Пьезоэлектрическая форсунка, устройство, принцип работы

• Дизель сервис
>
• О компании
>
• Статьи
>
• Пьезоэлектрическая форсунка

Пьезофорсунка – самое совершенное устройство впрыска топлива, устанавливаемое на дизельные двигатели с системой Common rail в настоящее время. 

Преимуществом пьезофорсунок является быстрота их срабатывания – до 4х раз быстрей обычных электромагнитных инжекторов, и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного такта, а также гораздо более точная дозировка впрыскиваемого топлива.

Все эти преимущества стали возможны благодаря использованию обратного пьезоэффекта в управлении форсункой, основанного на изменении размера пьезокристалла под действием напряжения.

Информация из Википедии: Пьезоэлектрический эффект — эффект возникновения поляризации диэлектрика под действием механических напряжений (прямой пьезоэлектрический эффект). Существует и обратный пьезоэлектрический эффект — возникновение механических деформаций под действием электрического поля. При прямом пьезоэффекте деформация пьезоэлектрического образца приводит к возникновению электрического напряжения между поверхностями деформируемого твердого тела, при обратном пьезоэффекте приложение напряжения к телу вызывает его деформацию.

Конструкция пьезоэлектрической форсунки схематично показана на рисунке:

1.            игла распылителя

2.            огнеупорная шайба

3.            пружина иглы распылителя

4.            блок дросселей

5.            переключающий клапан

6.            пружина клапана

7.            поршень клапана

8.            поршень толкателя

9.            пьезоэлемент

10.          канал обратки

11.           микрофильтр

12.          электрический разъем форсунки

13.          канал подачи топлива

 

 

 

 

 

 

Как и в обыкновенной CR форсунке, пьезоэлектрической форсунке используется гидравлический принцип: В закрытом состоянии инжектора – игла остается посаженой на седло, за счет высокого давления. При поступлении с ЭБУ (блока управления) электрического сигнала на пьезоэлемент – увеличивается его длинна, открывая переключающий клапан. Топливо начинает сливаться в обратку – давление выше иглы падает и игла, под давлением в нижней части поднимается, производя впрыск дизельного топлива.

Количество впрыскиваемого топлива определяется двумя факторами: длительностью управляющего сигнала на пьезоэлемент и давлением топлива в рампе создаваемого наосом и регулируемого дозирующим клапаном.

В самое ближайшее время в 2015 году, в BOSCH Дизель Сервисах «БЕЛАВТОДИЗЕЛЬ.РУ», будет доступна возможность диагностики и восстановления пьезофорсунок BOSCH.

Устройство форсунок Вosch Сommon Rail

Устройство форсунки Вosch Сommon Rail

19.08.2020   |   Author: Бош Дизель Сервис   |   No comments   |   Categories: Запчасти Bosch

Технология Common Rail стала лидером дизельного мира больше десяти лет назад. Легковые автомобили на дизельном двигателе, выпускаются практически каждым концерном по производству транспортных средств. Ключевым элементом высокой производительности мотора являются форсунки CR. Инновационное устройство форсунки обеспечивает более ровную и тихую работу мотора, уменьшает расход топлива, отличается эффективным КПД. Несмотря на безупречные преимущества топливной системы, она может выходить из строя, достигать своего износа.
Как и любая деталь механизма, форсунки в неисправном состоянии приводят к ухудшению производительности двигателя. Поэтому каждый автовладелец авто на дизеле должен знать особенности устройства форсунок Common Rail и варианты их ремонта.

Техническая конфигурация форсунок

Компания Bosch является лидером по производству форсунок. Выпускаемые устройства характеризуются доскональной технической конфигурацией и простотой конструкции. Исправно расположенные в магистрали устройства отвечают за правильную работу всей топливной системы. Небольшие по размеру подузлы выполняют главную функцию – дозировка подачи топлива в цилиндр. Скопление загрязнений, использование топлива низкого качества и неправильная эксплуатация авто могут привести к неисправностям деталей.
Визуально форсунка имеет вид небольшой запчасти. На самом деле ее формируют более 30 элементов. Основными функциональными узлами форсунок Common Rail выступают:

1. Электромагнит.
2. Мультипликаторы.
3. Распылитель.

Более мелкие детали – пружинки, шайбы, прокладки, дроссель и прочие. В общей комплектации основным элементом управления устройства выступает электромагнит, которому поступает сигнал от электронного блока управления. В нерабочем состоянии клапаны закрыты. При возникновении давления дизельного топлива начинается одновременное действие на обоих концах иглы распылителя. Таким образом форсунка находиться в закрытом виде до нужного момента. Когда сигнал поступает на соленоид, тогда открывается шариковый клапан и начинается падение давления в мультипликаторе. Разница в давлении на иглу провоцирует открытие распылителя и распыление топлива. Тогда подача тока прекращается, то клапан вновь приходит в закрытое состояние и впрыск останавливается.

Изменение режима работы форсунок

В электромагнитных форсунках Bosch Common Rail могут возникать поломки. Причинами этого становиться:

• повреждение распылителя;
• повреждение мультипликатора или корпуса;
• износ гидропровода;
• замыкание электромагнита.

Исходя из высокого качества и особенностей устройства форсунок, производитель разработал детальную инструкцию по демонтажу и установке устройства. В этой работе необходима аккуратность, точность ювелира и владение навыками по обслуживанию данной системы. Правильное выполнение каждого этапа работы восстановит работоспособность форсунок. В обычной автомастерской можно сразу готовиться к неудачному результату по замене и ремонту деталей.
Дело в том, что обслуживать такие топливные системы могут только те специалисты, которые проходили практику на базе завода производителя. Заказать ремонт форсунок Common Rail бренда Bosch можно только в сертифицированном сервисном центре. Современная материальная база, новейшее оборудование, лучшие инструменты и команда опытных специалистов своего профиля гарантируют высокое качество работы. Проверка форсунок на стендах, поэтапный осмотр каждого элемента системы не позволят упустить даже незначительную ошибку в работе дизельного двигателя. А для водителя – это уверенность в безопасном управлении и надлежащей мощности авто.

Comments for this post are closed.

Различия между форсунками HEUI и форсунками Common Rail

3 ноября 2021 г.

Дизельные топливные системы требуют точного распыления топлива для надежного и равномерного сгорания. Вот где на помощь приходят инжекторные системы.

Эти системы высокого давления направляют регулярные потоки топлива в двигатель, чтобы поддерживать работу вашего автомобиля.

Существует три основных концепции проектирования систем впрыска дизельного топлива: 

1. Механические топливные форсунки (MFI): Эта система старой школы работает без компьютерного управления, срабатывая, когда давление в системе достигает своего максимума. Обычные механические форсунки включают старые серии Cummins, а также Navistar.
2. Гидравлические электронные насос-форсунки (HEUI): Эта управляемая компьютером система состоит из комбинированного насоса и форсунки для каждого цилиндра двигателя. Он использует высокое давление для подачи точных порций топлива в двигатель. В основном вы найдете системы HEUI в старых форсунках Ford Powerstroke.
3. Форсунки Common Rail: Эта компьютеризированная система состоит из нескольких форсунок, соединенных с одной топливной магистралью, известной как магистраль. Каждая форсунка срабатывает в разных точках, чтобы подавать постоянный поток топлива в двигатель. В новых инжекторных системах Ford Powerstroke и Cummins используются Common Rail.

Механическая однократная система основана на давлении форсунки и механическом выпуске, в то время как более поздние двухфазные системы, такие как форсунки HEUI и Common Rail, просто позволяют активировать впрыскивающий насос для создания давления внутри форсунки, что поднимает обратный клапан. и открывает поток топлива под давлением для распыления.

Что такое топливные форсунки HEUI?

За этим последовала система впрыска с гидравлическим электронным блоком (HEUI), одна из первых разработок, которая произвела революцию в бесшумном дизельном двигателе с чистым горением. В отличие от более ранней конструкции однократной форсунки, системы HEUI используют гидравлическое давление, управляемое компьютером, для подачи на форсунку масла под высоким давлением. Это нарастающее давление вызовет срабатывание форсунки, высвобождая топливо.

С добавлением электронного управления система HEUI повысила точность циклов форсунок. Компьютер топливной системы контролирует весь рабочий цикл, обеспечивая гораздо более точное время для впрыска и дозирования топлива. Кроме того, система HEUI имеет более высокое давление впрыска, чем предыдущая двухступенчатая конструкция впрыска.

По словам Шейна Мэтта из L and M Fuel Injection Service Inc. в Лафайете, штат Луизиана, использование системы с компьютерным управлением позволяет форсунке распылять топливо более одного раза за цикл сгорания.

Старые дизельные форсунки механически впрыскивали топливо в верхнюю часть поршня до достижения верхней мертвой точки (ВМТ) на коленчатом валу. Текущие типы форсунок распыляют небольшой ход впрыска непосредственно перед тем, как коленчатый вал достигает ВМТ. За этим начальным тактом следует остальная часть топлива при достижении ВМТ. Крутящий момент, возникающий в этом процессе, давит на поршень. Оптимальное усилие сохраняется и сгорает при опускании коленчатого вала.

Мэтт утверждает, что система обеспечивает гораздо больший крутящий момент и более тихий двигатель, потому что она не вызывает один большой взрыв перед ВМТ. Это более плавное и эффективное сгорание, поскольку большая часть сгорания происходит во время хода вниз, что создает дополнительный крутящий момент.

И точно так же, как HEUI заменила механическую систему наддува, система впрыска Common Rail теперь находится в процессе замены системы HEUI, обычно используемой в более старых двигателях Powerstroke и DT466E International.

HEUI в сравнении с топливными форсунками Common Rail

В системе форсунок Common Rail одна линия или рампа топлива под давлением питает несколько форсунок, которые срабатывают в разное время. Насос высокого давления подает в линию давление до 35 000 фунтов. Затем компьютер определяет количество топлива для распыления и время для распыления. Каждая форсунка может распылять до пяти порций тонкого распыления за цикл сгорания.

Этот тип системы управляет двумя пилотными форсунками, одной основной форсункой и двумя постфорсунками, что означает, что в дополнение к впрыску перед ВМТ система Common Rail может пульсировать еще четыре раза во время прохождения поршня вниз. Эти дополнительные распылители обеспечивают больший крутящий момент, чем HEUI или механическая система.

«При надлежащем впуске воздуха система Common Rail обеспечивает гораздо более эффективное горение с почти 100% воспламенением», — говорит Мэтт.

Пьезоэлектричество в форсунках

Некоторые новые системы Common Rail, такие как Powerstroke 6.4L и 6.7L, используют пьезоэлектричество, что позволяет им работать с более высокой скоростью, чем HEUI или механические системы. Термин «пьезоэлектричество», который буквально переводится как «электричество давления», относится к электричеству, проходящему через кристаллы под высоким давлением.

Вы видели пьезоэлектричество в действии, если когда-либо видели, как кто-то хрустит леденцами в темноте. Измельчение кристаллов сахара в леденце высвобождает содержащуюся в них энергию, производя электрические искры. То же самое происходит и в топливных форсунках, но кристаллы остаются неповрежденными, поэтому они вибрируют вперед и назад, позволяя электрическому току проходить через них.

Пьезоэлектрические форсунки Common-Rail

также работают тише, чем их предшественники HEUI, с увеличенной мощностью и крутящим моментом.

Как обслуживать топливные форсунки

По мере развития форсунок увеличиваются технические характеристики конструкции, более сложные компоненты и более высокие допуски, а также непереносимость загрязненного топлива. Мэтт говорит, что большинство опасностей для форсунок, с которыми он сталкивается в своей ремонтной службе, связаны с грязным, малосмазывающим или разбавленным топливом. Поскольку дизельное топливо естественным образом содержит смазочные соединения, оно действует как единственная смазка для всей топливной системы. По этой причине дизельные топливные системы не могут работать с загрязненным топливом или топливом с низкой смазывающей способностью.

Агентство по охране окружающей среды (EPA) регулирует содержание серы в дизельном топливе. В то время как более низкий уровень серы приводит к более чистому топливу с более высокими эксплуатационными характеристиками, он также снижает его смазывающую способность.

Это происходит потому, что в процессе очистки, называемом гидрообработкой, сера заменяется водородом, очень реакционноспособным веществом. Добавленный водород вступает в реакцию с соединениями в топливе, лишая его смазывающих свойств и создавая «сухой» продукт, напоминающий керосин или реактивное топливо.

Загрязняющие вещества также могут попадать в топливо при транспортировке и хранении на заправочных станциях. Загрязненное топливо может засорить ваши фильтры и, если его не остановить, может привести к частичному или катастрофическому отказу двигателя.

Мэтт советует выполнять надлежащие процедуры обслуживания, такие как регулярная замена топливного фильтра и присадок, чтобы избежать преждевременного износа топливной системы.

«Пренебрежение топливным фильтром может нанести ущерб топливной системе, а присадки помогают повысить смазывающую способность, что действительно продлевает срок службы топливных систем. Например, на протяжении многих лет топливные системы наших клиентов, добросовестно использующих присадки Hot Shot’s Secret, находятся в первозданном состоянии после более длительного, чем обычно, срока службы», — говорит Мэтт. «Обычно мы видим их здесь с протечками вместо изношенных твердых деталей. С другой стороны, у нас есть те, которые используют топливо прямо из насоса без присадок, и часто они появляются здесь раньше, чем должны».

Мэтт также утверждает, что многие из его клиентов, использующих присадки, отмечают дополнительную экономическую выгоду благодаря повышенному цетановому числу и «горючести» топлива. Кроме того, присадки содержат чистящие вещества, поддерживающие состояние и функциональность наконечников форсунок.

«Мы заметили заметное увеличение срока службы двигателя на 25 % при правильном использовании присадок, — говорит Мэтт.

Доверьтесь секрету Hot Shot для улучшения производительности инжектора

Если у вас возникли проблемы с дизельной топливной системой вашего автомобиля, мы можем помочь. Вы можете использовать наш инструмент «Диагностика вашего дизельного двигателя», чтобы понять, что может быть причиной проблемы, или купить на нашем сайте продукты для экономии двигателя, такие как присадки к маслу и топливу.

Объяснение топливной форсунки Common Rail

Введение

Для всех двигателей внутреннего сгорания (IC) требуется метод хранения и подачи топлива в двигатель. Топливо хранится удаленно от двигателя, а циркуляционный насос используется для подачи и возврата топлива в/из двигателя.

Резервуар для хранения топлива и циркуляционный насос

Поскольку во многих двигателях используются топливные форсунки , которые представляют собой прецизионные компоненты с чрезвычайно жесткими допусками и очень маленькими отверстиями для впрыска, топливо, подаваемое в двигатель, должно быть очень чистый и без загрязнений.

Топливная форсунка

Поэтому топливная система должна не только подавать топливо, но и обеспечивать его чистоту. Обычно это достигается с помощью серии встроенных фильтров . Обычно топливо фильтруется один раз вне двигателя, а затем топливо проходит по крайней мере через еще один фильтр внутри двигателя (обычно расположенный в топливопроводе у каждой топливной форсунки).

Топливный фильтр

Дизельные двигатели

В дизельном двигателе , топливная система гораздо больше, чем топливная система на простом бензолино . Одна цель состоит в том, чтобы поставлять топливо для запуска двигателя; другой должен действовать как охлаждающая жидкость для форсунок. Для достижения этой второй цели дизельное топливо постоянно течет через топливную систему двигателя с расходом, намного превышающим расход, необходимый для простой работы двигателя. Избыточное топливо направляется обратно к топливному насосу или в бак для хранения топлива в зависимости от применения.

Совет 1: Топливо проходит через отверстия форсунки и испаряется в виде крошечных капель при попадании в камеру сгорания. Испаренное топливо образует идеальную топливно-воздушную смесь и обеспечивает более быстрое и эффективное сгорание.

Совет 2: Топливный фильтр следует периодически менять, так как со временем он может засориться. Забитый топливный фильтр вызовет ограничение потока в топливопроводе и может привести к тому, что двигателю не хватит топлива. Обратитесь к руководству по техническому обслуживанию вашего двигателя, чтобы найти правильный интервал обслуживания (обычно указывается в месяцах, часах работы двигателя или пробеге в км/милях).

 

Система впрыска топлива Common Rail

Система впрыска топлива Common Rail используется в традиционных дизельных двигателях, а также в бензиновых двигателях, особенно в автомобильной промышленности. Внедрение системы впрыска топлива Common Rail для бензиновых/бензиновых двигателей является относительно новой тенденцией (последние 10-15 лет).

 

Технология Common Rail позволяет сделать время впрыска топлива более точным по сравнению с традиционным механическим впрыском. Для того, чтобы функционировать, необходимо зарядить топливную магистраль до очень высокое давление (>1000 бар) затем используйте электромагнитные клапаны для открытия/закрытия подачи топлива к каждой форсунке; также возможно использовать гидравлический контур для управления срабатыванием топливной форсунки. Топливо подается в общий коллектор перед впрыском, отсюда и название «common rail».

Электромагнитный клапан

 

Компоненты 3D-модели

Эта 3D-модель показывает все основные компоненты, связанные с типичной топливной форсункой Common Rail, включая:

• Линия возврата топлива (обратная линия утечки)
• Электрическое соединение
• Топливный патрубок высокого давления
• Инжекторный клапан
• Электромагнитный клапан/привод
• Поршень клапана
• Пружина сопла
• Упорная деталь
• Игла клапана

 

Дополнительные ресурсы

https://www.