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.

Описание типов дизельных систем впрыска

Дизельные двигатели являются одними из самых эффективных двигателей на рынке. Ну, несколько факторов заставляют их лидировать в диаграммах эффективности использования топлива. Наоборот, дизельные двигатели тяжелые, но надежные, они менее мощные, но имеют отличные показатели крутящего момента. Кроме того, у этих дизельных пожирателей есть отдельный вентилятор. Имея это в виду, для тех, кто задается вопросом, как дизельный двигатель делает то, что он делает лучше всего, давайте посмотрим. В сегодняшней статье мы подробно рассмотрим, что стоит за впрыском дизельного топлива в этих длинноходных двигателях.

1,5 л дизель CRDi

Прежде чем начать, давайте кратко рассмотрим, что такое дизельный впрыск.

Система впрыска дизельного топлива

Дизельный двигатель Ford Figo

Прежде всего, будь то дизельный или бензиновый двигатель, большинство двигателей производят мощность за 4 такта. Такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и, наконец, такт выпуска.

• В случае дизельного двигателя это время между тактом сжатия и рабочим тактом, когда топливо впрыскивается в камеру сгорания.
• Говоря далее, в этих двигателях с высокой степенью сжатия в камеру сгорания впрыскивается только топливо.
• В отличие от бензинового двигателя, форсунки распыляют топливо под очень высоким давлением внутри дизельного двигателя. В зависимости от двигателя оно может варьироваться от 10 000 фунтов на квадратный дюйм до 30 000 фунтов на квадратный дюйм.

Забавный факт: В дизельных двигателях педаль газа регулирует количество дизельного топлива, распыляемого в камеру сгорания. Это означает, что нажатие на педаль газа увеличивает количество распыляемого топлива. И вот как мы можем разогнать автомобиль с дизельным двигателем.

Теперь основная цель системы впрыска — стехиометрическая подача топлива внутрь двигателя. Но то, как он подается, сильно влияет на эффективность и производительность двигателя.

Типы дизельного впрыска

Таким образом, автомобильная промышленность постоянно набирает обороты, делая двигатели более совершенными, мощными и эффективными. Часть заслуг также принадлежит топливу, здесь система впрыска дизельного топлива. Теперь, углубившись в мельчайшие детали, систему впрыска дизельного топлива можно разделить на 2 типа: прямой впрыск и непрямой впрыск.

Система непрямого впрыска

Система непрямого впрыска

В отличие от бензинового двигателя, дизельному двигателю не требуется свеча зажигания для воспламенения топливно-воздушной смеси. Поскольку дизельное топливо имеет более низкую температуру самовоспламенения, оно воспламеняется при повышении давления, что, в свою очередь, накаляет обстановку. Это означает, что температура внутри камеры сгорания повышается, воспламеняя топливо.

• В основном в системе непрямого впрыска форсунка распыляет топливо в отдельном отсеке, называемом форкамерой. А еще в этой форкамере смонтирована свеча накаливания, нагревающая участок при холодных пусках.
• Теперь дизельный инжектор внутри форкамеры впрыскивает топливо. Далее, из-за вихревого движения, вызванного движением поршня, нагретое дизельное топливо смешивается с воздухом, образуя заряд.
• Позже, когда поршень еще больше сжимает заряд, он воспламеняется из-за повышения давления и температуры.

Непосредственный впрыск (DI)

Непосредственный дизельный впрыск

Переходя к современным технологиям, именно непосредственный впрыск используется во многих автомобилях в наше время.

• Хорошо, почему это используется, спросите вы? Ну а форсунки распыляют дизельное топливо прямо внутри камеры сгорания.
• И нет, специальная свеча накаливания не требуется, так как охлаждающая поверхность цилиндра довольно мала.
• Позволяет лучше контролировать подачу топлива в двигатель. Из-за этого только воздух поступает в камеру через впускной клапан и обеспечивает лучшую воздушно-топливную смесь.
• И, наконец, эта хорошо перемешанная загрузка обеспечивает лучшее и более эффективное сгорание. Преимущество прямого впрыска заключается в лучшем тепловом КПД и улучшенных характеристиках холодного пуска.
• Говоря о давлении впрыска дизельного топлива, это топливный насос, который регулирует давление впрыска.

Связанный: 6 самых экономичных дизельных двигателей в Индии

Система прямого впрыска топлива Common Rail (CRDI)

Система впрыска дизельного топлива

Теперь типом прямого впрыска является система прямого впрыска Common Rail. Как и в DI, форсунки CRDI также распыляют дизельное топливо прямо в камеру сгорания. Кроме того, работа и время впрыска аналогичны системе DI.

• Отличие заключается в топливопроводах форсунок. В DI форсунки напрямую соединены с топливным насосом, который регулирует давление и количество дизельного топлива, впрыскиваемого в камеру.
• Наоборот, в CRDI все форсунки соединены общей рампой, которая получает поток топлива от топливного насоса.
• Это Common Rail, который регулирует давление и количество впрыскиваемого дизельного топлива. Преимущество CRDI в том, что здесь мы лучше контролируем закачку, чем в DI. Это означает, что двигатель работает более эффективно.

Hyundai входит в число компаний, использующих технологию CRDi в своих дизельных двигателях.

Читайте также: Производители автомобилей и их самые мощные дизельные двигатели служит для подачи топлива из бака в двигатель. Эта система специально разработана для максимальной производительности двигателя.

Что касается дизельных двигателей, вы, возможно, уже понимаете, что дизельный двигатель является двигателем с самовоспламенением. Это означает, что горение произойдет само по себе. Самовозгорание может возникнуть из-за нескольких факторов.

Самый доминирующий, т.к. топливо распыляется в камере с высоким давлением воздуха.

Давление воздуха в камере выше температуры вспышки дизельного топлива. Вот что заставляет топливо самовозгораться при распылении.

В предыдущей статье мы подробно говорили о системе впрыска дизельного топлива. Но есть еще меньше.

Сколько топливных систем в дизельном двигателе?

Мы обсудим это подробно.

В целом существует только два типа дизельных топливных систем: обычная и Common Rail. Но если мы посмотрим дальше, мы найдем несколько типов.

A. Вид со стороны инъекционного метода

Метод впрыска означает, как топливо впрыскивается в камеру сгорания. Существует два типа: прямой впрыск и непрямой впрыск

1. Система прямого впрыска

Система прямого впрыска – это метод впрыска топлива из топливопровода дизельного топлива непосредственно в камеру сгорания (камера сгорания расположена над поршнем).

Главной особенностью этой системы является то, что форсунка ведет непосредственно в камеру сгорания. Так что, как только топливо впрыскивается, топливо попадает прямо в камеру сгорания.

Еще одной особенностью является форма поверхности поршня, на поверхности поршня имеются углубления. Резервуар служит для распределения впрыскиваемого топлива, чтобы сгорание происходило более равномерно.

Преимущества

• Более простая конструкция
• Более высокая выходная мощность
• Более высокая тепловая эффективность
• Снижение выбросов
• Свеча накаливания не требуется

Недостатки

• Требуется высокое давление сжатия
• Нужен специальный инжектор (многоточечный инжектор)

Этот тип широко применяется для тяжелых транспортных средств, таких как 8-колесные (или более) грузовики, большегрузные машины.

2. Система непрямого впрыска

Непрямой впрыск (IDI) — это метод воспламенения путем распыления топлива, который осуществляется в специальном помещении, называемом камерой предварительного сгорания.

Основное отличие заключается в способе впрыска топлива системы прямого впрыска, которое распыляется непосредственно в камере сгорания. Но в IDI топливо распыляется в камеру предварительного сгорания, затем, после его сгорания, мощность расширения выходит в основную камеру сгорания для сжигания оставшегося воздуха в основной камере сгорания.

Но сегодня система IDI не применяется большинством производителей, так как процесс более длительный, этот тип имеет много недостатков по сравнению с системой DI.

Поэтому в последнее время автомобили IDI редко применяются к коммерческим автомобилям, будь то легкие или тяжелые автомобили.

B. Вид со стороны механизма впрыска

Механизм впрыска заключается в том, как подавать топливо из бака в форсунку. Существует три типа: роторная топливная система, индивидуальная топливная система и система Common Rail.

Разница заключается в используемом насосе высокого давления.

1. Роторная топливная система

img by Dieselnet.com

В роторных топливных системах используется распределительный или пластинчато-роторный насос.

Этот тип имеет один вал с одним плунжером. Хотя форсунок четыре, количество плунжеров остается одинарным.

Как это работает? этот плунжер расположен на валу насоса, который вращается. И каждый угол поворота имеет топливную бочку, которая, когда плунжер проходит через топливную бочку, впрыскивает топливо в одну форсунку.

Итак, если есть четыре форсунки, четыре топливных бака окружают вал насоса.

Преимущества
Не занимает много места, что делает его пригодным для автомобилей с ограниченным пространством.
Маленькие движущиеся части, чтобы вырабатываемая энергия была более эффективной.

Недостатки
Давление топлива слабое, что делает его менее подходящим для дизельных двигателей большой мощности.

2. Индивидуальная топливная система

Отдельные типы топливных систем имеют насос с индивидуальным рядным типом. Это означает, что количество плунжеров регулируется количеством форсунок.

Это связано с тем, что каждый плунжер будет обслуживать одну форсунку, так что если имеется четыре форсунки, четыре плунжера будут расположены в линию.

Как это работает? есть распределительный вал, где каждый кулачок будет нажимать на один поршень в нужное время. Когда поршень прижимается к кулачку, топливо распыляется.

Можно сказать, что количество кулачков равно количеству форсунок, а угол кулачка также регулируется в соответствии с опережением зажигания.

Основными преимуществами являются давление впрыска, которое может достигать 18 000 фунтов на квадратный дюйм. При таком давлении этот насос подходит для использования в обычных дизельных двигателях большой мощности.

3. Система Common Rail

Common Rail — это электронная схема управления дизельным топливом. Это означает, что в системе Common Rail вы найдете серию датчиков ECU-исполнительного устройства.

Это похоже на систему EFI на бензиновом двигателе, но все же есть отличия.

Первое отличие в топливном насосе. Система Common Rail, имеет два насоса. Первый насос предназначен для перекачки топлива из топливного бака в топливопровод, а второй — насос высокого давления для значительного повышения давления топлива.

Для насоса высокого давления он также отличается от двух вышеперечисленных типов. Насос, используемый в системе Common Rail, является непрерывным, что означает, что насос будет продолжать подавать топливо со стабильным давлением.

В то же время для управления впрыском топлива каждая форсунка будет управлять им по команде от ECU. В этом типе инжектор действует как водопроводный кран, который можно открывать и закрывать на определенное время.