Из этой статьи вы сможете узнать об истории появления и развития дизельных форсунок, их конструкции и особенностях работы, их плюсах и минусах.
Насос-форсунка дизельных двигателей
Форсункой очень часто называют инжектор, назначение которого – подача и дозирование топлива в камеры сгорания. Для систем подачи топлива новых моделей автомобилей в основу их конструкции заложено использование форсунок.
Сегодня дизельные двигатели становятся мощнее, дешевле, а их выбросы чище. Для поддержания этих нормальных показателей необходимо, чтобы в цилиндрах автомобиля образовывалась хорошая топливная смесь. Вот почему системы впрыска топлива должны быть высокоэффективными.
Топливо должно быть точно дозировано, распылено до мельчайших фракций и подано в рабочие цилиндры в определенное время. Таким высоким требованиям могут соответствовать форсунки для дизельных двигателей. Даже Р. Дизель когда-то хотел совместить топливный насос и форсунку в едином механизме.
Благодаря этому пересоединению можно было отказаться от использования топливопровода высокого давления. После этого давление впрыска значительно возрастет.
История развития
Применение технологии прямого впрыска началось с авиационной промышленности в третьем десятилетии прошлого века. Где-то лет через 20 эти системы стали использовать в двигателях спортивных автомобилей. В 1954 году немецкий концерн Mercedes-Benz запустил серийное производство автомобилей с механизированной системой непосредственного впрыска топлива. Его создал другой немецкий производитель электроники, Bosch.
Примерно в то же время американские изобретатели тестировали систему непосредственного впрыска топлива на некоторых Понтиаках, а также на Шевроле. Разработан Рочестером в 1957 году. Попытка не дала вполне удовлетворительных результатов. Система оказалась неустойчивой и очень сложной. Спустя десяток лет получилось создать систему с электронным управлением.
Топливо к форсункам подавалось электронасосом. Этот насос создавал стабильное давление через одинаковые промежутки времени. 1973 год ознаменовался созданием системы непосредственной подачи топлива, в конструкцию которой входили электронасос и регулирующий распределитель. Потом получилось создать систему впрыска, управляемую «умной» электроникой.
В начале второй половины XIX века нарастала угроза экологической катастрофы. В то время двигатели были большими и мощными. Мало кто думал об экономии. Для достижения большей резвости двигателя очень часто оборудование тюнинговали высокообогащенными смесями.
Это вызвало увеличение расхода топлива и выброс в атмосферу очень вредных выхлопных газов. Со временем все больше ученых и разработчиков стали обращать внимание на вопросы экологии и экономики. Одним из решений этих проблем стало изобретение форсунки и всей системы подачи топлива в камеры сгорания.
Спустя десятилетие инжектор стали активно устанавливать в системах подачи топлива. В эти годы начинается стадия топливного дефицита. В 1980-е годы внедрение и активная эксплуатация инжекторов продолжались в связи с ухудшением экологической обстановки. Добровольцы и правительственные программы стали участвовать в сохранении Матери-природы.
Устройство форсунки и принцип действия
Принцип работы форсунки в дизельных двигателях заключается в подаче топлива и распылении его под высоким давлением. Составные части дизельной форсунки: регулирующий клапан, запорный поршень, обратный клапан, плунжер, распылительная игла. Давление топлива в форсунках дизеля создается плунжером. Клапаны форсунок бывают:
- пьезоэлектрический;
- электромагнитный.
Основной деталью клапана является игла. Пьезоэлектрический отличается от электромагнитного улучшенным быстродействием.
В конструкции форсунки пружина способствует четкому размещению иглы на седле. Запорный поршень, а также обратный клапан способствуют регулированию давления топлива. В атомайзере ответственность за впрыск топлива в рабочие камеры ложится на иглу. Работой форсунок управляет система управления автомобилем.
Насос-форсунка представляет собой управляемый насос, который впрыскивает топливо в распылитель. Система подачи топлива совместно с насос-форсунками создает высокое давление и в нужный момент впрыскивает необходимое количество топлива. Каждый цилиндр имеет такую форсунку, поэтому нет необходимости в топливопроводах высокого давления.
Насос-форсунки расположены в головке блока цилиндров. Кулачки распределительного вала приводят в движение плунжер форсунки через коромысла. Форма кулачка выполнена таким образом, что достигается сильное опускание плунжера и его медленный подъем. Впрыск топлива возможен за счет подачи управляющего тока электронным блоком управления.
Конструкция форсунок дизельных двигателей в основном одинакова для разных типов и типов форсунок. Незначительные различия в конструкции определяют только их конкретный подвид, класс или использование.
На следующем изображении представлена схема устройства форсунки.
Горючая смесь
Хорошая смесь – залог полноценного и эффективного расхода топлива. Если есть отклонения по количеству топлива, давлению и времени подачи, это приведет к увеличению содержания вредных элементов в выхлопных газах, шуму двигателя и перерасходу топлива. Перед впрыском топлива предварительно впрыскивается небольшое количество топлива под низким давлением.
Это предварительное сгорание повышает температуру и давление в цилиндре. Высокий уровень давления способствует тонкому распылению топлива и появлению хорошей топливной смеси. При работе дизельного двигателя с форсункой также может быть дополнительный впрыск топлива для регенерации сажевого фильтра.
Для форсунок дизеля одним из важнейших показателей в процессе работы двигателя является время сдерживания самовоспламенения смеси.
Это время от впрыска до зажигания. Если в этот промежуток времени подается большая доза топлива, происходит сильное повышение давления и усиливается шум горения.
Наличие задержки между впрысками влияет на плавность повышения давления в цилиндрах. В конце впрыска необходимо резкое падение давления и возврат иглы распылителя назад. Поэтому плохо распыленное и низконапорное топливо не попадает в камеру. При этом наблюдается неполное сгорание смеси и повышается токсичность выхлопных газов.
Виды форсунок
Электрогидравлический дизельный инжектор имеет камеру управления, два дросселя (впускной и выпускной) и электромагнитный клапан. Основой работы такой форсунки является стабильное давление топлива во время подачи и в конце подачи топлива. В начале цикла на клапан не подается электрический ток, и он закрывается. Инъекционная игла плотно прижимается к седлу, поэтому инъекции не происходит.
При подаче электричества клапан активируется, подавая топливо. Дренажная заслонка открывается, и топливо из камеры управления направляется в сливную магистраль через эту же заслонку. Впускной дроссель управляет уравнением давления в камере и дренажной линии. Давление форсунок снижается, игла поднимается вверх, впрыскивая топливо.
Пьезоэлектрическая форсунка
На сегодняшний день этот тип форсунки считается наиболее эффективным механизмом впрыска топлива. В его конструкцию входят: толкатель, клапан, пьезоэлемент и игла. Работа устройства основана на гидравлическом давлении. Первоначально высокое давление плотно прижимает иглу к седлу. При подаче электричества пьезоэлектрический элемент растягивается, воздействуя на поршень.
Клапан открывается, направляя топливо в слив. Давление, действующее на иглу, уменьшается, а разница давлений на двух противоположных концах иглы поднимает ее, открывая отверстие и впрыскивая топливо.
Преимущества дизельных форсунок:
- Подача точной дозы топлива способствует экономии топлива;
- Количество вредных выбросов в воздух намного меньше за счет лучшего сгорания;
- Увеличивает мощность двигателя;
- Нечувствительность к непогоде при запуске двигателя.
Недостатки дизельных форсунок:
- Довольно сложная и хрупкая конструкция самих насадок;
- Используйте только качественное топливо;
- Дешевый ремонт.
Как проверить форсунки дизельного двигателя
На сегодняшний день проверка форсунок дизеля не только желательный процесс, но и необходимый, так как качество отечественного топлива на заправках может быть некачественным. Симптомы, указывающие на засорение форсунок, следующие:
- Увеличение расхода топлива;
- Мощность автомобиля уменьшилась;
- Затрудненный запуск двигателя.
Проверить форсунки можно самостоятельно, но лучше доверить профессионалам с соответствующим оборудованием.
