Какие бывают топливные дизельные форсунки

06 июля 2018 Категория: Полезная информация.

Топливные форсунки — один из главных элементов системы питания дизельного двигателя. С течением времени, конструкция и принцип работы форсунок неоднократно менялись, у каждого нового поколения появлялись свои особенности. Рассмотрим основные типы форсунок, которые встречаются в топливной системе дизельных ДВС.

Форсунки обеспечивают прямую подачу топлива в камеры сгорания и его равномерное распределение по стенкам. Распыление топлива происходит через специальные сопла (распылитель форсунки). Сопла формируют строго заданный топливный факел, в результате чего топливо и воздух смешиваются эффективнее, а смесь сгорает лучше.

Основное отличие форсунок для бензиновых и дизельных систем заключается в рабочем давлении топливной магистрали. Так, если бензонасос создает давление в 1-2 атмосферы в бензиновых двигателях, то топливный насос высокого давления (ТНВД) нагнетает дизтопливо до отметки в несколько сотен атмосфер.

Выделяют несколько типов дизельных форсунок, в зависимости от принципа их работы и особенностей конструкции:

• механические
• электромагнитные
• пьезоэлектрические
• насос-форсунки

Механические форсунки

Имеют самую простую и надежную конструкцию и длительный стаж применения в автомобилестроении (несколько десятилетий). Принцип работы механической форсунки: клапан ее открывается, как только достигнуто необходимое давление.

Корпус форсунки оканчивается соплом и подпружинной иглой. В опущенном состоянии игла закрывает доступ топлива к соплу. Как только давление поднимается благодаря работе ТНВД, игла приподнимается, топливо поступает на распылитель для последующего впрыска. С падением давления, игла снова опускается, перекрывая доступ топлива к распылителю форсунки.

Такое простое конструктивное решение: корпус, распылитель, игла плюс пружина —  позволяет применять механические форсунки на самых простых моделях дизельных ДВС.

Но вследствие ужесточающихся с каждым годом требований к экономичности и экологичности дизелей, производители были вынуждены искать новые решения, ведь механические форсунки не обеспечивают достаточно контроля над смешиванием топливной смеси.

Электромагнитные форсунки

Речь идет о форсунке, в которой солярка подается в цилиндры посредством опускания и поднимания иглы, но управляется она не пружиной, а с помощью специального элекромагнитного клапана, который регулируется электронным блоком управления двигателя. Следовательно, без соответствующего сигнала топливо не попадет в распылитель.

То есть дозирование топлива, начало его впрыска и длительность подачи определяется ЭБУ двигателя. Необходимые параметры определяются частотой вращения коленвала, режимом работы мотора, температурой ДВС и другими важными параметрами.

При этом в системе Common Rail за один цикл электромеханическая форсунка способна подавать топливо посредством нескольких впрысков (до 7 раз). Такая дозированная и точная подача горючего в цилиндр способствует его лучшему распределению по стенкам камеры сгорания и более полноценной переработке.

Таким образом, за счет управления процессом впрыска под контролем ЭБУ, конструкторам удалось существенно увеличить мощность дизельного двигателя, сделать его более экономичным и экологичным. С появлением электромагнитных форсунок связана и более культурная (не такая шумная, как раньше) работа дизеля, и даже повышение его общего ресурса. 

Пьезоэлектрические форсунки

Самое современное изобретение в категории современных дизельных моторов с системой прямого впрыска топлива в цилиндры. Принцип работы пьезоэлектрических форсунок фактически дублирует электромагнитные форсунки, но вместо электрического магнита клапан, регулирующий впрыск горючего, приводит пьезоэлектрический кристалл.

Дело в том, что отдельные кристаллы способны менять свою форму под действием электрического заряда. При конструировании пьезоэлектрических форсунок был учтен этот принцип. В результате появилось устройство, где кристалл удлинялся под действием электричества, что и приводит в действие запорные механизмы форсунки.

Основное преимущества пьезоэлектрических форсунок — скорость срабатывания клапана. Это позволило совершать многократный впрыск за один цикл подачи горючего в цилиндр (до девяти раз!). В результате качество смеси дизтоплива и воздуха улучшается, мощность и эффективность работы дизельного ДВС увеличиваются.

К основному недостатку относят высокую стоимость пьезоэлектрических форсунок. Они крайне чувствительны к качеству топлива, не поддаются ремонту и восстановлению, а их замена обходится владельцу в круглую сумму.

Насос — форсунки

Насос-форсунка это не отдельный вид форсунки, а целая отдельная система подачи топлива в дизельном ДВС. Особенность такой системы — отсутствие ТНВД. Высокое давление впрыска обеспечивают сами дизельные насос-форсунки.

Принцип их работы заключается в следующем: насос низкого давления подает горючее на форсунку, а затем собственная плунжерная пара форсунки от прямого воздействия кулачков распредвала нагнетает необходимое для впрыска давление. В итоге качество распыления топлива в камере улучшается.

Электрический клапан в устройстве насос-форсунки обеспечивает возможность дозированного впрыска, топливо можно подавать в цилиндр за два впрыска.

К другим преимуществам насос-форсунок можно отнести исключение из системы питания дизеля такого узла, как ТНВД, что облегчает конструкцию и уменьшает габариты самого двигателя. Мотор с насос-форсунками работает мягче и экономичнее, а содержание выхлопа максимально экологично.

Главным недостаткам системы насос-форсунок считается прямая зависимость давления впрыска от частоты вращения коленвала. Кроме того, насос-форсунки очень требовательны к качеству топлива и моторного масла. Ремонтировать и заменять их обходится очень дорого, поэтому на сегодняшний день многие автопроизводители отказываются от насос-форсунок в пользу классической схемы «ТНВД + форсунки».

• Особенности и виды форсунок Bosch, Delphie, Denso мы рассматривали здесь.

Если вы в поиске качественных запчастей для своего дизельного двигателя, проверьте наш каталог

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ

 

Форсунка топливная дизель.

Виды форсунок. Принцип действия, строение и диагностические мероприятия в Санкт-Петербурге.

Форсунки дизельные.

Принцип действия, строение и диагностические мероприятия.

Форсуночный элемент, такой как форсунка топливная дизель, является деталью с прецизионными составляющими частями и предназначена она для выполнения впрыска топливной смеси в камеру сгорания цилиндров силовой установки при заданном давлении и в нужный момент времени. Такие дизельные форсунки получили распространение среди многих автомобилей и грузовой техники.

Виды дизельных форсунок.

• механическая.

Форсунка топливная дизель — это классическая версия элементов подачи топлива. Состоят они из корпусной части, штуцеров, соединяющихся с напорным и обратным трубопроводом, пружинного механизма с клапаном, плунжерной пары и распылительной части.
Технологический процесс.
Дизельная топливная жидкость подается насосом высокого давления к детали впрыска. Усилие пружинного устройства отвечает определенному показателю сжатия горючего вещества. При достижении этого показателя плунжерная игла перемещается и выполняется распыление топлива в рабочую камеру цилиндра мотора.

• электрогидравлические инжекторы с управляющим магнитным клапаном;

Конструкция состоит с подвода высокой степени сжатия топливной жидкости и обратного канала, корпуса, пружинных частей, толкателя, клапанного элемента с магнитным управлением, подвода электрического питания, игольчатого устройства и распылителя.

Алгоритм функционирования.
Выполняется нагнетание дизельного вещества к форсунке дизельного двигателя. В этот момент игла прижата к посадочному месту давлением горючего. Электронный блок подает напряжение к магнитному клапану. Далее происходит его открытие и слив вещества в камеру подготовки впрыска. Показатель сжатия при этом снижается, и плунжерная игла поднимается и в этот момент проводится подача смеси в цилиндр моторного комплекса;

• пьезоэлектрические механизмы питания;

Конструктивной особенностью является наличие в составе пьезового элемента, управляющего впрыском. При подаче электрического питания эта деталь имеет свойство изменять свою длину, в результате при увеличении стержня происходит воздействие на толкатель с клапаном. Далее топливный материал проходит к распылителю, и за счет разницы показателей сжатия происходит подъем игольчатой части. В итоге выполняется подача вещества в цилиндры моторной установки;

• насос – форсунка дизельная;

Находят применение на специальной технике. По конструкционному исполнению дизельные насос форсунки бывают разнесенного и не разнесенного типа. Приводной момент они получают непосредственно от распределительного вала двигателя. Разнесенные детали состоят из двух частей, соединенных между собой трубопроводом. Первый механизм осуществляет подачу топлива в рабочую камеру, второе устройство получает привод и производит сжатие дизельного вещества.

Электрогидравлический и пьезоэлектрический виды инжекторных элементов применяются в современной топливной системе CommonRail, являющейся дополнительным агрегатом, размещенным между топливным насосом и форсуночными деталями.

Представляет собой топливную рампу, аккумулирует и поддерживает постоянно высокий показатель давления.

Положительные стороны дизельных форсуночных деталей.

• точное дозирование впрыскиваемой топливной жидкости;
• экономный расход горючей смеси;
• легкий пусковой процесс силовой установки вне зависимости от погоды и времени года;
• выгодные мощностные характеристики;
• стабильная динамика разгона;
• пониженный уровень шума и вибрационных явлений;
• емкий эксплуатационный ресурс.

Форсунка дизельного двигателя: возможные дефекты и их обнаружение.

• неисправное функционирование распылительной головки;
• сбои рабочих параметров форсунки дизельного двигателя;
• выход из строя клапанного механизма;
• забивание распылительных отверстий продуктами неполноценного горения топлива.

В такой ситуации топливная смесь сгорает не полностью, данная работа двигателя является неэффективной и нестабильной.

Появляются некоторые дергания моторного отсека. Наблюдается спад тяговых показателей. Электронная аппаратура показывает ошибки по причине обедненной воздушно-топливной смеси. Запуск силовой установки происходит с задержками и трудностями.

При возникновении подобных ситуаций нужно обратиться к профессионалам сервисного предприятия. Самостоятельными усилиями невозможно узнать точную проблему некорректного функционирования мотора. Для проведения диагностических операций необходимы условия и материально-техническое оснащение. Чтобы проделывать простые разборочно-сборочные манипуляции необходимо иметь специализированные приспособления, комплекс инструментов и навыки в данной области.Рекомендуется не предпринимать никаких любительских вмешательств, такие действия способны привести к дорогостоящим восстановительным работам.

Профильные мастера сервисных организаций выполняют полный спектр услуг по обслуживанию и ремонтным работам дизельных форсунок.

Перечень операций, выполняющие специалисты автосервиса.

  

• полное диагностирование элементов питания моторного агрегата с применением современных  образцов технологического оборудования;
• установка и настройка номинальных параметров с применением специальных стендов;
• промывочные и очистительные мероприятия. Широко используется оборудование для ультразвуковой обработки деталей;
• ремонтные манипуляции любой сложности.

Следует тщательно планировать и регулярно проводить сервисные осмотры и проверки дизельных элементов питания для возрастания эксплуатационного ресурса и безотказного функционирования.

Типы систем впрыска дизельного топлива

Ричард Роу

дизельное специальное изображение от longtall_chris с сайта Fotolia.com

Дизели были одними из первых двигателей, получивших систему впрыска топлива. Хотя многие люди считают дизельные двигатели не более чем аграрными двигателями, тот факт, что они часто используются в промышленных условиях в течение нескольких часов подряд, означает, что стоимость и общественное мнение отходят на второй план по сравнению с эффективностью, долговечностью и экономичностью.

Корпус дроссельной заслонки впрыска

Впрыск корпуса дроссельной заслонки (TBI) очень похож на карбюратор; на самом деле настолько похожи, что многие блоки впрыска дроссельной заслонки были фактически адаптированы из газовых карбюраторов. TBI отличается от карбюратора тем, что в нем используется одна или несколько направленных вниз форсунок для подачи топлива в двигатель под давлением, а не для всасывания его вакуумом двигателя. TBI довольно редко встречается в современных дизельных двигателях, в первую очередь потому, что он плохо работает с турбонаддувом и потому, что на момент его разработки уже были варианты получше.

Многоточечный впрыск

В некоторых промышленных дизельных двигателях используется многоточечный впрыск топлива (MPI), аналогичный тому, который используется в большинстве автомобилей. В системах MPI используется одиночный или двойной топливный насос для питания топливных форсунок, установленных во впускном отверстии двигателя. Форсунки впрыскивают топливо во впускные клапаны двигателя через впускное отверстие. Эта конструкция довольно редко встречается на дизелях, в первую очередь потому, что она была разработана после механического прямого впрыска, используемого в большинстве дизелей, и не дает реальных преимуществ для двигателей с воспламенением от сжатия.

Прямой впрыск

Прямой впрыск используется в дизельных двигателях с 1950-х годов. В этих системах используется мощный объемный топливный насос для подачи дизельного топлива через форсунки, установленные непосредственно в цилиндре. Эти форсунки располагаются примерно там, где должна быть свеча зажигания на газовом двигателе, и хорошо работают с дизельными двигателями, потому что они могут подавать огромное количество топлива в камеру сгорания как раз в тот момент, когда поршень достигает своего максимального сжатия. Это делает процесс горения намного быстрее, тише и мощнее, чем в противном случае.

Одним из интересных компонентов, отличающих непосредственный впрыск от других типов, является топливный насос. Насос прямого впрыска почти идентичен по форме и функциям крошечному четырехтактному двигателю, но пропускает жидкое дизельное топливо вместо воздуха и топлива. Эти насосы «объемного действия» развивают очень высокое и стабильное давление топлива, необходимое для впрыска топлива против силы сжатия поднимающегося поршня. Без поршневого насоса воздух над поднимающимся поршнем преодолевал бы давление топлива и выталкивал воздух назад в топливную магистраль.

Система впрыска Common Rail

Система впрыска Common Rail (CRI) представляет собой комбинацию прямого и многоточечного впрыска. Как и многоточечный впрыск, CRI использует общую топливную рампу (резервуар) для питания нескольких топливных форсунок, но эти форсунки установлены внутри цилиндроподобного прямого впрыска. Эта конструкция дает инженерам возможность контролировать количество впрыскиваемого топлива и момент впрыска топлива с помощью компьютера, что невозможно для традиционного механического прямого впрыска, который полагается только на синхронизацию насоса форсунки для регулирования подачи топлива. Секрет успеха CDI заключается в его единственном мощном топливном насосе, который может создавать давление в (очень толстой) топливной рампе до более чем 23 000 фунтов на квадратный дюйм.

Ссылки

• SwedeSpeed: система впрыска Common Rail
• Chevy Thunder: система впрыска дроссельной заслонки

Автор биографии

Ричард Роу профессионально пишет с 2007 года, специализируясь на автомобильной тематике. Работал трактористом и механиком, такелажником на заводе пожарных машин, автогонщиком и строителем. Роу изучал инженерное дело, философию и американскую литературу в Общественном колледже Центральной Флориды.

Еще статьи

4 типа систем впрыска дизельного топлива

Система впрыска дизельного топлива является сердцем дизельного двигателя. Он состоит из ТНВД, топливопровода высокого давления, форсунки, подкачивающего насоса и топливного фильтра. Эта система нагнетает и впрыскивает топливо, нагнетая его в воздух, сжатый до высокого давления. Он служит для подачи топлива, регулировки его количества, регулировки момента впрыска и распыления самого топлива.

 

В этой статье мы рассмотрим четыре типа систем впрыска дизельного топлива. Читайте ниже, чтобы узнать, что вам нужно для вашего дизельного двигателя.

 

Непосредственный впрыск

В этом типе впрыска используется мощный объемный топливный насос. Он прокачивает дизельное топливо через форсунки, установленные в цилиндре. Эта система хорошо работает с дизельным двигателем , так как производит огромное количество топлива в камеру сгорания. Следовательно, процесс горения становится быстрее, тише и мощнее.

Одним из основных аспектов прямого впрыска является топливный насос. Этот насос формирует и функционирует как небольшой четырехтактный двигатель. Однако вместо воздуха и топлива он пропускает жидкое дизельное топливо. Насос объемного типа обеспечивает высокое, но стабильное давление топлива. Такое давление требуется для впрыска топлива против силы сжатия поднимающегося поршня.

 

Впрыск в корпус дроссельной заслонки (TBI)

Этот тип впрыска работает как карбюратор, на котором было построено множество блоков TBI. Их отличие заключается в том, что в TBI используется набор форсунок, обращенных вниз, для подачи топлива в двигатель под давлением.

Современные дизельные двигатели не часто имеют TBI, поскольку уже есть гораздо лучшие альтернативы. Кроме того, он плохо работает с турбонаддувом, что является одним из его недостатков.

 

Многоточечный впрыск

Этот тип впрыска аналогичен тем, которые используются в автомобилях, и в нем используются один или два топливных насоса для обеспечения топливных форсунок. Эти форсунки установлены во впускном отверстии двигателя. Что происходит, так это то, что форсунки впрыскивают топливо во впускные клапаны двигателя через впускное отверстие.

Поскольку система многоточечного впрыска разработана после механического непосредственного впрыска, она редко используется на большинстве типов дизельных двигателей. В целом, это не дает никаких реальных преимуществ для двигателей с воспламенением от сжатия.

 

Система впрыска Common Rail (CRI)

Этот тип впрыска представляет собой как прямой впрыск, так и многоточечный впрыск одновременно.