Как проверить форсунки дизельного двигателя
Самостоятельно определить вышедшую из строя форсунку можно даже в гаражных условиях.
Стук в цилиндре
Если один из цилиндров явно стучит, отключаем по очереди форсунки, чтобы определить дефектную. Для этого приотпускаем штуцеры трубопроводов (обычно ключ 16–17 мм). Если при отключении одного из цилиндров стук прекращается, значит он неисправен.
Проблема может быть как в самом двигателе, так и в форсунке. Если игла распылителя зависла в открытом положении, то топливо подается в цилиндр очень рано и воспламеняется прежде, чем нужно. Энергия горения обрушивается на быстро поднимающейся навстречу поршень, и он проходит верхнюю мертвую точку с жестким ударом.
Троит двигатель
Если движок троит, значит один цилиндр не работает, чтобы его выявить:
- Отключаем топливоподачу к форсункам по очереди.
- Находим нерабочий цилиндр — тот, который не прореагировал на отключение.
- Снимаем и проверяем форсунку на стенде.
Стенд для проверки форсунки представляет собой систему, состоящую из:
- емкости для жидкости;
- плунжерной пары;
- манометра;
- трубопровода;
- ручки, которой он приводится в действие.
Нехитрое приспособление помещено в корпус, который привинчивается к верстаку. Все оборудование вполне доступно, такой стенд реально установить в гараже даже для дизелиста-любителя.
Как проверить деталь при помощи стенда:
- Форсунка имеет два отверстия: подвод топлива и отвод утечки в сливную систему (так называемую «обратку»). Штуцер трубопровода высокого давления привинчиваем одним концом к выходному отверстию стенда, другим — к подводящему отверстию инжектора.
- На обратку тоже установим любую подходящую трубочку для отвода топлива самотеком в стороннюю емкость.
- В расходный резервуар зальем смесь дизельного топлива с маслом или чистую солярку. Направим сопла распылителя в приемную емкость (для этого подойдет банка из-под омывающей жидкости).
- Начнем нагнетание, при достижении необходимого давления произойдет впрыск.
Принцип работы дизельных форсунок и частые неисправности
Начнем с того, что большинство форсунок для дизеля (за исключением насос-форсунок и систем Cоmmon Rail) устроены и работают по схожему принципу. Это значит, что их ремонт также предполагает похожие действия. Для лучшего понимания начнем с принципов работы.
Подача топлива на форсунки в дизелях реализована посредством его нагнетания под высоким давлением. Такое давление на каждую форсунку создает:
- топливный насос высокого давления ТНВД;
- насос-форсунки сами сжимают и впрыскивают топливо;
- в системах Cоmmon Rail давление топлива поддерживается постоянно в специальном «аккумуляторе» высокого давления;
Теперь давайте рассмотрим работу наиболее распространенной системы питания с обычным ТНВД. Если просто, такой насос имеет механический привод и вращается от двигателя. Вращение шкива ТНВД позволяет плунжерным парам в устройстве насоса сильно сжимать дизельное топливо и выдавать давление около 300 кг/см². Затем происходит распределение дизтоплива на форсунки, что соответствует тактам работы двигателя.
Топливо поступает от насоса по магистралям высокого давления к форсунке, установленной на каждом цилиндре, после чего проходит через отдельный канал и оказывается внутри дизельной форсунки (в полости распылителя). Внутри распылителя конструктивным элементом является специальная конусная игла. Такая игла форсунки снизу притирается к седлу с очень большой точностью. Сверху иглу прижимает пружина. Указанная пружина давит на иглу через отдельную шайбу.
Шайба может иметь разную толщину, что определяет степень давления пружины на иглу. По этой причине шайбу называют регулировочной, так как от давления пружины будет зависеть и давление топлива, от которого сработает игла форсунки.
Срабатывание иглы происходит в результате того, что внутри форсунки накапливается нагнетаемое ТНВД топливо. Если иначе, когда горючее доходит до конуса иглы, дальнейший проход солярки становится невозможным, так как канал перекрыт иглой, плотно прижимаемой к седлу усилием пружины.
Однако ТНВД продолжает работать и нагнетать топливо, происходит рост давления, которое в определенный момент становится сильнее давления пружины. В результате игла приподнимается, горючее проходит в пространство между седлом и конусом иглы, попадает под высоким давлением в отверстия распылителя и далее происходит впрыск распыленного топливного заряда.
Время впрыска зависит от того, когда давление топлива внутри форсунки понизится до такой степени, чтобы пружина снова прижала иглу к седлу. Получается, канал для выхода топлива перекрывается, давление снова начнет расти и процесс повторяется.
Синхронная работа всего механизма предполагает точный впрыск топлива в цилиндре, в котором поршень приближается к ВМТ. Следующий впрыск в этом цилиндре в заданный момент будет возможен только при условии того, что игла закроется своевременно, то есть сразу после того, как давление топлива упадет.
|
|
Неисправности, которые могут привести к проблемам закрытия иглы после впрыска, не позволяют растущему давлению топлива снова открыть иглу строго в момент приближения поршня в ВМТ. В результате момент впрыска нарушается, дизельный двигатель начинает троить, функционировать с перебоями и т.д. |
Например, если впрыск произойдет раньше, процесс сгорания топлива в цилиндре нарушается, дизель громко и жестко работает. Более того, значительно усиливается износ не только ДВС, но и проблемной форсунки.
Дело в том, что через неплотно закрытое седло происходит прорыв газов, механизм разрушается, подвергается сильному загрязнению от скопления нагара. На начальном этапе нагар удаляют путем промывки форсунок дизельного двигателя, то есть без ремонта.
При этом важно понимать, что нагарообразование является не причиной, а только результатом неполадок внутри самой форсунки. Другими словами, необходимо решать проблему точного срабатывания иглы, усилия пружины и эффективного перекрытия седла
Топливоподача Common Rail
Ее сегодня относят к самой эффективной для подачи горючего в моторы, работающие на солярке. Ее появление датируется 1997 годом, которая через несколько лет стала очень распространенной. Common Rail или аккумуляторная топливная система теперь стоит почти на всех дизельных двигателях. Устройство дизельной форсунки здесь несколько иное. По сравнению с другими, данная система обеспечивает значительную экономию горючего, повышенную экологическую безопасность, бесшумность, но основное – создает большее давление топливоподачи перед форсунками.
Принципиально отличает схему Common Rail от других то, что порядок получения большего напора и подача горючего разделенахронологически. Дизтопливо из емкости к системе подается подкачивающей помпой. Оно в фильтрах осветляется, оставляя примеси и прочие загрязнения на фильтр-элементах.
По низконапорным магистралям горючее попадает в механический ТНВД, закачивающий горючее в рампу, где топливо накапливается до впрыскивания к/с. В этой схеме напор горючего не связан с текущим режимом работы мотора.
На основе данных, выдаваемых датчиками на ЭБУ мотора, определяется доза, которую должен закачать насос внутрь топливной рампы. Это происходит путем открытия дозировочного клапана, после чего горючее попадает в рампу. В аккумуляторе оно имеет заданное давление, которое поддерживается регулятором.
После подачи в рампу необходимого объема топлива, ЭБУ выдает импульс для открытия инжекторов согласно работе мотора. Пока длится один цикл процесса, такая система осуществляет впрыск в три этапа:
- предварительный (с его помощью повышается температура в к/с, что способствует быстрому процессу самовоспламенения). Их количество связано с режимом работы мотора: для без нагрузочного режима их может быть два, промежуточного – один, при максимуме мощности – ни одного;
- основной (непосредственное обеспечение функционирования мотора);
- дополнительный (им подогреваются газы, что способствует более полному выгоранию углерода и уменьшает вредные вещества в выхлопе).
Common Rail может дробить фазу подачи на 7-9 порций, а величина напора может достигать 300 МПа. Такие возможности позволяют увеличить цикловой объем впрыскиваемого в к/с цилиндров топлива, что незамедлительно ведет к повышению мощности автомобилей с дизельными двигателями.
Для этой системы питания требуются дизельные форсунки типа электрогидравлических и пьезоэлектрических. Управление первых происходит с помощью электромагнитных клапанов, а вторых – пьезокристаллов, что существенно повышает их быстродействие в работе.
Системе Common Rail требуется только высококачественное топливо, поскольку в них применяются сложно устроенные форсунки, собранные из высокоточных узлов и деталей. Причем требуется их полная герметичность. Если по каким-либо причинам положение клапана окажется открытым, давление в рампе упадет, и топливоподача прекратится.
Принцип работы насоса-форсунки
Поступление и распределение топливно-воздушной смеси устройством происходит в 3 этапа:
Предварительный этап
Обеспечивает равномерное сгорание топливно-воздушной смеси. Он даёт возможность бесперебойного поступления топлива в необходимом количестве для работы мотора в различных режимах.
Механическое усилие, передаваемое кулачком распределительного вала на коромысло, влечёт плунжер вниз. Топливная смесь перемещается по каналам форсунки. На следующем этапе поступление ТВС (топливно-воздушной смеси) временно останавливается.
Это приводит к образованию высокого давления в замкнутом пространстве. В идеальном варианте оно должно доходить до 13Мпа. Давление заставляет иглу, преодолевая сопротивление, оказываемое пружиной выполнить предварительную подачу ТВС.
Заключительный этап предварительного впрыска прекращается на открытии входного клапана. После поступления топлива в магистраль давление снижается.
Основной этап
Начало этапа стартует с момента опускания плунжера. После закрытия клапана давление ТВС начинает стремительно увеличиваться и достигает потолка в 30Мпа.
Игла при достижении рабочего давления поднимается и выполняет главный впрыск топлива в камеру сгорания. Наибольший объём ТВС направляемый в камеру сгорания достигается на пределе мощности работы мотора. Расход топлива в этом случае значительно увеличивается,если сравнивать с обычным ритмом работы силового агрегата.
Ремонт или покупка новой детали?
Сегодня большая часть дизельных форсунок производится четырьмя фирмами: Siemens, Bosch, а также Denso и Delphi. Конечно, у них есть конкуренты, но все же именно эта четверка занимает большую часть рынка. По этой причине на многих, если не большинстве, автомобилях стоят форсунки именно этих производителей
Почему это так важно? Дело в том, что топливная аппаратура далеко не всех производителей поддается ремонту. Давайте разберемся:
- Bosch Common Rail. Одна из самых распространенных на данный момент форсунок. Ее можно отреставрировать без особых проблем. Чаще всего выходит из строя мультипликатор, седло, шток. Последний элемент не подлежит реставрации. При ремонте форсунки распылитель или меняют, или чистят ультразвуком;
- Denso Common Rail. Японские форсунки все чаще устанавливают на европейские автомобили. По качеству они значительно превосходят аналоги из своей ценовой категории. Форсунки практически не поддаются ремонту. Во-первых, на них мало запчастей. Во-вторых, со сборкой и разборкой детали справится лишь толковый мастер с большим опытом – в форсунке очень много мелких деталей и для ее разборки нужно специальные ключи;
- Delphi Common Rail. В этих форсунках нередко выходит из строя клапан, чуть реже – распылитель. И то, и то иногда можно найти в специализированных магазинах, но зачастую приходится заказывать в сети. После чистки и замены деталей автолюбитель получает новую форсунку в старом корпусе. Это обойдется вдвое дешевле покупки полностью новой детали;
- Пьезоэлектрические форсунки. Наибольший опыт в создании форсунок нового поколения сегодня имеют Bosch и Siemens. Форсунки с пьезо-кристаллами все чаще устанавливают на новые модели авто европейских концернов. Как правило, в них выходит из гидроаккумулятор. Чуть реже ломается клапан и заклинивает распылитель. Ремонтировать пьезоэлектрические форсунки легко (банальное «разобрал, поменял, собрал»), но запчасти для ремонта редко бывают в продаже.
Обращайте внимание на фирму-производителя форсунок. Если это Bosch, то деталь почти наверняка можно отремонтировать
Это дешевле, чем покупка новой форсунки. Ремонт детали от Delphi еще дешевле, но в подавляющем большинстве случаев сопряжен с ожиданием поставки запчастей. Если же на автомобиле стоит отработавшая свое форсунка Denso, то ее лучше выбросить и искать замену. Различные форсунки с пометкой Piezo приходится менять на новые, но в ближайшем времени стоит ожидать того, что запчасти для них начнут появляться в магазинах.
Что такое форсунка
Это устройство, которое предназначено для точной дозировки и распыления под давлением жидкостей, реже порошков и газов. Наибольшее применение они получили в современных двигателях внутреннего сгорания, где для выполнения экологических норм требуется строго дозированная подача распыленного горючего. Мелкодисперсные капли бензина, солярки, сжиженного газа или мазута лучше перемешиваются с воздухом, чем струя, что приводит к более полному сгоранию топливно-воздушной смеси. Увеличивается мощность, улучшается экономичность двигателя внутреннего сгорания. Существенно уменьшаются выбросы токсичных отработанных газов.
История изобретения и совершенствования
Первую в мире форсунку предложил русский изобретатель Александр Иванович Шпаковский. Случилось это в 1864 году. Изделие было создано для распыления порошка, но из-за несовершенства конструкции распространения не получило. Более удачным оказался опыт российского и советского инженера Владимира Григорьевича Шухова, в 1880 году предложившего устройство, работающее с жидким топливом.
Его прибор, который использовался для распыления мазута, благодаря простой конструкции и технологичности, получил широкое применение. В некоторых отраслях техники форсунки Шухова применялись до середины XX века. Все современные конструкции основаны на принципах, заложенных этим конструктором.
Толчок к массовому применению инжекторов дало изобретение Рудольфом Дизелем двигателя с воспламенением от сжатия, названного в его честь дизелем. В первом двигателе сжатый воздух перемешался с угольной пылью, выступавший в качестве горючего материала.
Дизель столкнулся с трудностями в точной дозировке смеси. Решить их удалось, заменив угольную пыль керосином и применив форсунки. С этого момента началось усиленное совершенствование систем впрыска топлива. Первым на этом пути оказался Роберт Бош, который предложил несколько типов впрыскивающих устройств, а главное, сумел соединить форсунки с насосом высокого давления. Этот принцип и лежит в основе современных систем впрыска топлива, когда распыленное горючее впрыскивается в двигатель необходимыми порциями при давлении, превышающим атмосферное.
В дальнейшем инжекторы полностью вытеснили карбюраторы на бензиновых моторах. Дизели получили высокоточные приборы, распыляющие топливо под давлением несколько сотен, а то и тысяч атмосфер. Такие форсунки выдерживают до миллиарда циклов впрыска, изготавливаются с микронными допусками, высокое быстродействие обеспечивает длительность импульса до десятитысячной доли секунды.
Конструкция насос-форсунки
Конструкционно насос-форсунка состоит из плунжера, управляющего клапана, запорного и обратного поршней, обратного клапана и иглы распылителя.
Плунжер отвечает за создание давление — именно он крепится к кулачкам распредвала и от них получает энергию для поступательного движения. Возврат в исходную позицию осуществляет плунжерная пружина.
Управляющий клапан регулирует впрыск топлива, а его основным элементом является игла. Сигналы клапану отправляет ЭБУ автомобиля, который полностью управляет работой двигателя.
У форсунки тоже есть пружина, которая прижимает распылитель к седлу в момент впрыска топлива. Пружина сжимается за счет давления топлива. Корректную работу системы обеспечивают запорный поршень и обратный клапан. В нужный момент через иглу распылителя в камеру сгорания под высоким давлением попадает топливо.
Как работает насос-форсунка
В начале процесса работы двигателя кулачковый механизм распредвала инициирует движение коромысла и плунжера вместе с ним. Топливо течет по каналам форсунки. Отсечка топлива осуществляется закрытием клапана. Когда давление топлива в форсунке составляет 13 МПа — подпружиненная игла распылителя занимает верхнее положение, начиная первичный впрыск горючего.
Первичный впрыск топлива инициируется управляющим клапаном. Давление падает по мере увеличения потока топлива по питающей магистрали. Предварительных впрыска может быть два — это определяется режимом работы мотора. Далее плунжер продолжает идти вниз. Закрытие клапана повышает рабочее давление в камере сгорания до 30 МПа. После чего происходит следующий ход иглы распылителя, совершая впрыск основной порции топлива в магистраль.
Количество топлива для каждого впрыска регулируется давлением. После нагнетания до уровня около 220 МПа подача топлива становится наиболее интенсивной, а мощность мотора выходит на пиковые значения. Завершает подачу основной порции топлива открытие клапана. Давление топлива в системе понижается, а игла распылителя закрывается.
Инжектор
Инжектор (Inject–вдувать, впрыскивать) – это по сути форсунка, то есть устройство распыления топлива или составлющая инжекторной системы, подающей топливо методом впрыска в двигателях внутреннего сгорания. Инжектором еще называют всю систему впрыска.
Инжектор включает в себя несколько форсунок, установленных под каждым цилиндром. Они объединены с помощью топливной рампы, соединенной с бензонасосом.
Работу системы контролируют датчики и передают сведения в электронный блок управления, регулирующий открытое и закрытое положение форсунок. Цикличное наполнение в цилиндрах контролирует датчик массового наполнения. Он следит за расходом воздуха и в соответствии с этим рассчитывает наполнение цилиндра. Датчик, контролирующий температуру охлаждающей жидкости следит за включением электровентилятора и подачей топлива.
Типы систем впрыска разделяют в зависимости от места подачи горючего и числа сопел:
- Одноточечные или моновпрыск.
- Многоточечные или распределенные.
- Прямые или непосредственные.
Одноточечный(центральный) впрыск обеспечивает одной форсункой все цилиндры. Многоточечный, когда к каждому цилиндру подведена своя форсунка. При непосредственном типе горючее через форсунки попадает прямо в цилиндры.
Самым простым считается одноточечный впрыск, потому что имеет мало электроники, но и менее эффективный.
Многоточечная система осуществляет более мощный впрыск. Самая экономичная и сложная система. Установка такой системы повышает производительность двигателя на 10%. Основные ее преимущества в автоматической настройке и точном наполнении цилиндров. Двигатель разгоняется благодаря этому гораздо быстрее. Близкое расположение впускных клапанов уменьшает потери на оседание и подача топлива осуществляется рационально.
Диагностика поломки
Выявив симптомы неисправности форсунок необходимо провести их диагностику. Наиболее тщательная проверка проводится при помощи диагностического стенда. С его помощью можно уловить даже наименьшее отклонение в работе системы впрыска.
При отсутствии диагностического стенда можно определить неисправную форсунку следующим методом. Требуется запустить двигатель и довести обороты коленвала до такого значения, при котором отчетливо будет слышна нестабильность работы мотора. После этого требуется поочередно отсоединять форсунки от топливной магистрали. Двигатель будет менять звук работы. При отключении неисправного элемента топливной системы работа мотора не поменяется. Главным недостатком такого способа является невозможность точно определить причину, вызвавшую нарушения в системе впрыска.
Предыдущий способ был предназначен для обнаружения неисправности без снятия форсунок с двигателя, поэтому на точность определения неисправности влияет исправность всех остальных систем автомобиля. Так, например, некачественная свеча зажигания может привести к неправильному определению неисправной форсунки. Для устранения неточностей возможно сравнение работы форсунки с контрольным образцом.
Равномерность факела неисправной и контрольной форсунок
Виды форсунок
Форсунки различаются в зависимости от способа осуществления впрыска топлива. Давайте рассмотрим основные виды форсунок
- Электромагнитные форсунки;
- Электрогидравлические форсунки;
- Пьезоэлектрические форсунки.
Устройство электромагнитной форсунки
1 — сетчатый фильтр; 2 — электрический разъем; 3 – пружина; 4 — обмотка возбуждения; 5 — якорь электромагнита; 6 — корпус форсунки; 7 — игла форсунки; 8 – уплотнение; 9 — сопло форсунки.
Электромагнитная форсунка нашла свое применение на бензиновых двигателях, в том числе оборудованных системой непосредственного впрыска. Электромагнитной форсунка имеет простую конструкцию, которая включает электромагнитный клапан с иглой и соплом.
Как работает электромагнитная форсунка
Работа электромагнитной форсунки осуществляется в соответствии с заложенным алгоритмом в электронный блок управления. Электронный блок в определенный момент подает напряжение на обмотку возбуждения клапана. Вследствие этого создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло форсунки, после чего производится впрыск топлива. Когда напряжение исчезает, пружина возвращает иглу форсунки обратно на седло.
Устройство электрогидравлической форсунки
1 — сопло форсунки; 2 – пружина; 3 — камера управления; 4 — сливной дроссель; 5 — якорь электромагнита; 6 — сливной канал; 7 — электрический разъем; 8 — обмотка возбуждения; 9 — штуцер подвода топлива; 10 — впускной дроссель; 11 – поршень; 12 — игла форсунки.
Электрогидравлическая форсунка применяется на дизельных двигателях. Электрогидравлическая форсунка включает электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.
Как работает электрогидравлическая форсунка
Работа электрогидравлической форсунки основана на использовании давления топлива при впрыске. В обычном положении электромагнитный клапан закрыт и игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Давление топлива на иглу меньше давления на поршень, благодаря этому впрыск топлива не происходит.
Когда электронный блок управления дает команду на электромагнитный клапан, открывается сливной дроссель. Топливо вытекает из камеры управления через сливной дроссель в сливную магистраль. Впускной дроссель препятствует выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали, вследствие чего давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу форсунки не изменяется. Игла форсунки поднимается и происходит впрыск топлива.
Устройство пьезоэлектрической форсунки
1 — игла форсунки; 2 – уплотнение; 3 — пружина иглы; 4 — блок дросселей; 5 — переключающий клапан; 6 — пружина клапана; 7 — поршень клапана; 8 — поршень толкателя; 9 – пьезоэлектрический элемент; 10 — сливной канал; 11 — сетчатый фильтр; 12 — электрический разъем; 13 — нагнетательный канал.
Пьезофорсунка(пьезоэлектрическая форсунка) является самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива в современных автомобилях. Форсунка применяется на дизельных двигателях с системой впрыска Common Rail. Основные преимущества пьезоэлектрической форсунки в точности дозировки и быстроте срабатывания. Благодаря этому пьезофорсунка обеспечивает многократный впрыск на протяжении одного рабочего цикла.
Как работает пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка)
Работа пьезофорсунки основана на изменении длины пьезокристалла при подачи напряжения. Пьезоэлектрическая форсунка состоит из: корпуса, пьезоэлемента, толкателя, переключающего клапана и иглы.
Пьезофорсунка работает по гидравлическому принципу. В обычном положении игла прижата к седлу силой высокого давления топлива. Электронный блок подает электрический сигнал на пьезоэлемент и его длина увеличивается, воздействуя на поршень толкателя, открывает переключающий клапан и топливо поступает в сливную магистраль. Давление над иглой падает, и за счет давления в нижней части игла поднимается, что приводит к впрыску топлива. Количество впрыскиваемого топлива зависит от длительности воздействия на пьезоэлемент и давления топлива в топливной рампе.
Устройство и принцип работы
Конструктивно, форсунка включает в себя следующие элементы:
Плунжер – создаёт давление топлива. Его движение происходит при вращении кулачков рапредвала, а обратное движение – при помощи пружины плунжера.
Клапан управления – регулирует впрыск топлива в двигатель. Клапаны бывают электромагнитные и пьезоэлектрические. Основной элемент клапана управления – это игла клапана.
Запорный поршень – реализует поддержку давления топлива на иглу распылителя при необходимости.
Обратный клапан – также поддерживает давление топлива на иглу распылителя.
Игла распылителя – непосредственно обеспечивает впрыск топливной смеси в камеру возгорания.
Пружина форсунки – с её помощью игла распылителя «садится» на седло. Силу пружины поддерживает давление топлива.
Форсунки управляются с помощью системы управления двигателем на основе сигналов от датчиков инжекторной системы.
Топливная форсунка способствует правильному приготовлению воздушно-топливной смеси, для чего в процессе впрыска существует три фазы:
Предварительный впрыск – необходим, чтобы смесь при основном впрыске сгорала плавно. Сгорание небольшого количества топлива повышает давление и температуру в камере, что помогает ускорить воспламенение топлива при основном впрыске.
Основной впрыск – эта фаза обеспечивает качественное приготовление смеси при разных режимах работы двигателя. Высокое давление, достигающееся на этой фазе, помогает получить однородную горючую смесь. А полное сгорание уменьшает выброс вредных веществ и увеличивает мощность двигателя.
Дополнительный впрыск – нужен для очистки сажевого фильтра. На этой фазе давление резко падает, а игла возвращается на начальную позицию. Это предотвращает поступление топлива в камеру с плохим распылом и под низким давлением.
Рассмотрим этапы процесса работы топливной форсунки.
Кулачок распредвала передвигает плунжер форсунки вниз.
Топливо течёт в каналы форсунки.
Рекомендуем: Тормозной суппорт: типы, принцип работы, неисправности, ремонт
Происходит закрытие клапана и отсечка топлива, начинает нагнетаться давление.
Когда давление достигает 13 МПа, то игла поднимается и при этом осуществляется предварительный впрыск горючей смеси. Может быть 1-2 предварительных впрыска, что зависит от режима работы.
Клапан открывается и предварительный впрыск заканчивается, а топливо переходит в питающую магистраль, и его давление снижается.
Клапан закрывается и давление снова начинает возрастать.
Когда давление достигнет 30 Мпа, игла распылителя поднимется, преодолевая силу пружины, и производит основной впрыск топлива. Чем больше давление, тем больше топлива сожмётся и больше поступит в камеру. Максимальное давление – 220 МПа. Оно обеспечивает самую высокую мощность двигателя.
Клапан открывается, и основной впрыск завершается, при этом снижается давление, и закрывается игла распыления.
При дальнейшем передвижении плунжера вниз, происходит дополнительный впрыск топлива. Обычно осуществляется два дополнительных впрыска.
Основные характеристики форсунок:
Динамический диапазон работы – характеризует минимальное время впрыска топлива.Время открытия / закрытия форсунки – характеризует время, которое необходимо для открытия / закрытия форсунки.
Угол распыла – характеризует, под каким углом осуществляется распыление топливной смеси.
Дальнобойность факела топлива – характеризует процесс распыления.Мелкость распыления и распределения топлива в факеле – характеризует качество приготовления горючей смеси и работы самой форсунки.
Система впрыска насос форсунками
Использование насос-форсунок для организации подачи топлива в дизельном двигателе позволяет увеличить его мощность, понизить расход топлива, количество вредных выбросов и уровень шума.
В топливной системе такого типа каждому цилиндру двигателя соответствует отдельная форсунка. Запуск насос-форсунки производится следующим образом: распределительный вал передает усилие специальным кулачкам, которые в свою очередь через коромысло прикладывают его к самой форсунке.
В устройство насос-форсунки входят следующие элементы:
плунжер;клапан управляющий;поршень запорный;клапан обратный;игла распылителя.
На схеме показана конструкция насос-форсунки с клапаном электромагнитного типа. Цифрами отмечены следующие элементы:
1 — винт с шаровой головкой; 2 — плунжер; 3 — пружина плунжерная; 4 — игла электромагнитного клапана; 5 — клапан электромагнитный; 6 — сливная топливная магистраль; 7 — клапан обратный; 8 — питающая топливная магистраль; 9 — пружина распылителя; 10 — поршень запорный; 11 — игла распылителя; 12 — головка блока цилиндров; 13 — прокладка термоизоляционная; 14 — кольца уплотнительные; 15 — камера высокого давления; 16 — кулачок приводной; 17 — коромысло.
Давление топлива в форсунке создает плунжер, поступательное движение которого обеспечивается вращением кулачков распредвала, а возвратное – плунжерной пружиной.
Управляющий клапан отвечает за впрыск топлива. По типу привода клапан бывает пьезоэлектический или электромагнитный. Клапан на пьезоэлементе был создан для замены электромагнитного и, по сравнению с последним, является более быстродействующим. Главный элемент конструкции клапана – это игла клапана.
Пружина форсунки служит для посадки иглы распыления на седло. Усилие пружины может поддерживаться давлением топлива с помощью обратного клапана и запорного поршня.
Игла распылителя обеспечивает прямой впрыск топливной смеси в камеру сгорания.
Работа всех насос-форсунками регулируется блоком управления двигателя, который, анализируя сигналы различных датчиков, посылает управляющие сигналы на клапаны насос-форсунок.
Принцип работы насос-форсунки
Процесс впрыска горючего в насос-форсунке для обеспечения эффективного и оптимального формирования топливно-воздушной смеси разделен на три фазы: предварительного, основного и дополнительного впрыска.
Предварительный впрыск используется для обеспечения непрерывности сгорания смеси во время основного впрыска, который, в свою очередь, должен обеспечивать подачу качественной вмеси в любом режиме работы мотора. Дополнительный впрыск применяется для восстановления сажевого фильтра, то есть его очистки от накопившихся продуктов сгорания.
Описать принцип работы насос-форсунки можно следующим образом. Усилие, передаваемое через коромысло кулачком распределительного вала на плунжер, толкает его вниз. Топливо начинает поступать по питающим каналам форсунки. Закрываясь, клапан отсекает подачу топлива. Давление в системе возрастает и при достижении значения 13 МПа, достаточного для преодоления иглой распылителя усилия пружины, она поднимается и производится предварительный впрыск.
Фаза предварительного впрыска завершается с открытием клапана. Топливная смесь перетекает в питающую магистраль и давление горючего снижается. Обычно производится один или два, в зависимости от выбранного режима работы мотора, предварительных впрыска.
Дальнейшее опускание плунжера открывает фазу основного впрыска. При этом клапан вновь закрывается, и давление топлива возрастает. По достижении отметки 30 МПа игла снова поднимается, преодолевая давление топлива и усилие пружины, и производится основной впрыск.
С повышением давления сжимается большее количество топлива, а значит, в камеру сгорания мотора впрыскивается больше питающей смеси. Наибольший объем впрыска достигается при давлении 220 МПа, что соответствует максимальной отдаче мощности двигателя.
Последующее открытие клапана завершает фазу основного впрыска. Давление топливной смеси снижается, и игла распылителя опускается. Дополнительный впрыск осуществляется при дальнейшем опускании плунжера и протекает по процедуре, аналогичной основному впрыску. В этой фазе обычно выполняется два цикла впрыска топлива.
