игла прибора прижата к седлу при помощи давления на поршень горючего в камере управления.

После команды ЭБУ, срабатывает электромагнитный клапан и производится открытие сливной дроссели. Топливо, которое находится в камере управления, при этом, вытекает через дроссель в сливную магистраль. Впускной дроссель является препятствием, чтобы осуществилось быстрое выравнивание давлений во впускной магистрали и камере управления.

  1. Канал подачи топлива.
  2. Электрический разъем форсунки.
  3. Микрофильтр.
  4. Канал обратки.
  5. Пьезоэлемент.
  6. Поршень толкателя.
  7. Поршень клапана.
  8. Пружина клапана.
  9. Переключающий клапан.
  10. Блок дросселей.
  11. Пружина иглы распылителя.
  12. Огнеупорная шайба.
  13. Игла распылителя.

Работа управляющего клапана форсунки основана на известном пьезоэлектрическом эффекте, применяемому, например, в газовых зажигалках. Человек пальцем нажимает на кнопку, которая деформирует рабочий компонент из диэлектрика. В результате этого возникает заряд, используемый для воспламенения газа.

В пьезоэлектрических форсунках применяется т. н. обратный пьезоэлектрический эффект. Напряжение подается на диэлектрик, что содействует деформации материала. С ним соединен шток клапана, который способен подниматься, если ток подается на форсунку.

  1. Высокий КПД форсунки.
  2. Снижение шума в процессе работы мотора.
  3. Возможность перемены давления впрыска.
  4. Увеличение быстродействия форсунки.

Основная задача форсунки в дизельном двигателе – это распыление топлива при обеспечении герметичности камеры сгорания. Работа систем питания с механическим управлением форсунками происходит в следующем порядке:

  1. Из топливного бака подается горючее к насосу высокого давления.
  2. Насос в необходимой последовательности распределяет и нагнетает топливо в магистрали, ведущие к форсункам.
  3. В форсунке топливо давит на штуцер, а от него расходится по топливным каналам к распылителю, который закрыт иглой с пружиной.
  4. Под воздействием давления игла открывается, и после впрыска закрывается.

В зависимости от способа управления процессом впрыска, дизельные форсунки помимо механических делятся на следующие типы:

  1. Электрогидравлические, характеризуется наличием в конструкции электромагнитного клапана, камеры управления, впускного и сливного дросселя. Принцип их работы основывается на применении давления топлива как во время впрыска, так и при прекращении, с участием электронного клапана, который открывает сливной дроссель по команде с ЭБУ.
  2. Пьезоэлектрические. Отличаются высокой быстротой срабатывания и возможностью многократного впрыска за один цикл. Это осуществляется при помощи пьезоэлемента, воздействующего на корпус толкателя, который открывает переключающий клапан для поступления топлива в магистраль.

1. При неравномерном распылении (форсунка «льет»):

  • Потеря мощности мотора и наличие сизого дыма из выхлопной трубы;
  • Сильный стук, напоминающий стук шатуна;
  • Неравномерная работа силового агрегата, вызванная нарушением работы отдельных цилиндров.

2. При падении рабочего давления впрыска (по причине усталости пружин или износа дистанционных регулировочных шайб):

  • Наличие сизого или черного дыма из выхлопной;
  • Жесткая работа двигателя.

3. Отсутствие герметичности корпуса форсунки, что проявляется в течи топлива из соединений корпуса.

1. На заведенном дизеле ставят такие обороты, когда сбои его работы слышны особо отчетливо. Форсунки последовательно отключают от магистрали высокого давления, ослабляя накидную гайку крепления на соответствующем штуцере насоса. При отсоединении неисправной форсунки характер работы двигателя не поменяется.

2. Проверка максиметром который выполнен в виде специальной форсунки, имеющей тарировочную шкалу для установки необходимого давления впрыска дизтоплива. Прибор представляет собой контрольный образец, при помощи которого анализируется эффективность распыла и соответствие фактического давления с требуемым в момент впрыска.

3. Проверка при помощи контрольного образца рабочей форсунки, которую сравнивают с остальными. Для этого на топливную аппаратуру устанавливают тройник, при помощи которого одновременно устанавливают рабочую и тестируемую форсунку. Ослабляют затяжки гаек на остальных трубопроводах, ведущих от насоса высокого давления к нетестируемым форсункам, перекрыв подачу топлива.

1. Чистка при помощи ультразвука. Эффективный способ удаления грязи, который проводится на специальном оборудовании. Снятые форсунки помещают в специальную жидкость и воздействуют ультразвуковыми колебаниями, при которых грязь в сопле разрушается в течение короткого времени.

2. Промывка топливом, содержащим специальные присадки. Наиболее популярен среди автолюбителей, так как не требует применения дорогого оборудования. Представляет собой добавление присадки в топливо, которое при прохождении через форсунку будет растворять отложения. Эффективность метода не доказана.

Непосредственный впрыск или для чего нужны форсунки в двигателе

Common rail

Как правило, топливный насос имеет постоянную производительность, то есть закачивает топливо из бака в рампу под постоянным давлением. Двигатель же работает на разных режимах, потребляя разное количество топлива, в зависимости от его нагрузки. Таким образом, возникает необходимость контролировать давление и количество топлива в топливной рампе.

Этим занимается регулятор давления топлива, который сливает излишки топлива обратно в бак через линию возврата топлива, так называемую «обратку». В настоящий момент существует два вида топливных систем, отличающихся наличием или отсутствием линии возврата топлива (обратной магистрали).

  • Система подачи топлива с линией возврата. Топливо, которое не было впрыснуто форсункой, является избыточным и оно возвращается обратно в бак через регулятор, который расположен на топливной рампе, и линию возврата. Таким образом в топливном коллекторе поддерживается постоянное давление.
  • Топливная система без линии возврата. Регулятор давления топлива в таких системах обычно устанавливается в модуле погружного топливного насоса. Избыточное топливо, подаваемое насосом, возвращается обратно в бак через короткую линию возврата. При этом в топливную рампу подается только то количество топлива, которое впрыскивается форсунками. Данная система имеет следующие преимущества — меньшая стоимость и меньший подогрев топлива в баке.

Как правило, основные элементы топливной системы одинаковы для большинства моделей автомобилей, находящихся в одной категории. С другой стороны, практические характеристики могут изменяться, в зависимости от технических особенностей конкретного двигателя.

Последовательность работы топливной системы дизельного двигателя следующая. Солярка закачивается из топливного бака при помощи топливоподкачивающего насоса (шестерёнчатого, либо помпового типа), а после фильтрации она подаётся топливным насосом высокого давления (ТНВД) на форсунки.

Топливо после закачки из бака проходит сначала через фильтр грубой очистки, избавляясь от крупных включений. Далее, уже непосредственно перед топливным насосом высокого давления – сквозь фильтр тонкой очистки. В связке с ТНВД работают форсунки, через которые солярка в распылённом состоянии и впрыскивается в цилиндры.

Схему топливной системы дизельного двигателя двигателя можно не условно, а вполне чётко разделить на два отсека: высокого давления и низкого. На участке низкого давления осуществляется предварительная подготовка, фильтрация топливной смеси, перед его отправкой в отдел высокого давления. Отсек высокого давления, в свою очередь, дорабатывает смесь до конца и переводит её в рабочую камеру.

Предназначение топливной системы дизельного двигателя состоит в том, чтобы  подавать в цилиндры чётко отмеренный объём дизтоплива, в конкретный момент времени и под определённым давлением. Поэтому, из-за необходимости обеспечения постоянно высокого давления, а также за счёт высоких требований к точности работы, топливная система дизельного двигателя будет посложнее в конструкции, чем у бензинового, и достаточно дорого стоит.

Теперь попробуем представить себе бесперебойную работу топливной системы в поэтапном режиме, а для этого разберём по порядку отдельные её составные части. Итак, топливный бак служит для размещения солярки и обеспечения бесперебойной её подачи в систему.

Эту функцию выполняют трубопроводы. Вначале топливоподкачивающий насос высасывает из бака горючее и через фильтры подаёт его в распределительную магистраль низкого давления. При этом в системе поддерживается стабильное давление в три атмосферы. Топливо дважды проходит  фильтрацию, проходя через фильтры грубой и тонкой очистки.

В задачу топливных фильтров входит контроль за чистотой горючего и избавлением его от возможных посторонних примесей – от частичек грязи, воды, песчинок. Прошли те времена, когда дизели были весьма непритязательными к качеству топлива. Современные дизельные моторы требуют очень чистой солярки для сохранения достойных показателей своей работы.

После фильтрации солярка попадает в магистраль высокого давления. Эта часть топливной системы обеспечивает подачу и впрыскивание необходимого количества топлива в цилиндры двигателя в определённые моменты. Топливный насос высокого давления, в соответствии с порядком работы цилиндров, по топливопроводам высокого давления подаёт солярку к форсункам.

Форсунки, размещённые в головках цилиндров, впрыскивают и распыляют горючее в камеры сгорания двигателя. Так как топливоподкачиваюший насос постоянно подаёт топливному насосу высокого давления топлива «с запасом», то есть несколько больше, чем нужно, то его избыток, а с ним – и попавший в систему воздух, по специальным дренажным трубопроводам, отводится обратно в бак.

Для обеспечения синхронного впрыска горючего устроена специальная топливная рамка, к которой и подсоединяются форсунки. Они своими головками находятся во впускной трубе и распыляют топливо, сразу же в момент его подачи.

ТНВД создаёт необходимый для впрыска показатель давления, и топливо распределяется по всем цилиндрам мотора. Количество впрыскиваемого топлива, а вместе с ним – и мощностной режим работы двигателя, варьируются нажатиями на педаль акселератора. В современных дизельных двигателях просто нажатием педали «газа» объём подаваемого топлива не увеличивается, а меняется лишь программа, по которой работают регуляторы.

Да, нажимая на педаль, водитель или механизатор уже не увеличивает этим непосредственную подачу топлива, как это было в карбюраторных движках прошлых лет. А только изменяет тем самым программы работы регуляторов, которые уже сами варьируют объём единовременной подачи горючего, по строго определённым зависимостям от числа оборотов, давления наддува, от положения рычага регулятора и т.п.

Форсунки

Говоря о топливной системе современных дизельных двигателей, нельзя не упомянуть такую её модификацию, как «Аккумуляторная топливная система CommonRail» («Общая рамка», или «Общая магистраль» в переводе с английского). Она проявляет очень хорошие показатели экономичности и эффективности, и вполне заслуженно завоёвывает всё большую популярность. В первую очередь – на дизельных двигателях коммерческого автотранспорта, разумеется.

В ней также используется ТНВД, подающий горючее в напорную магистраль, которая играет роль аккумулятора давления. Электронный блок управления регулирует производительность насоса, для поддержания необходимого давления в магистрали по мере расхода топлива.

В «КоммонРэйл» управляемые электроникой электрогидравлические форсунки с электромагнитным или пьезоэлектрическим приводом управляющих клапанов впрыскивают выверенные дозы дизельного топлива под высоким давлением в рабочие полости цилиндров.

Компьютерная система управления подачей горючего позволяет впрыскивать его в камеры сгорания цилиндров максимально точно дозированными дозами. Сначала впрыскивается микроскопическая, всего лишь в районе миллиграмма, порция, которая своим сгоранием накаляет температуру в камере, а за ней следует основной «заряд».

Топливная система состоит из таких элементов:

  1. Топлипроводы.
  2. Топливный бак.
  3. Топливный насос.
  4. Топливные фильтры.
  5. Устройство для смешивания воздуха и топлива.
  6. Регулятор давления топлива.
  7. Впускной коллектор.
  8. Воздушный фильтр.
  9. Датчики.
  10. Глушитель шума выпуска отработанных газов.

Зависимо от используемого устройства для смешивания воздуха и топлива существует три вида топливных систем:

  1. Аккумуляторная топливная система — применяется в дизельных моторах.
  2. Карбюраторная топливная система — применяется в карбюраторных моторах.
  3. Инжекторная топливная система — применяется в бензиновых моторах. В данном случае за смешивание воздуха и горючего отвечает форсунка.

Признаки неисправности дизельных форсунок

Вследствие чрезмерных нагрузок форсунка может выйти из строя из-за нарушения режима эксплуатации мотора. Производителями заявляется ресурс деталей до 200 000 км, но в силу негативных эксплуатационных факторов износ деталей проявляется гораздо раньше.

Причины неисправности форсунок

Ремонт дизельных форсунок может потребоваться по следующим причинам:

  1. Низкое качество солярки: бич всех «дизелистов». Из-за примесей в горючем распылитель забивается; нарушается дозировка и режим подачи топлива.
  2. Низкое качество сборки компонента впрыска или заводской брак: форсунка не выдерживает эксплуатационных условий, выходит из строя деталь в целом или отдельные компоненты.
  3. Механические повреждения, вызванные некорректной работой смежных систем ДДВС.

Обычно поломки имеют следующий характер: изменяется угол распыления и количество подаваемого топлива, нарушается целостность корпуса, ухудшается ход иглы.

Признаки неисправности

Кратко опишем «симптоматический ряд»:

  • при движении ощущаются рывки и толчки;
  • ДВС нестабильно работает на холостых оборотах, глохнет;
  • при работе мотора выделяется чрезмерное количество выхлопа;
  • ощутимая потеря тяги;
  • отказ отдельных цилиндров;
  • сизый или чёрный дым из выхлопной трубы.

Ремонт форсунок

Текущее обслуживание или капитальный ремонт форсунок дизельных двигателей предпочтительно поручить квалифицированным специалистам — они смогут провести восстановление и регулировку детали на высокоточных автоматизированных стендах. Однако определённый комплекс ремонтных процедур можно провести и в кустарных условиях без использования сложной аппаратуры.

Необходимые инструменты и материалы

Для проведения самостоятельного обслуживания распылителей дизельного мотора автовладельцу потребуются:

  • набор рожковых или накидных ключей;
  • отвёртки под прямой и крестовый шлиц;
  • чистая сухая ветошь;
  • максиметр;
  • промывочная жидкость для ДДВС.

Рекомендуется проводить работы в сухом и освещённом, защищённом от пыли гараже.

Демонтаж форсунки

Диагностика дизельных форсунок и их обслуживание подразумевают снятие распылителей с ДВС. Перед началом работ рекомендуется тщательно вымыть двигатель и моторный отсек, чтобы избежать попадания мусора, инородных частиц. С особым пристрастием нужно промыть ГБЦ. На трубки высокого давления необходимо нанести разметку, которая поможет не запутаться при обратной сборке.

Перед снятием необходимо закрыть штуцеры форсунок (используйте пластиковые колпачки) во избежание загрязнений. Для демонтажа распылителей не рекомендуется использовать обычные рожковые ключи — неопытный ремонтник может сорвать резьбу с форсунок. Если должная квалификация отсутствует, используйте накидные ключи и инструмент — «головку» с длинной ручкой.

Удалив форсунки из отверстий, просушите их и уберите наружные загрязнения ветошью. В отверстия форсунок заложены уплотнительные кольца. При ремонте деталей впрыска они заменяются на новые в обязательном порядке. Не допускайте, чтобы грязь с колечек попадала в систему впрыска во время снятия.

Проверка работоспособности форсунки

Существует несколько методов проверки работоспособности распылителя. Проще всего проверить форсунку на работающем моторе:

  1. Запустите «движок» на холостом ходу.
  2. Начинайте поочерёдно выкручивать распылители один за другим.
  3. Если после снятия работа мотора ухудшилась, то удалённая форсунка исправна и её нужно вернуть на место.
  4. Методом исключения Вы найдете форсунку, демонтаж которой не изменит режим работы ДДВС. Это и будет сломанное устройство.

Можно для диагностики использовать мультиметр. Заранее необходимо скинуть клеммы АКБ и отключить проводку форсунок, после чего «чекнуть» прибором каждую деталь. На форсунках высокого сопротивления значения прибора будут находиться в диапазоне 11 — 17 ом; при низком импедансе мультиметр покажет до 5 ом.

Большим преимуществом будет наличие максиметра. Прибор способен показать текущее давление, при котором срабатывает распылитель. Также поможет выявить дефекты, касающиеся угла распыления и конфигурации струи впрыска.

Устранение возможных неисправностей

Неисправную форсунку необходимо осмотреть. Сначала ищем наличие протечек в корпусе детали. Если таковых нет, приступаем к разборке детали. Крепим деталь в тисках и аккуратным простукиванием выбиваем распылитель. Далее нужна тщательная чистка: вымачиваем части форсунки в солярке или растворителе для удаления нагара.

В иных случаях необходимо полностью заменить распылитель на дефектной форсунке. При установке новой запчасти тщательно удалите всю заводскую смазку, иначе устройство не будет работать.

Если форсунка продолжает «лить» даже после замены распылителя и тщательной чистки, обратите внимание на работоспособность пружины со штифтом — возможно, они изношены.

Для чистки распылителя пользуйтесь компрессором — напор воздуха выбьет труднодоступную грязь.

Установка форсунки

До демонтажа устройства сделайте метки маркером на всех деталях, чтобы избежать путаницы. Особенно внимательно размечайте шланги высокого давления. Форсунка вкручивается от руки насколько хватит сил. Дальнейшая затяжка выполняется ключом-динамометром.

Значения затяжки указываются в руководстве по эксплуатации мотора. Когда установите форсунку, выкачайте воздух из топливной системы. На современных авто для этого достаточно несколько раз крутануть стартер; либо воспользуйтесь насосом ручной подкачки (при наличии).

4. Ручная промывка, при которой имитируется работа форсунки. Достаточно эффективный и недорогой способ, не требующий применения специального оборудования. Для его проведения форсунки демонтируют вместе с рейкой и фиксируют над емкостью. Подача очищающей жидкости производится по прозрачной силиконовой трубке.

  • С форсунки снимают фильтры и резиновые уплотнители, чтобы под воздействием жидкости они не вышли из строя;
  • Организуют герметичное соединение баллона с жидкостью и форсунок через силиконовую трубку;
  • Подводят электропитание от аккумулятора с помощью пары проводов;
  • К разрыву одного провода подводят кнопку для размыкания цепи, второй провод оставляют целым;
  • При нажатии кнопки происходит впрыск, который продолжается до момента равномерного распыления струй жидкости.

Достаточно часто некачественный впрыск происходит по причине засорения или износа сопел форсунки, что достаточно хорошо видно в процессе диагностики неисправностей. Для устранения поломки корпус детали разбирают и тщательно промывают в керосине, наружный нагар удаляют деревянным скребком, а отверстия прочищают мягкой стальной проволокой, диаметр которой меньше отверстия сопла. При увеличении размера сопла более чем на 10 %, или разнице в диаметре отверстий на 5%, распылитель заменяют на новый.

Иногда форсунка может давать течь, которую возможно устранить притиркой иглы к седлу. Течь может возникать и при нарушении уплотнения в торце иглы (уплотняющем конусе). Притирка производится разведенной в керосине пастой ГОИ, при которой избегают ее попадания в зазор между направляющей и самой иглой.

Что бы ваши форсунки служили долго, используйте фильтр дизельного топлива тонкой очистки.

Замена дизельных форсунок

Перечислим основные признаки:

  • выработан ресурс, заявленный производителем;
  • на корпусе имеются пробои, иные нарушения герметичности;
  • прогоревшая гайка распылителя: если неполадку не устранить на ранней стадии, то сам распылитель придёт в негодность.

Обратите внимание, что на некоторых моторах после установки новой форсунки необходимо «привязать» её к двигателю: внести изменения в настройки блока управления.

Устанавливать форсунку лучше на СТО, так как на станции имеется стендовое оборудование для регулировки и оценки текущего состояния детали.

  1. Динамометрический ключ с удлинителем.
  2. Специальная головка под форсунки.
  3. Рожковый ключ на 17.
  4. Пинцет.

Процедура замены осуществляется в следующем порядке:

  1. Отвинчивание гаек с трубок высокого давления.
  2. Выкручивание самих форсунок (иногда происходит сложно из-за прикипания резьбы).
  3. Демонтаж пинцетом термоизоляционных шайб или их остатков (повторно старые шайбы устанавливать нельзя).
  4. Установка новых термоизоляционных шайб и новых форсунок, которые ввинчивают с необходимым усилием при помощи динамометрического ключа.
  5. Сборка топливной системы в обратном порядке.

Заключение

В целом, именно усовершенствованиям, которым подверглась топливная система дизельных двигателей в наше время, значительно укрепили позиции дизельных двигателей на рынке и в экономике. Дизели стали более экономичными и менее шумными, чем были прежде, а потому завоёвывают всё больше сегментов своего непосредственного применения на рынке.

Самостоятельный ремонт форсунок — мера скорее вынужденная. Такой сервис в кустарных условиях может принести успех только в случае высочайшей квалификации мастера. Главная проблема гаражного ремонта — отсутствие высокоточного стендового оборудования для диагностики. Ремонтник не может объективно оценить эффективность сервисных мероприятий.

Если есть возможность обратиться на СТО, не пренебрегайте ею: компьютерное оборудование и стенды очистки продлят жизнь форсункам, избавят от потенциального дорогостоящего ремонта. Та же ультразвуковая чистка может избавить автомобилиста от проблем двигателя на несколько сезонов.

Чтобы избежать дорогостоящего ремонта и замены деталей, пользуйтесь чистящими топливными присадками. Они препятствуют образованию нагара и оседанию отложений. Использование присадок должно быть систематическим, а не разовым. Помните: присадки — это профилактика поломки, а не её устранение.

Виды форсунок и их назначение

  1. Электромагнитные.
  2. Механические.
  3. Гидравлические.
  4. Пьезоэлектрические.

Виды топливных систем бензиновых двигателей

  1. Сетчатый фильтр.
  2. Сопло форсунки.
  3. Уплотнение.
  4. Игла форсунки.
  5. Корпус форсунки.
  6. Якорь электромагнита.
  7. Обмотка возбуждения.
  8. Пружина.
  9. Электрический разъем.

Объяснение форсунок дизельных форсунок (со схемой)

Используемые детали

Форсунки дизельных форсунок представляют собой подпружиненные закрытые клапаны, которые впрыскивают топливо непосредственно в камеру сгорания или камеру предварительного сгорания, когда форсунка открыта. Форсунки форсунок ввинчиваются или зажимаются в головке цилиндров, по одной на каждый цилиндр, и заменяются в сборе.

Наконечник форсунки имеет множество отверстий для подачи распыленной струи дизельного топлива в цилиндр двигателя.Детали форсунки дизельного двигателя включают:

  • Теплозащитный экран. Это внешняя оболочка сопла форсунки, которая может иметь наружную резьбу в местах уплотнения головки блока цилиндров.
  • Корпус форсунки. Это внутренняя часть форсунки, содержащая игольчатый клапан форсунки и пружину, а также резьбу во внешнем теплозащитном экране.
  • Игольчатый клапан дизельной форсунки. Этот прецизионно обработанный клапан и кончик иглы плотно прилегают к корпусу инжектора, когда он закрыт. Когда клапан открыт, дизельное топливо впрыскивается в камеру сгорания.Этот проход управляется управляемым компьютером соленоидом на дизельных двигателях, оснащенных системой впрыска с компьютерным управлением.
  • Напорная камера форсунки. Камера давления представляет собой выточенную полость в корпусе инжектора вокруг кончика иглы инжектора. Давление впрыскивающего насоса нагнетает топливо в эту камеру, открывая игольчатый клапан.
Эксплуатация форсунки дизельного двигателя

Форсунка дизельного топлива Duramax со всеми внутренними деталями.

Электрический соленоид, прикрепленный к форсунке, управляется компьютером и открывается, позволяя топливу поступать в нагнетательную камеру форсунки.

Топливо стекает через топливный канал в корпусе форсунки в напорную камеру. Высокое давление топлива в камере давления выталкивает игольчатый клапан вверх, сжимая возвратную пружину игольчатого клапана и открывая игольчатый клапан. Когда игольчатый клапан открывается, дизельное топливо выбрасывается в камеру сгорания в форме полого конуса. Узнайте больше о системах смазки и охлаждения двигателя здесь.

Любое топливо, протекающее через игольчатый клапан в двигателе, возвращается в топливный бак через обратный канал и линию.

Следующие шаги на пути к сертификации ASE

Теперь, когда вы знакомы с форсунками дизельных форсунок, попробуйте наши бесплатные тесты на качество обслуживания автомобилей, чтобы проверить, как много вы знаете!

Роль форсунки

Нарушение потока изменяет количество впрыскиваемого топлива, что непосредственно приводит к увеличению выбросов выхлопных газов. Из-за неблагоприятных физико-химических условий в камере сгорания и сил, возникающих в результате интенсивного взаимодействия компонентов прецизионной пары, форсунка подвержена износу и изменению ее основных параметров, отвечающих за герметичность, правильное направление подачи топлива и дозировку.Распыляемое топливо должно подаваться непосредственно в камеру сгорания, расположенную в поршне. Если топливо подается в неподходящие места в камере сгорания или неправильно распыляется, может произойти термическое повреждение поршня или клапанов. Часто само сопло повреждается из-за высокой температуры горения. Такие дефекты могут привести к серьезному выходу из строя двигателя, в результате чего потребуется капитальный ремонт или дорогостоящий ремонт системы нейтрализации отработавших газов.

Состояние системы впрыска в современном двигателе внутреннего сгорания и, в частности, состояние форсунок, необходимо регулярно проверять на правильность работы.Таким образом можно защитить двигатель и его агрегаты от серьезных отказов, требующих значительных финансовых затрат для восстановления их полной работоспособности. Учитывая важность форсунки для корректной работы форсунки, качество компонентов, используемых в процессе восстановления, имеет важное значение для оперативного восстановления заводских параметров при любом ремонте. Поэтому правильный выбор поставщика запасных частей является ключевым моментом.

WUZETEM является одним из ведущих производителей форсунок на мировом рынке.Это польская компания с почти 70-летней традицией, которая ежегодно поставляет около 500 000 единиц запасных частей клиентам в автомобильной промышленности, занимающимся профессиональным восстановлением систем впрыска дизельных двигателей. Форсунки WUZETEM являются высококлассной альтернативой продуктам, поставляемым первыми производителями оборудования. Испытания топливной аппаратуры проводятся в современно оборудованной лаборатории, где оцениваются все функции форсунок, отвечающие за правильное формирование смеси в дизеле.

Дизельные форсунки: Обслуживание механических форсунок

На протяжении более пятидесяти лет большинство, если не все двигатели, приводившие в действие сельскохозяйственное оборудование, имели конструкцию с воспламенением от сжатия (CI), или, более широко известную как дизель.

По сравнению с бензиновым двигателем (искровое зажигание, SI) дизель более надежен, имеет более длительный срок службы, требует меньше обслуживания и более экономичен в эксплуатации при заданной удельной мощности.

Многие фермеры и другие не осознают причину преимущества в расходе топлива.Это связано с повышенным тепловым КПД, присущим более высокой степени сжатия конструкции, и тем, что топливо предлагает больше БТЕ (энергии) на галлон, чем бензин.

Промышленность утверждает, что галлон бензина без этанола содержит около 117 000 БТЕ, в то время как такое же количество дизельного топлива № 2 содержит примерно от 132 000 до 152 000 БТЕ, в зависимости от плотности смеси. Как и в случае с бензином, все дизельное топливо не имеет одинаковой плотности, и это связано с процессом очистки, который использовался вместе с источником сырой нефти.

Правительство США предписывает минимальное содержание энергии, определяемое удельным весом топлива. Пока это соблюдается, это жизнеспособный потребительский продукт. Кроме того, именно поэтому расход топлива для двигателей SI и CI при одних и тех же погодных условиях и условиях нагрузки может варьироваться и часто изменяется от бака к баку, если используются разные источники топлива.

Несмотря на то, что дизель заслужил репутацию устройства, выполняющего большой объем работы с минимальными затратами, его необходимо понимать и обслуживать для эффективной работы и длительного срока службы.Его требования отличаются от требований двигателя SI.

Если бы вы поговорили с любым производителем дизельных электростанций, они бы сказали вам, что большая часть стоимости двигателя приходится на топливную систему. В дизельном топливе с механическим впрыском он состоит из ТНВД и форсунок.

Эти компоненты являются сердцем дизельного двигателя и не только имеют решающее значение для его работы, но и чрезвычайно дороги для замены в случае отказа. Они также могут ухудшить характеристики двигателя, расход топлива и срок службы, если они не работают должным образом.

Знакомство с форсунками

Форсунки дизельного двигателя отвечают за всасывание жидкого топлива и его распыление (разбивание на мелкие частицы), чтобы оно могло сгореть. Они должны подавать надлежащее количество топлива в каждый цилиндр в зависимости от нагрузки и потребности в лошадиных силах.

Они выполняют эту работу бессчетное количество раз. В течение срока службы двигателя количество циклов впрыска может исчисляться миллиардами, а возможно, и триллионами. Кроме того, форсунки подвергаются крайне агрессивному воздействию окружающей среды — больше, чем любая другая часть двигателя.

Форсунки подвергаются воздействию пиковых температур более 2550 градусов по Фаренгейту снаружи, в то время как внутреннее давление может превышать 30 000 фунтов на квадратный дюйм. Хотя почти каждый производитель рекомендует обслуживать форсунки для обеспечения надлежащего распыления, фермеры часто пренебрегают этими процедурами и обращаются к ним только в случае возникновения проблемы.

Профилактическое обслуживание должно быть частью плана каждого владельца дизельного двигателя, если требуется долгий срок службы и бесперебойная работа.

При обсуждении дизельных двигателей многие называют часть, которая подает топливо в цилиндр, форсункой.Для специалиста по дизельному топливу форсунка — это узел держателя форсунки, но со временем он стал использоваться для описания фактической форсунки.

Это осложняется различными конструкциями топливных систем, которые используются в дизельных двигателях. В настоящее время существуют механические насос-форсунки (MUI), электронные насос-форсунки (EUI) и электронные насос-форсунки с гидравлическим приводом (HEUI), которые стали популярными в конструкциях малой грузоподъемности с двигателем Ford Power Stroke.

Распространенная жалоба, которая побуждает к снятию форсунок, — это сизый/черный дым на холостом ходу, отсутствие под нагрузкой, плохое качество холостого хода, снижение мощности и увеличение расхода топлива, а также затрудненный запуск.

Форсунки разных производителей имеют различные модификации, но основные функции, процедуры обслуживания и советы по техническому обслуживанию применимы ко всем.

Еще больше усложняет ситуацию то, что в механической категории существует множество различных конструкций форсунок, которые в некоторых случаях имеют общие рабочие характеристики, но не во всех случаях.

Гидравлические форсунки обычно классифицируются по конструкции сопла. Существуют тарельчатые, игольчатые, многоотверстные и электрогидравлические стили.В каждой категории дизайна часто есть подмножества стилей, например, те, которые используются исключительно с приложениями с непосредственным впрыском (IDI) или прямым впрыском (DI).

Независимо от конструкции механический инжектор, не содержащий электронных деталей, может и должен обслуживаться. Электронные усиленные форсунки в легковых автомобилях традиционно не подлежат обслуживанию и должны заменяться как единое целое.

Следует понимать три термина, относящихся к проверке и обслуживанию форсунок.Это давление открытия форсунки (NOP), обратная утечка и прямая утечка.

Форсунка-форсунка может считаться гидравлическим переключателем. 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. Термин «давление открытия» или «давление открытия» также используется вместо давления открытия сопла.

Независимо от того, какой термин используется, он описывает величину давления, которое должен создать ТНВД, 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 открывающий клапан, который возвращает неиспользованное топливо в бак. Внутренняя утечка является результатом зазора между форсункой и корпусом форсунки. Он измеряется во время стендовых испытаний в течение десяти секунд и регистрируется как обратная утечка.

Утечка вперед — это способность сопла не капать или не протекать до тех пор, пока не будет реализовано NOP. Это подтверждает способность сопла к герметизации.Для проверки прямой утечки на испытательном стенде создается давление примерно на 150 фунтов на квадратный дюйм ниже NOP. Не допускается наличие видимых капель.

Для надлежащего обслуживания форсунки ее необходимо снять с двигателя и доставить в специализированное учреждение, специализирующееся на этих процедурах. Эти магазины традиционно числятся сервисными центрами ТНВД и форсунок. Там технический специалист задокументирует проблемы и опасения и, используя испытательный стенд, подтвердит все значения, визуально проверяя схему распыления топлива.

Затем форсунка будет разобрана, очищена ультразвуком, заменены быстроизнашивающиеся детали и снова собраны. Затем форсунка снова устанавливается на испытательное приспособление, устанавливаются критические значения давления и повторно оценивается форма распыла.

Профилактика — лучшее лекарство

Наиболее эффективная программа для форсунок, которую следует внедрить на ферме, состоит в том, чтобы не допустить износа компонента до уровня, при котором требуется капитальный ремонт. Это не означает, что форсунки никогда не потребуют профессионального обслуживания, а только для продления срока службы до того, как это потребуется.Хорошо, что это очень легко.

Ключом к поддержанию работоспособности форсунок является чистое топливо и фильтры как на оборудовании, так и в резервуаре для хранения топлива на ферме. Второй шаг — никогда не использовать в двигателе неочищенное топливо, особенно если дизельное топливо с низким или сверхнизким содержанием серы используется в системе механического впрыска.

Процесс удаления серы также снижает естественную смазывающую способность топлива (сера НЕ является смазкой), и форсунка изнашивается с экспоненциальной скоростью.Это создает проблемы с давлением и внутренней утечкой, которые потребуют замены деталей. Продукт, повышающий смазывающую способность и способствующий удалению нагара и нагара, воздействует на любые отложения, которые ухудшают работу сопла.

Хорошо, что существует множество отличных и легкодоступных марок присадок, которые можно использовать для обработки топливного бака перед поставкой от поставщика.

Лучшие продукты обычно включают не только смазку и моющее средство, но и другие ключевые ингредиенты для надлежащей работы, такие как присадка для улучшения цетанового числа, антигель, средство для снижения влажности и фунгицид.Многие фермеры возмущаются и без того высокой стоимостью дизельного топлива и считают затраты на хорошую присадку ненужной или змеиным маслом, но эта логика ошибочна, если провести математические расчеты.

Качественная присадка только увеличит стоимость топлива примерно на пять-семь центов за галлон и может быть немного ниже при покупке оптом. Если ваша ферма использует 5000 галлонов дизельного топлива в год, это эквивалентно увеличению затрат на топливо на 250-350 долларов США.

Сравните это с улучшенными характеристиками, меньшим расходом топлива, а также временем и расходами на обслуживание форсунок; нет лучшей отдачи от вашего доллара за оборудование, чем обработка каждого галлона израсходованного топлива и обеспечение работы форсунок в соответствии с проектом.

Охлаждаемые топливные форсунки, используемые в среднеоборотных судовых дизельных двигателях

Ранее мы исследовали системы впрыска топлива для судовых дизельных двигателей, где мы рассмотрели систему впрыска дизельного топлива Common Rail (CRDI). При сжигании мазута форсунке для эффективной работы требуется охлаждение. Во многих конструкциях двигателей это достигается за счет циркуляции воды или масла через дополнительные каналы в узле форсунки.

Следующие несколько разделов посвящены охлаждению форсунок, в первом разделе дается обзор работы форсунок.

Принципы работы топливной форсунки судового дизельного двигателя

Топливная форсунка состоит из стального корпуса, в котором сверху вниз через корпус просверлены каналы подачи и возврата жидкого топлива, заканчивающиеся камерой в форсунке. Имеются также каналы подачи и возврата охлаждающей жидкости в сопло. В центре клапана просверлено отверстие с малым допуском для размещения стального стержня. Спиральная пружина плотно прижимает его к игольчатому клапану форсунки, а его нагрузка регулируется внешним набором контргаек на штоке.

Форсунка крепится к корпусу топливного клапана, фиксируется гайкой форсунки и содержит игольчатый клапан, который удерживается в седле штоком и пружиной. Клапан сработает, когда давление от топливного насоса, питающего масляную камеру, превысит сжатие пружины, мгновенно подняв плечо игольчатого клапана.

Это позволяет впрыскивать топливо под высоким давлением в камеру через отверстия распылителя в форсунке в камеру сгорания в виде распыленной струи.Здесь он смешивается с воздухом для горения при высокой температуре и давлении; воспламенение в дизеле по принципу компрессионного воспламенения.

По окончании подачи топлива игольчатый клапан мгновенно закроется под действием сжатия пружины, прекратив тем самым подачу топлива в двигатель.

Форсунка оснащена подпружиненным обратным клапаном, который позволяет остаткам топлива после впрыска проходить через сливной канал в корпусе клапана, возвращая его в буферный бак топливной системы.

Следующая волна высокого давления топливного насоса немедленно нажимает на пружину, гарантируя, что этот сливной канал перекроется до того, как высокое давление поднимет игольчатый клапан и снова впрыснет топливо в цилиндр.

Типичная топливная форсунка с жидкостным охлаждением показана ниже:

Идеальное положение форсунки

Идеальным положением топливной форсунки является центр крышки цилиндра, что обеспечивает симметричное коническое распыление в камере сгорания.

В больших двигателях с центральным выпускным клапаном топливные форсунки расположены симметрично вокруг крышки и заряжаются от общего распределительного патрубка для одновременного впрыска равного количества жидкого топлива.

Топливные системы двигателей рассчитаны на нормальные условия работы. Если двигатель в течение длительного времени работает на малой мощности, сгорание может быть неэффективным, что приводит к загрязнению и возможному износу. Когда предполагается длительная работа двигателя на малой мощности, может быть установлен комплект маломощных форсунок с уменьшенной площадью отверстия, что обеспечивает высокое распыление и пиковое давление.

Также может потребоваться регулировка фаз газораспределения топливного насоса. Двигатели с регулируемым углом опережения зажигания могут быть автоматически настроены на низкую мощность. Они также могут быть оснащены топливными форсунками, которые могут поддерживать высокую эффективность в широком диапазоне условий эксплуатации, включая низкую скорость.

Охлаждение масляных и водяных форсунок

Форсунки, охлаждаемые маслом или водой, должны охлаждаться из-за высоких температур, которым они подвергаются. Охлаждающая жидкость циркулирует по каналам в узле форсунки, направляясь вокруг сопла форсунки.Масляное охлаждение предпочтительнее из-за уменьшения коррозии, однако в охлаждающую воду можно добавлять присадки для предотвращения коррозии.

Охлаждающая среда подается к форсункам специальным насосом, который обеспечивает циркуляцию среды вокруг форсунок и через охладитель забортной воды, обеспечивая поддержание оптимальной рабочей температуры.

Как мы видели, рабочая температура охлаждающей среды регулируется впускным и выпускным клапанами охладителя забортной воды.В обязанности вахтенного механика входит поддержание правильной температуры охлаждающей среды.

Проблемы с форсунками

1. Перегрев форсунки приводит к засорению отверстий форсунки нагаром и неэффективной работе.

2. Винтовая пружина может изнашиваться и терять часть натяжения, что приведет к несвоевременному прекращению подачи топлива, увеличению подачи. Это одна из причин лесных пожаров.

3. Игольчатый клапан/седло форсунки может начать проходить из-за нагара или неправильной настройки пружины. Это приведет к тому, что тяжелое дизельное топливо будет капать из форсунки после впрыска, что еще раз приведет к возгоранию.

Примечание автора

Топливные клапаны, используемые в современных двухтактных судовых дизелях с крейцкопфом, не имеют водяного или масляного охлаждения. Вместо этого они охлаждаются несколькими каналами с водяным охлаждением, прорезанными в головке цилиндров рядом со вставкой топливного клапана.

Клапаны также охлаждаются за счет рециркуляции жидкого топлива вокруг топливного клапана, когда он не находится под давлением или когда двигатель остановлен.

Это также сохраняет жидкое топливо горячим и вязким, готовым к следующему впрыску.

Ссылки

Этот пост является частью серии: Методы охлаждения топливных форсунок судовых дизельных двигателей

Топливные форсунки используются в судовых дизельных двигателях для подачи распыленного топлива в камеру сгорания и должны охлаждаться маслом или водой или путем рециркуляции. мазут. В этой серии исследуются оба типа, в первую очередь метод охлаждения с рециркуляцией масла, поскольку этот тип в настоящее время используется в современных двигателях.

  1. Форсунки с масляным и водяным охлаждением в среднеоборотных судовых двигателях

Анализ характеристик распыления сопла форсунки дизельного двигателя, работающего на мазуте Нефть (RFO) была проведена в этом исследовании. Для этого топливо было охарактеризовано для определения его физико-химических свойств, а также была разработана экспериментальная установка для визуализации и фиксации картины распыления топлива.Полученные изображения были обработаны и проанализированы с использованием программного обеспечения Image J для определения длины распыления, угла конуса распыления, площади распыления, объема распыления и значений скорости распыления топлива. Полученные экспериментальные результаты согласуются с проверочными моделями и показывают, что значения параметров распыления RFO выше, чем у дизельного топлива. Значения параметров распыления RFO, такие как длина распыления 456 мм, средний диаметр Заутера (SMD) 2,85 мм и малый угол конуса распыления 12,69 °, привели к более высокому объему распыления, заставляя двигатель работать на богатой смеси после первоначального запуска. до условий.Это создаст такие проблемы, как снижение мощности и засорение наконечника форсунки из-за увеличения нагара. Созданные регрессионные модели показывают, что эти проблемы могут быть устранены, если параметры распыления работают на оптимальных значениях 256 мм, 6,41 см

2 , 16,18 см 3 , 0,96 мм/с и 13,59° для длины распыления, площади распыления, объема распыления. , скорость распыления и угол распыления соответственно. Эти оптимальные значения были получены при установке времени впрыска топлива двигателя 500 мкс при работе на топливе вязкости 4.305 мПа.с и температуре 48 °С.

Ключевые слова: Химическая промышленность, Энергетика, Промышленная инженерия, Машиностроение, Камера распыления постоянного объема, Дизельный двигатель, Система впрыска, Остаточный мазут, Богатая смесь, Средний диаметр Сотера, Угол конуса распыления, Длина распыления, Объем распыления

1. Введение

В технологии двигателей внутреннего сгорания дизельные двигатели традиционно предпочитались для тяжелых условий эксплуатации из-за их экономии топлива, прочности и надежности.Например, сегодня в Нигерии проблемы с электроэнергией, с которыми сталкивается страна, вынуждают производственные компании полагаться в основном на электростанции внутреннего сгорания в качестве основных двигателей для производства электроэнергии. Эти силовые установки включают бензиновые, дизельные и газовые двигатели, но дизельные и газовые двигатели предназначены для тяжелых условий эксплуатации и применения с высоким потреблением энергии, при этом дизельные двигатели имеют преимущества более низких эксплуатационных и капитальных затрат, простоты установки, простой компоновки установки и доступности топлива. газовые двигатели и, следовательно, широко используются в обрабатывающей промышленности [1, 2].Системы впрыска топлива в современных дизельных двигателях спроектированы таким образом, чтобы обеспечить высочайший уровень экономии топлива, управляемости и быстрого отклика, легкого и точного управления при соблюдении очень строгих экологических стандартов. Изменение характеристик топлива может повлиять на работу системы впрыска топлива.

Для определения явлений, происходящих при впрыске активной жидкости (топлива) в рабочую жидкость (воздух) в стандартных термодинамических условиях, были проведены исследования [3, 4, 5, 6] систем сгорания в дизельных двигателях.С развитием технологий стало возможным охарактеризовать процесс впрыска топлива в камеру сгорания в экспериментальных условиях, которые соответствуют тем, которые происходят при работе двигателя в стандартных условиях. Процесс впрыска исследуется на основе взаимодействия между топливом, впрыскиваемым в камеру сгорания, и воздухом. При этом структура распыления топлива становится надежной основой для анализа. Следовательно, важно получить максимальный контроль над структурой распыления топлива с помощью электронных систем управления в экспериментах с более дешевыми суррогатными видами топлива, которые могут снизить выбросы загрязняющих веществ при достижении хороших характеристик двигателя.Это расширит знания о параметрах распыления, которые повлияют на желаемый результат, поскольку параметры распыления оказывают непосредственное влияние на сгорание, которое, в свою очередь, влияет на характеристики двигателя и характеристики выбросов. В связи с неуклонным снижением производства и распределения электроэнергии в стране производственные и производственные предприятия, особенно малые и средние предприятия (МСП), вынуждены в значительной степени полагаться на автономные дизель-генераторные установки для удовлетворения своих потребностей в электроэнергии.Это увеличивает их стоимость производства и может привести к потере рыночного влияния на конкурентном рынке.

Отсюда необходимость снижения себестоимости продукции за счет снижения затрат на заправку энергоблоков топливом. Таким образом, это требует использования более дешевого суррогатного (нетрадиционного) топлива перед лицом резкого роста и высокой цены на нефть в качестве императива. Однако это влечет за собой большие штрафы, такие как образование отложений на наконечнике форсунки, невозможность повторного запуска генераторной установки после остановки и последующее ухудшение состояния/отказ форсунки.Исследования, проведенные по взаимосвязи между физическими свойствами жидких топлив и характеристиками распыления [7, 8, 9, 10, 11], показывают, что физические свойства жидкого топлива являются внутренними факторами, влияющими на его характеристики распыления. Поэтому можно с уверенностью сказать, что микроструктура и физические свойства нетрадиционного топлива отличаются от обычного дизельного топлива по ключевым характеристикам, таким как объем распыла, угол конуса распыления, морфология распыления, проникновение распыления и средний диаметр Заутера (SMD).Было обнаружено, что эти характеристики связаны с качеством смешивания топлива с воздухом при различных условиях давления. В этом случае ожидается только, что обычное дизельное топливо и нетрадиционное топливо будут давать разные результаты по качеству смешивания в результате различий в физических свойствах.

С этой целью данное исследование является ответом на текущую проблему, с которой сталкиваются производственные компании в штате Анамбра в Нигерии, которые пытаются использовать остаточное жидкое топливо (RFO) в качестве суррогатного топлива для снижения себестоимости производства.Однако такая практика привела к образованию отложений в форсунках форсунок, препятствующих потоку топлива и приводящих к невозможности запуска двигателей после их остановки.

2. Материалы и методы

Экспериментальная установка показана на рис. Установка состоит из системы визуализации и обработки изображений, распылительной камеры постоянного объема (CVSC), системы подачи и впрыска топлива и блока проверки дизельных форсунок.

Экспериментальный макет для методики шлирен-визуализации.

2.1. Система визуализации и визуализации

Метод наблюдения распыления, принятый в данном исследовании, представляет собой метод шлирен-визуализации [12]. Шлирен-аппарат позволяет контролировать и записывать форму распыления в CVSC для последующей обработки изображения. Он состоит из источника освещения (ксеноновая лампа), пары выпуклых линз с фокусным расстоянием 30 см, лезвия ножа для отсекания эффекта размытия изображения и высокоскоростной камеры Photron Fastcam SA5. Сенсор камеры типа CCD является 12-битным монохромным с пространственным разрешением 20 мм пикселей и минимальным временем экспозиции 1 мс.Изображения были сняты со скоростью 20 000 кадров в секунду с максимальным пространственным разрешением 832 на 448 пикселей и временным разрешением 0,05 мс. Полученное изображение спрея обрабатывали с помощью Adobe Photoshop, а характеристики спрея определяли количественно с использованием кода ImageJ.

2.2. Распылительная камера постоянного объема (CVSC)

CVSC — это среда, в которой осуществляется распыление. Он изготовлен из стали BS1449–S1.2 (1991 г.) и имеет объем 4 литра. Для обеспечения визуализации в CVSC прорезают отверстие диаметром 90 мм и фиксируют кварцевое стекло толщиной 5 мм.

2.3. Система подачи и впрыска топлива

В состав системы входят: топливный бак на 4 литра; электродвигатель мощностью 1,5 л.с., 59,7 Нм и 300 об/мин; масляный насос мощностью 1 л.с.; гибкий топливный шланг; трубка подачи топлива высокого давления и форсунка модели Perkins 2800. Эти компоненты служат для обеспечения того, чтобы топливо попадало в форсунку для последующего распыления.

2.4. Тестер дизельных форсунок

Устройство представляет собой тестер дизельных форсунок Common Rail CR-C. Он подключен к форсунке, чтобы контролировать состояние впрыска топлива.Он предназначен для работы в четырех режимах привода, а именно: Bosch для форсунок марки Bosch; Denso, для форсунок марки Denso; Delphi для форсунок марки Delphi и General для форсунок других марок. При управлении условиями впрыска топлива он выполняет функцию регулировки параметров частоты и импульса. Регулировка параметра частоты определяет, сколько раз игла форсунки будет подниматься в течение заданного периода, другими словами, она определяет количество распылений, а импульс определяет продолжительность распыления.

2.5. Параметры эксперимента

Эксперимент был разработан для визуализации картины распыления остаточного мазута (RFO) для определения макроскопических и микроскопических параметров распыления, таких как глубина проникновения распыления, угол конуса распыления, объем распыления, площадь распыления, скорость распыления и среднее Сотерса. Диаметр (СМД). Выборочная совокупность для остаточного мазута (RFO) представляет собой топливо, используемое в обрабатывающей промышленности, расположенной на промышленной площадке Awka II. В эксперименте использовалась единица выборки объемом четыре литра из выборки.Образец был охарактеризован для определения физических свойств РФО, исследования которых, проведенные в [6, 7, 8, 9, 10], показывают, что они влияют на параметры распыления топлива. Эти физические свойства и время введения (ToI) составляют первичные переменные эксперимента, поскольку они являются независимыми переменными, которые являются возможными источниками изменений в ожидаемом результате эксперимента. Фоновыми переменными эксперимента являются интересующие параметры распыления, такие как глубина проникновения распыления, угол конуса распыления, объем распыления, площадь распыления, скорость кончика распылителя и средний диаметр Сотера (SMD), а такие факторы, как давление и диаметр сопла инжектора. постоянные переменные в плане эксперимента.Эксперимент направлен на воспроизведение схемы распыления топлива с воспламенением от сжатия (CI) с использованием существующей пьезоэлектрической топливной форсунки, доступной в дизельных двигателях, используемых в обрабатывающей промышленности. Всего было проведено 42 цикла, 7 циклов, 6 циклов, 6 циклов и 42 цикла для определения длины проникновения наконечника распылителя, угла конуса распыления, площади распыления, объема распыления и скорости наконечника распылителя соответственно. Затем на основе результатов эксперимента будет разработана целевая функция, чтобы определить оптимальные значения параметров для работы двигателя на RFO.

2.6. Режим эксперимента

Образец (топливо) был получен с предприятия, работающего на РФО, после того, как он прошел процессы декантации, нагревания и фильтрации. С помощью электродвигателя насос высокого давления приводился в действие для обеспечения и поддержания высокого давления впрыска, необходимого для форсунки Common Rail. Блок проверки форсунок был установлен между форсункой Common Rail и пьезоэлектрической топливной форсункой для определения количества топлива, впрыскиваемого в CVSC за раз.В CVSC было сделано отверстие для визуализации диаметром 90 мм, которое было закрыто кварцем. Когда свет от ксеноновой лампы проходит через линзу и падает на спрей, изменения плотности между воздухом и спреем в CVSC, испытываемые световыми лучами, вызывают изменение местного показателя преломления. Полученное преломленное изображение было захвачено ПЗС-камерой и записано с использованием компьютерной системы. Записанные изображения обрабатывались и использовались для определения исследуемых параметров распыления. дает схему экспериментальной установки.дает компьютерную 3D-модель экспериментальной установки.

3D-модель экспериментального макета для метода шлирен-визуализации.

2.7. Валидационные модели

Хотя метод шлирен-визуализации дает четкие изображения для наблюдения за макроскопическими параметрами распыления, он весьма ограничен в захвате изображений для визуализации микроскопических параметров распыления. Следовательно, для преодоления этого ограничения были использованы следующие модели для проверки макроскопических параметров при определении микроскопических параметров распыления.В анализе для сравнения использовался метод однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA).

2.7.1. Длина проникновения струи

Это максимальное расстояние, которое проходит струя до контакта со стенками камеры сгорания. Длина проникновения струи влияет на качество сгорания топлива; более короткая длина струи обеспечивает лучшее сгорание, чем более длинная длина струи. Модель проверки длины проникновения получена на основе теории сохранения импульса и непрерывной струи [13].Теория непрерывной струи предполагает, что длина распыления прямо пропорциональна квадратному корню из времени распыления. Математически это выражается как

При длине разрыва t = t b , поэтому;

Кроме того, скорость нагнетания на разрывной длине V inj выражается как: Vinj=lbtb

Следовательно;

S(t)=CdDnt[2∆Pinjρa]0,25

(4)

Блок передаточной функции был разработан по уравнению. (4) и использовался для создания блоков кода в MATLAB, который запускался в Simulink для проверки результата проникновения наконечника распылителя.Блок передаточной функции выражается в .

Функциональный блок передачи для длины проникновения наконечника распылителя.

дает кодовые блоки для определения проникновения наконечника распылителя.

Блок кода длины проникновения распылительного наконечника.

2.7.2. Скорость наконечника распылителя

Это скорость, с которой топливо перемещается внутри распылительной камеры. Скорость кончика струи определяется по соотношению [14].

Us(t)=2,952(ΔPinjPf)0,25(dt)0,5=S(t)t

(5)

Блок передаточной функции был разработан по уравнению.(5) и использовался для создания блоков кода в MATLAB, который запускался в Simulink для проверки результата проникновения наконечника распылителя. Блок передаточной функции выражается в .

Функциональный блок передачи для скорости наконечника распылителя.

дает кодовые блоки для определения скорости распыляющего наконечника.

Блок кода скорости распылительного наконечника.

2.7.3. Угол конуса распыления

Это наибольший угол, образованный двумя прямыми линиями на границе распыления в камере сгорания.Конус распыления влияет на глубину проникновения. Увеличение конуса распыления уменьшает глубину проникновения. Угол конуса определялся по обработанному изображению струи и получен по уравнению, использованному в [15]. Блок передаточной функции, как показано на рисунке, был разработан и использован для генерации блоков кода в MATLAB, который был запущен в Simulink для проверки результатов эксперимента.

Функциональный блок передачи для угла распыления.

дает кодовые блоки для определения угла конуса распыления.

Блок кода угла распылительного конуса.

2.7.4. Зона распыления

Показывает качество воздушно-топливной смеси. Экспериментально это определялось по обработанному изображению распыления, а затем результат сравнивался с численным результатом по уравнению. (7) как получено здесь. Распылитель принимается конической формы. Площадь поверхности конуса выражается как A=πr(r+s)

Из теоремы Пифагора;

r=S.sinθ2;S’=S.cosθ2. Таким образом, площадь распыления выражается следующим образом:

A(t)=πS(t)2sinθ(t)2+sin2θ(t)2

(7)

Блок передаточной функции, показанный на рис.(7) и использовался для разработки блоков кода в MATLAB, который запускался в Simulink для проверки результатов области распыления.

Функциональный блок передачи для зоны распыления.

дает кодовые блоки для определения площади распыления.

2.7.5. Объем распыления

Объем распыления оценивали с помощью следующего производного выражения.

Учитывая, что объем конуса V=πr2h4, объем струи V(t) можно выразить как:

V(t)=πS(t)33(1−cos2θ(t)2)cosθ(t )2

(8)

S (t) = глубина проникновения распылительного наконечника, а θ(t) = угол распыления.

Блок передаточной функции, показанный на рис., был сгенерирован из уравнения. (8) и использовался для разработки блоков кода в MATLAB, который запускался в Simulink для проверки результата объема распыления.

Функциональный блок передачи для объема распыления.

дает кодовые блоки для определения скорости распыляющего наконечника.

2.7.6. Средний диаметр Sauters (SMD)

SMD характеризует распыление топлива и обеспечивает равномерное распределение капель в процессе впрыска, таким образом, определяя диапазон сгорания и выбросы загрязняющих веществ с выхлопными газами.Из-за неадекватности шлирен-метода при определении параметров микроскопического распыления уравнение, установленное Дизайи и др. [15], использовалось для создания блока кода Simulink в MATLAB, как показано на рисунке, для подтверждения экспериментального результата.

SMD=9,57×Vact−0,37×ρa0,21×ρf0,28×e0,03vf

(9)

Где; Vact=CdVth;Vth=[2ΔPρf]0,5, ρf и ρa= плотность закачиваемого флюида и плотность рабочего газового флюида соответственно.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Визуализация спрея и обработанные изображения

Результаты, полученные с помощью визуализации спрея, представлены здесь, а обработанное изображение, полученное с помощью шлирен-визуализации, показано на рис.

Обработанное изображение струи с использованием программного обеспечения image J для определения длины струи и угла конуса струи.

3.2. Характеристика масла

Для определения физико-химических и термических свойств масла была проведена характеристика РФО, результат представлен в .

Таблица 1

Характеристики тестового топлива.

Параметр Значение
Вязкость при 28°C (мПа.с) 9.161
Плотность (кг / м 3 ) 867.9
Содержание воды (%) 20.88 20.88
18.04 18.04
Облачная точка (° C) 5 5 9
Flash Point (° C) 69.48
Точка дыма (° С) 74.30 74.30
Точка пожара (° C) 94.65
Точка кипения (°С) 209.86
Удельная теплоемкость Тепловой емкости (KJ / KG ° C) 1.88
Cetane Number 37
Соленость PPT 0.9735 0.9735
-4

Кроме того, для исследования влияния физического свойства вязкости на параметры распыления топливо подвергалось нагреву при различных температурах до достижения стабильного значения вязкости. Изменяющаяся температура и соответствующее ей значение вязкости представлены в .

Изменение вязкости в зависимости от температуры.

3.3. Длина проникновения наконечника распылителя

Был проведен эксперимент для определения влияния плотности и вязкости на длину распыления в зависимости от времени впрыска. Экспериментальный результат показывает, что длина проникновения форсунки топлива увеличивается с увеличением времени впрыска. Для определения влияния физических свойств плотности и вязкости на испытуемое топливо его нагревали; значения его плотности и вязкости измеряли в интервале температур 10 °С до получения стабильного значения вязкости.Было замечено, что при температуре 88 °C топливо достигло стабильного значения вязкости, как показано на рис.

Однако было замечено, что плотность остается постоянной в процессе нагревания. Вероятно, это может быть связано с тем, что тепло, подаваемое источником тепла, используется для ослабления сил сцепления, существующих между молекулами топлива, что не приводит к значительному изменению массы или объема топлива и, следовательно, к изменению плотности. Следовательно, в исследовании изучалось влияние изменений вязкости на параметры распыления топлива.показывает влияние вязкости на глубину проникновения струи топлива. Видно, что изменения длины проникновения струи пропорциональны изменениям вязкости. Другими словами, уменьшение вязкости топлива приводит к уменьшению длины проникновения струи.

Изменение длины проникновения аэрозоля в зависимости от вязкости.

Это связано с ослаблением сил сцепления топлива по мере снижения вязкости. Следовательно, при более высоких значениях вязкости ожидается более длинная длина распыления, что приведет к брызгам на стенках цилиндра и, как следствие, к плохому сгоранию.Это неизменно означает, что двигатель будет работать на богатой топливной смеси после условий запуска. показывает, что наибольшая и наименьшая длина проходки были получены при наибольшем и наименьшем времени закачки соответственно. Это явление имело место при плотности 867,9 кг/м 3 и температуре 28 °С. Результат используемой проверочной модели согласуется с экспериментальным результатом, как показано на рис. Результат ANOVA имеет p-значение 0,844. Это означает, что нет существенной разницы между средними экспериментальными и модельными результатами.Результаты коррелируют на значение 0,9941, следовательно, экспериментальный результат согласуется с модельным результатом.

Сравнение результатов экспериментальной и проверочной модели изменения длины проникновения струи в зависимости от времени впрыска.

Разработана регрессионная модель, позволяющая прогнозировать длину распыления для конкретных значений переменных вязкости и времени впрыска, а также находить настройки значений переменных вязкости и времени впрыска, соответствующие желаемому значению или диапазону значений проникновения распыления длина топлива.Эта модель выражена в уравнении. (10).

S(t)=-493,7+170,3μ+0,3702T−10,35μ2+0,0170μ×T

(10)

Где S (t) = длина распыления, μ = вязкость, T = время впрыска .

Зависимость между глубиной проникновения струи, вязкостью и временем впрыска в модели является статистически значимой при p < 0,05 и при значении R 2 , равном 98,07%. Это означает, что 98,07% вариаций длины распыления можно объяснить с помощью регрессионной модели.

3.4. Угол конуса распыления

Результат определения угла конуса распыления показывает, что угол конуса распыления не зависит от времени впрыска, но на него влияет вязкость топлива. показывает, что зависимость между вязкостью и углом конуса распыления обратно пропорциональна при более высоких значениях вязкости и монотонно возрастает при более низких значениях вязкости.

Результат эксперимента по изменению угла конуса распыления в зависимости от вязкости.

Это происходит потому, что по мере ослабления сил сцепления в топливе молекулы топлива, действующие под давлением впрыска, становятся менее локализованными и имеют тенденцию к расхождению.Результат ANOVA, коррелирующий модельные и экспериментальные значения, показывает, что значение F выше, чем критическое значение F, и согласуется с тенденцией, наблюдаемой в экспериментальном результате со значением корреляции 0,9683. Благодаря этим показателям результат эксперимента совпал с результатом модели. Было замечено, что угол конуса распыления в значительной степени способствует распространению распыления в камере визуализации.

Сравнение результатов экспериментальных и проверочных моделей изменения угла конуса распыления в зависимости от вязкости.

На основе экспериментальных данных был проведен регрессионный анализ для прогнозирования значений/изменений площади распылительного конуса в результате изменения времени впрыска. Результат регрессионного анализа показывает, что значение R 2 равно 0,9891, значение F cal выше, чем значение значимости F , и анализ является статистически значимым при p < 0,05. Так как F кал > F значение и p-значение меньше, чем альфа-значение (уровень значимости) 0.05, результат регрессии принимается. Модель регрессии представлена ​​в уравнении. (11).

θ=24,344−0,09244 мкм

(11)

Значение R 2 предполагает, что 98,91% вариаций угла конуса распыления можно объяснить регрессионной моделью.

3.5. Площадь распыления

Было отмечено, что площадь распыления находится в очень близких пределах для различных вязкостей, исследованных при любых конкретных интервалах времени впрыска. Было отмечено, что площадь распыления не зависит от вязкости, поскольку имело место монотонное изменение площади распыления либо при увеличении, либо при уменьшении вязкости.Однако было замечено, что существует взаимосвязь между площадью распыления и временем впрыска. намекает на пропорциональность отношения, существующего между площадью распыления и временем впрыска.

Причина монотонного изменения вязкости заключается в том, что площадь распыления зависит от угла конуса распыления. Следовательно, монотонная зависимость, которая существует между углом конуса распыления и вязкостью, переносится на площадь распыления. Это означает, что кондиционирование угла конуса распыления и площади топлива в пределах монотонных областей за счет нагрева может оказаться нереальным.Чтобы убедиться в достоверности экспериментального результата, его сравнили с результатами проверочной модели с использованием ANOVA. Результат показывает, что значение P равно 0,985, что означает, что данные не дают никаких оснований для вывода о том, что средние значения обоих результатов различаются. Сравнительные результаты также показывают, что оба показателя коррелируют со значением 0,9957. Это означает, что оба результата хорошо согласуются друг с другом, следовательно, экспериментальный результат был принят. показывает, что имеется согласие между обоими результатами.

Сравнение результатов экспериментальных и проверочных моделей изменения площади распыления в зависимости от времени впрыска.

Регрессионная модель соответствовала тенденции, наблюдаемой в зоне распыления тестируемого топлива. Это было сделано, чтобы установить взаимосвязь, которая могла бы быть полезной для определения соответствующего времени впрыска, необходимого для желаемой площади распыления в процессе модификации топлива. Результат регрессионного анализа показывает, что значение R 2 равно 0,994, значение F cal выше, чем значение значимости F , и что анализ является статистически значимым при p < 0.05. Поскольку F кал >> F значимость и p-значение меньше, чем альфа-значение (уровень значимости) 0,05, результат регрессии принимается. Модель регрессии показана в уравнении. (12).

Зависимость между площадью распыления и временем впрыска в модели статистически значима при p < 0,05, и 99,4% вариаций площади распыления можно объяснить регрессионной моделью.

3.6. Объем распыления

Вязкость не показала значительного изменения объема распыления по всем значениям по сравнению с удельным временем впрыска.На объем распыла не влияли изменения вязкости топлива, а на него влияло время впрыска. Объем распыления увеличивается с увеличением времени впрыска. показывает, что зависимость между объемом распыления и временем впрыска пропорциональна. Это явление ожидаемо, так как время впрыска показывает, как долго клапан форсунки остается открытым. Таким образом, чем дольше продолжительность открытого состояния, тем больше объем сбрасывается. Кроме того, независимость объема распыла от вязкости топлива обусловлена ​​монотонной зависимостью, которая существует между углом конуса распыления и вязкостью.

Сравнение результатов экспериментальной и проверочной моделей изменения объема распыления в зависимости от времени впрыска.

Правильность экспериментального результата сравнивалась с модельным результатом с помощью ANOVA. Дисперсионный анализ для модели и экспериментальных результатов показывает, что значение p, равное 0,888, предполагает отсутствие значительных отклонений от среднего значения обоих результатов. При значении корреляции 0,9956 оба результата согласуются с пропорциональной зависимостью, существующей между объемом распыления и временем впрыска, следовательно, экспериментальный результат принимается.дает графическое представление соглашения.

Был проведен регрессионный анализ результатов эксперимента для разработки модели, которая могла бы предсказать объем распыления для конкретных значений времени впрыска, а также найти настройки значений переменных времени впрыска, которые соответствуют желаемому диапазону значений для объем распыленного топлива. Результаты анализа показывают, что значение R 2 равно 0,9781, значение F cal выше, чем значение значимости F , и анализ является статистически значимым при p < 0.05. Поскольку F кал >> F значимость и p-значение меньше, чем альфа-значение (уровень значимости) 0,05, результат регрессии принимается. Эта модель выражена в уравнении. (13).

Зависимость между объемом распыления и временем впрыска в модели статистически значима при p < 0,05, и 97,81% вариаций площади распыления можно объяснить регрессионной моделью.

3.7. Скорость наконечника распылителя

Было замечено, что скорость распыления зависит как от времени впрыска, так и от вязкости.Экспериментальный результат показал, что существует обратно пропорциональная зависимость между скоростью распыления и временем впрыска на ранних стадиях распыления. По мере распространения распыления сопротивление трения капель жидкости приводит к потере их кинетической энергии, что приводит к менее энергичным молекулам и, следовательно, к меньшей скорости распыления. показывает, что скорость распыления уменьшается для всех различных значений вязкости по мере увеличения времени впрыска.

Изменение скорости распыления в зависимости от времени впрыска для различных значений вязкости.

Было отмечено, что скорость распыления прямо пропорциональна изменению вязкости испытуемого топлива. Следовательно, увеличение или уменьшение вязкости приведет к соответствующему увеличению или уменьшению скорости распыления. изображает изменение скорости наконечника распылителя в зависимости от вязкости.

Изменение скорости распыления в зависимости от вязкости для различных значений времени впрыска.

Была подобрана регрессионная модель для тенденции, наблюдаемой между скоростью распыления, вязкостью и временем впрыска испытуемого топлива.Это было сделано для того, чтобы установить взаимосвязь, которая может быть полезна для определения подходящего времени впрыска и вязкости топлива, необходимых для желаемой скорости распыления. Результат регрессионного анализа показывает, что значение R 2 равно 0,6084, значение F cal выше, чем значение значимости F , и анализ является статистически значимым при p < 0,05. Так как F кал > F значение и p-значение меньше, чем альфа-значение (уровень значимости) 0.05, результат регрессии принимается. Это выражение показано в уравнении. (14).

U=-0,821+0,546µ-0,000887T-0,2329µ2+0,00000122T2-0,0002118µT

(14)

Связь между скоростью распыления, вязкостью и временем впрыска в модели статистически значима при p < 0,05 , а 60,84% вариаций скорости распыления можно объяснить регрессионной моделью.

3.8. Sauter Mean Diameter

SMD топлива является микроскопическим параметром, который не может быть определен устройством визуализации, поскольку устройство визуализации использует обычные фотографические методы, которые не исследуют аэрозоль в области наконечника сопла, где распыл является плотным.Следовательно, блоки кода Simulink, как показано на, использовались для определения влияния вязкости на SMD топлива. СМД топлива был постоянным для различных значений вязкости. Было замечено, что SMD не зависит от вязкости, но зависит от давления впрыска и плотности топлива. SMD дает мощность распыления топлива; чем ниже процент, тем лучше распыление топлива. Топливо имело степень распыления 2,85 мм.

3.9. Сравнение параметров распыления RFO и дизельного топлива

Из рассмотренных параметров распыления длина проникновения наконечника распылителя, угол конуса распыления и SMD в основном влияют на другие параметры и, как следствие, определяют форму распыления впрыскиваемого топлива.Длина распыления влияет на профиль скорости распыления, в то время как угол конуса распыления влияет на площадь и объем распыления, а SMD влияет на распыление топлива. Поэтому при сравнении параметров факела РЧО с дизельным топливом обращают внимание на длину проникновения наконечника форсунки и угол конуса факела. дает сравнение обоих видов топлива в одинаковых условиях эксплуатации.

Таблица 2

Сравнение физических свойств топлива и параметров распыления.

9 кг / м 3 3

7

Тип топлива Остаточный топливный масло дизельное топливо
Физические свойства 3

832 кг / м 3
Вязкость @ 28 ° C 9.161 MPA.S 3.35 MPA.S


Условия распыления топлива

давление впрыска 40 МПа 40 МПа
давление окружающей среды 0,1 МПа 0,1 МПа
Время инъекций 500 мкс 500 мкс
Параметр спрея

Спрей длина 456 мм 256 мм [12, 18]
Распылительный углог 12.69 ° 17 ° -23 ° 17 ° -23 ° [16, 17, 19]
Sauter означает диаметр 2,85 мм 0,715 мм [20]

из результата, отображаемого в, можно было увидеть, что существует несоответствие между длиной распыления, конусом распыления и значениями SMD для обоих видов топлива. Видно, что SMD в четыре раза больше, чем у дизельного топлива. Это означает, что размеры молекул RFO в четыре раза больше, чем у дизельного топлива при тех же условиях эксплуатации, и, следовательно, ожидается плохое распыление.В конечном итоге это повлияет на качество сгорания топлива. Кроме того, большая длина струи и малые значения угла конуса струи RFO приведут к большему объему струи, что приведет к удару струи о стенки цилиндра. В результате наличия избыточного топлива двигатель продолжает работать на обогащенной смеси после начальных условий запуска. Сопутствующие последствия богатой смеси включают снижение развиваемой мощности и увеличение углеродистых отложений. Накопившийся нагар в результате неполного сгорания создает помехи для форсунки, забивая форсунку при выключении генератора.Это затрудняет распыление, а иногда делает его невозможным во время перезапуска генератора.

Таким образом, чтобы решить эту проблему, топливо можно кондиционировать, чтобы оно обладало вязкостью, позволяющей получить параметры распыления, близкие к параметрам дизельного топлива. Для этого модель регрессии, выраженная в уравнении. (10) было использовано, и было обнаружено, что при вязкости 4,305 мПа·с длина распыления будет составлять приблизительно 256 мм. Этот вывод примерно подтверждается графиком зависимости длины распыления от вязкости топлива, как показано на рис.

График зависимости длины распыла от вязкости мазута при 867,9 кг/м 3 .

Из графика зависимости угла конуса распыления от вязкости видно, что при значении вязкости 4,305 мПа·с угол конуса распыления расширяется до монотонной области. Это увеличение угла по мере укорочения факела приводит к лучшему распределению топлива в камере сгорания. показывает изменение угла конуса от угла конуса распыления в зависимости от диаграммы вязкости.

Диаграмма зависимости угла конуса распыления от вязкости мазута 867.9 кг/м 3 .

Для достижения этого значения вязкости используется график зависимости вязкости от температуры топлива, чтобы определить температурный диапазон, при котором достигается это значение вязкости. показывает, что, когда топливо доведено до рабочей температуры 48 °C, можно получить вязкость 4,305 мПа·с.

График зависимости вязкости от температуры мазута при 867,9 кг/м 3 .

Для поддержания температуры 48 °C нагрев масла должен быть двухступенчатым.Время нагрева, необходимое для повышения температуры топлива до 48 °C на первой ступени нагрева, выражается в уравнении (15).

t=ρVCf(48°C−θi)P

(15)

Где: ρ=плотность топлива, V= объем резервуара, Cf= удельная теплоемкость топлива, θi=начальная температура топлива, P = номинальная мощность нагревательного элемента.

Второй процесс нагрева осуществляется в зависимости от расхода топлива генератором. Второй топливный бак выступает в качестве внешнего топливного бака для генератора, поэтому рабочая температура топлива должна поддерживаться на уровне 48 °C.Электрическая мощность, необходимая для поддержания температуры 48 °C, указана в уравнении. (16).

Где: V˙f = расход топлива = m˙fx3,6×106ρ(л/ч)

Проектирование и анализ электронной топливной форсунки дизельного двигателя

Проектирование и анализ электронной топливной форсунки дизельного двигателя

International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 4, Issue 10, October-2013 1070

ISSN 2229-5518

Design and Analysis of Electronic Fuel Injector of

Diesel Engine

TK S Sai Krishna, Kasanagottu Shouri, Repala Deepak Kumar

Форсунка дизельного топлива и характеристики расхода топлива в форсунке существенно влияют на процессы распыления топлива, сгорания и образования выбросов загрязняющих веществ в дизеле.Для описания потока топлива через форсунку используется трехмерная модель Solidworks. Пакет Solidworks FlowXpress используется для трехмерного анализа потока. Результаты представляют собой характеристики потока топлива для установившихся режимов течения в различных угловых конических отверстиях. Для этого в носовой части изготавливают несколько трехмерных моделей, представляющих разные конические углы. ТНВД приводится в действие электродвигателем, клапан регулировки давления регулирует давление на уровне 100 бар, а калибровочная жидкость впрыскивается через форсунку в измерительный цилиндр.Для анализа топливо впрыскивается в воображаемую коническую банку, выполненную на дне форсунки. Профили потока топлива, полученные с помощью Solidworks FlowXpress при стационарных условиях потока в форсунке, подтверждены результатами аналитических расчетов. Давление впрыска поддерживается постоянным на уровне 100 бар, а внутри цилиндра давление доводится до 20 бар из-за степени сжатия, а затем моделируются характеристики потока всего дизельного топлива и наблюдается, что при увеличении угла впрыска увеличивается завихрение топлива. и получил оптимальный угол, за которым он касается цилиндра, что приведет к более неправильному смешиванию и, в конечном итоге, к выбросам Nox.

Ключевые слова — распыление, дизельное топливо, FlowXpress, впрыскивающий насос, выбросы NOx, Solidworks, завихрение.

—————————  ——————————

1 ВВЕДЕНИЕ


Впрыск топлива — это топливная система для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания. В старину для выполнения этого действия использовались карбюраторы. Карбюратор — это устройство, которое смешивает воздух и топливо для двигателя внутреннего сгорания. Карбюратор работает по принципу Бернулли. Чем ниже его статическое давление и тем выше его динамическое давление.Рычаг дроссельной заслонки (акселератора) напрямую не управляет потоком жидкого топлива. Вместо этого он приводит в действие карбюраторные механизмы, которые измеряют поток воздуха, поступающего в двигатель. Скорость этого потока и, следовательно, его давление определяют количество топлива, всасываемого в воздушный поток. За последнее десятилетие эти карбюраторы были заменены топливными форсунками. Различные системы впрыска существовали с самого начала использования двигателя внутреннего сгорания. Основное различие между карбюраторами и впрыском топлива заключается в том, что впрыск топлива распыляет топливо, принудительно прокачивая его через маленькое сопло под высоким давлением, в то время как карбюратор полагается на всасывание, создаваемое всасываемым воздухом, ускоренным через трубку Вентури, для всасывания топлива. в воздушный поток.Система впрыска топлива оценивается от впрыска в корпус дроссельной заслонки до многоточечного впрыска топлива и прямого впрыска бензина. В этих системах впрыска топлива для впрыска топлива используются топливные форсунки. Они управляются либо кулачком, либо соленоидом. В топливных форсунках с электромагнитным управлением есть три этапа дозирования топлива, фильтрации топлива и впрыска топлива. В многоточечной системе непосредственного впрыска бензина топливная форсунка назначается отдельному цилиндру, и дозирование топлива также осуществляется отдельно в каждом цилиндре, тогда как в системе впрыска дроссельной заслонки одна топливная форсунка используется для многоцилиндровой схемы, и дозирование топлива неравномерно во всех цилиндрах. цилиндры.Таким образом, из обсуждения топливная форсунка играет решающую роль в системах впрыска топлива, и в этом исследовании мы используем топливные форсунки с несколькими отверстиями с разными углами конуса, чтобы изучить или изучить характеристики топлива, впрыскиваемого в цилиндр по заданному пути. через сопло форсунки в каждом случае.

2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ:

Поскольку в конвекционных форсунках топливо не смешивается полностью, мы вносим некоторые изменения в конструкцию форсунок, чтобы увеличить смешивание топлива и воздуха.Итак, для выполнения этого действия мы используем топливную форсунку с несколькими отверстиями вместо топливной форсунки с одним отверстием, потому что в топливных форсунках с одним отверстием из-за изменения высокого давления поток топлива из топливной форсунки устремляется в камеру сгорания по полой конической траектории. след или форму, как показано на рисунке. Благодаря такой форме в полой области следа конуса воздух и топливо не смешиваются. Таким образом, используя эту топливную форсунку с несколькими отверстиями, мы можем эффективно покрыть почти всю площадь. Следовательно, мы можем использовать эти топливные форсунки с несколькими отверстиями вместо топливных форсунок с одним отверстием с различными коническими углами сечения.

3 ДЕТАЛИ ТОПЛИВНОЙ ФОРСУНКИ И РАБОТА:

Топливная форсунка состоит из следующих частей, чтобы завершить механизм. .

3.1 Корпус топливной форсунки:


Корпус топливной форсунки состоит из всех частей топливной форсунки, систематически расположенных внутри нее. Используемый материал должен быть непроводящим электричество, так как проводка соленоида соприкасается с телом.

IJSER © 2013 http://www.ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований, том 4, выпуск 10, октябрь 2013 г. 1071

ISSN 2229-5518

3.2 Фильтр:

Фильтр расположен в верхней части корпуса топливной форсунки и предназначен для фильтрации поступающего внутрь топлива. Это действие выполняется путем удержания пластин с отверстиями.

3.3 Топливный канал:

Расположен после фильтра. Функция этого состоит в том, чтобы направлять топливо точно по требуемому пути, а прорези на границе — удерживать в нем резину, чтобы сохранить сцепление и уменьшить утечку. Это действие выполняется путем уменьшения диаметра до размера держателя.

3.4 Держатель:


Держатель размещается после топливопровода, и его функция заключается в удержании магнита и кожуха соленоида, а через него предусмотрен проход для электрических проводов.

3.5 Магнит:

Магнит размещается внутри держателя, и его функция заключается в создании магнитного поля, и он перемещает прикрепленную к нему пружину вниз, и, таким образом, пружина достигает дополнительной полой части, позволяя топливу течь через область носа.

3.6 Центральная часть:

Центральная часть помещается между пружиной и вторичным магнитом. Основная цель центральной части — поддерживать части и действовать как мост между ними.

3.7 Носик:



Носик находится в конце топливной форсунки, и это основная часть топливной форсунки, которая должна быть сосредоточена больше всего. Здесь, в этом случае, мы используем несколько отверстий вместо одного отверстия, а также используем коническую форму для создания эффекта сопла.

IJSER © 2013 http://www.ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований, том 4, выпуск 10, октябрь 2013 г. Канал



Держатель
Пружина
Магнит
Соленоид
Центральная часть
Нижний магнит
Нижний соленоид
Носик
Рисунок Сборка топливной форсунки

IJSER © 2013 http://www.ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований, том 4, выпуск 10, октябрь 2013 г. 1073

ISSN 2229-5518

5 Расчеты:

2,5 литра экономии топлива обороты передачи взяты из прописанных данных.
При 100 км/ч на 5-й передаче очень близко к 2400 об/мин или 40 об/сек.
Взятый 4-тактный двигатель имеет 80 рабочих ходов.Экономия топлива – 10 км/литр
Общий расход топлива в час-10/3600-0,00278 л/с
2,78 мл распределяется между 80 рабочими тактами
Для каждого рабочего такта -2,78/80 – 0,03472 мл в каждый цилиндр

Массовый расход = (ОБЪЕМ БЕНЗИНА, НЕОБХОДИМЫЙ НА

КАЖДОГО ХОДА * ПЛОТНОСТЬ БЕНЗИНА)

(ВРЕМЯ, ЗАТРАТЫВАЕМОЕ НА 1 РАБОЧИЙ ХОД)
м = 0,0347 * 0,77/(1/80) = 2,13752 кг/сек.

Итерация 1:

Степень сжатия 20 бар Давление форсунки 70 бар P1 /ᵨg + v1 2= P2 /ᵨg + v2 2
ᵨ = 0.77*103 кг/м3, V1 =0
P1 — P2 = ½ * ᵨ (v2 2 – v1 2)
Из приведенного выше уравнения получаем v2 = 45 м/с
A1 v1 =A2 v2
A2 =0,047500 м2
π/4 d2=0,047500
d=0,0092969 м

Итерация 2:

Увеличение перепада давления до 100 бар
P1 — P2 = ½ * ᵨ (v2 2 – v1 2)
100*105=1/2
V2 =509,6 м/с
A2 =5,9920*10-4м2
π/4 d2=5,9920*10-4м2
d=16 мм.
Поэтому диаметр отверстий принимается равным 16 мм. Для распыления топлива
в форсунку используется коническая секция.

6 МОДЕЛЬ SOLIDWORKS ПОТОКА ИНЖЕКТОРА:

Для анализа характеристик потока в сопле
были изготовлены шесть различных моделей носика, представляющих подъем сопла
на 0,2 мм между углами от 0 до 70 градусов, что
давление Падение форсунки существенно только в районе
седла иглы. Некоторые дальнейшие упрощения с учетом использования одной выходной модели сопла были сделаны по результатам ранее проведенного анализа [3], который показал отсутствие существенной разницы между результатами как с использованием реальной модели, так и с половинной моделью сопла.Представлены модели сетки при максимальном подъеме иглы 0,2 мм с соответствующим для этой модели количеством узлов и элементов сетки.

6.1 Начальные и граничные условия:

Граничными условиями для данной модели являются условия на входе
100 бар и условия на выходе 20 бар, так как выход находится внутри цилиндра при температуре 293 К. Плотность 825 кг/н·р’ и кинематической вязкостью 2,6 мм вязкости. Поскольку максимальные скорости
намного меньше скорости звука, предполагается, что жидкость
несжимаема.

Некоторые модели носиков форсунок:

Рисунок 2. Форсунки при различных углах конуса впрыска

6.2 Результаты и обсуждение:

Теплофизические свойства топлива, т.е. все
значения

6.3 Валидация:

Скорость, полученная в расчетах, сравнивается со средними скоростями из контуров и показывает очень небольшую дисперсию.

IJSER © 2013 http://www.ijser.org

Международный журнал научных и инженерных исследований, том 4, выпуск 10, октябрь 2013 г. 1074

ISSN 2229-5518

4. Поток представлен в виде труб.

Контуры в различных областях интерфейса:


Рис. 5. Поток в отверстии центральной части

Рис. 6.Поток в носовой части выходного отверстия форсунки.

Контуры, полученные при различных конических инжекциях:

IJSER © 2013 http://www.ijser.org

International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 4, Issue 10, October-2013 1075

ISSN 2229 -5518




Цифры. Полученные при разных углах инжекции конусы представлены в виде шаров.



Цифры. Получают при 10-градусной и 15-градусной текучести в виде трубочек.

IJSER © 2013 http://www.ijser.org

International Journal of Scientific & Engineering Research, Volume 4, Issue 10, October-2013 1076

ISSN 2229-5518

Различные углы выброса форсунка носовой части под углами от 1 до 40 градусов интерпретируется тем, что при увеличении угла вихревая составляющая увеличивается, что означает увеличение смешивания топлива, что в свою очередь снижает выбросы NOx и большее увеличение угла делает поток будет касаться стенок, что приведет к увеличению выбросов Nox из-за неправильного смешивания.Увеличение количества отверстий привело к более равномерному перемешиванию потока внутри цилиндра.

6.4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

Расходная характеристика форсунки дизельного топлива выполнена при различных конических углах при постоянном подъеме иглы 0,2 мм. С увеличением углов форсунки закрутка и составляющие завихрения увеличиваются. Угол не должен слишком сильно увеличиваться по мере того, как поток касается стенок цилиндра. Максимально оптимальный угол можно сформулировать только как из угла инжектора, так и из угла, под которым инжектор расположен относительно центральной оси.В будущем анализе оптимальный угол для различных форсунок, расположенных под разными углами, анализируется с помощью трехмерного анализа распыления, т.е. в потоке происходит количество зародышеобразования. расход топлива в форсунке дизельного двигателя
Martin
Volmajer, Breda Kegl, Ph.D. Научный сотрудник
[2] Влияние давления впрыска на характеристики внутреннего потока диэтилового и диметилового эфира и дизельного топлива в форсунках
thulasi vijayakumar *, rajagopal thundil karuppa raj и
kasianantham nantagopal
[3] *** , БЕЗУПРЕЧНО v6.3 документация
[4] 3D-CFD Моделирование потока в сопле и измерение расхода отдельных рядов в
в качестве подготовительных шагов для хвостового анализа многослойных сопел по
C. Menne1*, A.
Janssen1, M. Lamping2, T Кёрфер2, Х.-Й. Лаумен2, М. Душ3, Р. Мейзенберг.
[5] М. Лэмпинг, Т. Кёрфер, Х.-Й. Лаумен, Х. Рохс, С. Пишингер, Х. Нейзес, Х. Буш Einfluss des hydroulischen Düsendurchflusses auf das motorische Verhalten bei Pkw-DI-Dieselmotoren 8. Tagung Motorische Verbrennung,
2008.
[6] Хэ Чжися и Юань Цзяньпин, «Анализ численного моделирования оптимизации конструкции распылительной форсунки дизельного двигателя», Журнал двигателей внутреннего сгорания, стр. 35–41,
2006 (1).

TKS Саи Кришна в настоящее время получает степень бакалавра в области машиностроения с отличием в Университете VIT, I ndia , PH-

09159815153. Шоури в настоящее время получает степень бакалавра в области машиностроения в Университете VIT, I ndia , PH-

07200244612.Электронная почта: [email protected]

Репала Дипак Кумар в настоящее время получает степень бакалавра в области машиностроения в Университете VIT, Индия, PH-

08124444536. Электронная почта: [email protected] com

[7] Моделирование углов впрыска в зависимости от производительности сгорания с использованием стратегии многократного впрыска в дизельном двигателе HSDI с помощью CFD
Konkala Bala showry1 Dr.A.V.Sita Rama Raju2
[8] Распознавание формы распыления для многоканальных бензиновых
прямых форсунок с использованием CFD Моделирование
Судхакар Дас, Ши-Инг Чанг и Джон Кирван

IJSER © 2013 http://www.ijser.org

Геометрия форсунки Spray A — Система сгорания двигателя

Компания Bosch пожертвовала пять номинально идентичных форсунок с одним отверстием для исследования «Spray A». Подробно описаны все условия окружающей среды и работы форсунки для исследования спрея А. Технические характеристики форсунки и форсунки следующие:

Технические характеристики форсунок Spray A сети сгорания двигателя
Топливная форсунка Common Rail Электромагнитная форсунка Bosch, поколение 2.4
Топливный форсунок номинальный сопл розету диаметр 0,090 мм
сопла K фактор K = (D вход — D Выход ) / 10 [Использование мкМ] = 1,5
Формирование сглажены гидроэрозией
Мини-мешок объем 0,2 мм 0,2 мм 3
коэффициент разряда на 10 МПа Падение давления C D = 0,86 (комнатная температура с использованием дизельного топлива)
Количество отверстий 1 (одно отверстие)
Ориентация отверстия Осевое (0&deg полный угол)

Условия существенно отличаются от номинальных значений, указанных в таблице.

В таблице ниже представлена ​​информация об измерении геометрии сопла, полученная с помощью различных методов, описанных в Kastengren, 2012. Анализ силиконовой формы также был выполнен для сопла 675. Границы выхода отверстия (профили X-Y, измеренные с помощью оптической микроскопии) представлены в таблице в виде текста. файлы (*.txt), центрированные по оси инжектора, чтобы выделить смещение отверстия на выходе. Эквивалентный диаметр по оси отверстия дается на основании томографии или фазово-контрастного анализа.Чтобы удалить артефакты скругления на входе, мы подбираем эквивалентный диаметр от 10 до 80% длины отверстия, а затем экстраполируем эту подгонку на вход и выход сопла, чтобы определить коэффициент К.

Оптическая микроскопия, рентгеновская томография, и рентгеновская фаза, производные данные
Оптическая микроскопия Поверхность рентгеновской зоны Contrast Projection

2
injector Serial # Диаметр выход [мкм] Выходная граница [мкм] θ [deg.] Файл поверхности .STL Выходные смещения [мкм] Axial Diameter Профиль [мм] K-фактор

впускной радиус [мкм] осевой диаметр профиль [мкм] К-фактор
210370 90,8 В1 -90 СТЛ 50 Р1 1.5 23
210675 89.4 B1 9 стл * ; СТЛ 53 Р1 1,3 25
210677 83,7 В1 32 СТЛ 37 Р1 1,8 20 P2 1.8 1.8
210678 88.6 B1 36 STL 39 P1 P1 1.8 19 Р2 1.7
210679 84,1 В1 -22 СТЛ 22 Р1 1.8 17 Р2 1.8

*Примечание 210675 Томография была обновлена ​​на основе рентгеновской томографии высокого разрешения, выполненной в CNRS, Франция, Али Чирази. Необработанные данные были сглажены для создания данного файла stl, который был рекомендован для построения расчетной сетки для ECN3.

Ниже приведена схема определения, используемого для ориентации отверстия. Выход отверстия расположен в начале используемой декартовой системы координат (X, Y, Z). Угол ориентации θ вместе со смещением на выходе представляют расположение отверстия относительно оси корпуса форсунки и топливной трубки. Обратите внимание, что угол ориентации также выражается как φ, угол, используемый производителем. Однако φ обозначен двумя штифтами для удержания сопла в положении относительно корпуса форсунки, которые не видны снаружи (без демонтажа сопла).По этой причине θ определяется как угол между топливной трубкой и фактическим отверстием в направлении против часовой стрелки, если смотреть на наконечник форсунки. Смещение, представленное в таблице выше, соответствует расстоянию между осью форсунки и осью отверстия на выходе.

Рис. 6.3.1. Схематическое определение ориентации отверстий для распылителя A (аксиальная форсунка с одним отверстием).

Файлы стереолитографии (.stl), полученные на основе рентгеновской томографии, предоставляются для каждого сопла в таблице в соответствии с соглашением об ориентации инжектора, за исключением того, что осевое расстояние в этих файлах представляет собой координату z.При моделировании этих форсунок имейте в виду, что фактическая поверхность форсунки не отображается идеально в этих файлах stl из-за артефактов измерений, как обсуждалось Kastengren, 2012. В настоящее время предпринимаются усилия по созданию более точных файлов поверхности. Идеализированная шестигранная сетка также была создана для сопла 675.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.