Форсунки для двигателя: виды, устройство и принцип работы

Поскольку ваш автомобиль не получает достаточно топлива или его подача неравномерна, частота вращения на холостом ходу падает ниже оптимального уровня, что приводит к грубому или даже резкому холостому ходу. Если обороты упадут слишком низко, автомобиль фактически заглохнет.

Неисправная топливная форсунка приведет к тому, что соответствующий цилиндр не сможет воспламениться. Это означает, что во время движения двигатель будет вибрировать после попытки завершить каждый цикл без топлива.

Если в двигатель распыляется недостаточно топлива из-за засорения форсунки, двигатель будет пропускать зажигание во время движения. Ваш автомобиль будет пытаться разогнаться, или после нажатия на педаль произойдет провал. Знакомо? В любом случае, вам нужно решить проблему в ближайшее время, иначе двигатель будет подвержен перегреву или другим проблемам, которые возникают при нарушении правильной топливно-воздушной смеси.

Если двигатель не получает нужного количества топлива, необходимого для сгорания, он будет требовать от инжектора большего количества топлива. Это приводит к плохой экономии топлива из-за избытка топлива, которое, по мнению ЭБУ автомобиля, необходимо, но на самом деле в нем нет.

Если топливная форсунка распыляет слишком много топлива в цилиндр двигателя, то это вызовет всплеск в двигателе, в результате чего ваше ускорение будет намного медленнее. При движении вы заметите, что обороты двигателя будут заметно меняться при постоянной нагрузке, а не оставаться на постоянном уровне.

Самый очевидный признак проблемы — это когда на приборной панели загорается индикатор «Check Engine». Хотя это может означать многое, плохая топливная форсунка может быть одной из них.
Каждый раз, когда форсунка подает меньше топлива, чем необходимо (или больше в некоторых случаях), эффективность двигателя снижается и может вызвать срабатывание индикатора.

Форсунка двигателя внутреннего сгорания: виды форсунок и принцип работы — Autodromo

Форсунка или инжектор – важный механизм топливной системы, предназначенный для своевременной и дозированной подачи и впрыска топливной смеси в камеру сгорания ДВС. Топливными форсунками оснащаются современные инжекторные системы в большинстве дизельных и бензиновых двигателей.

Фото: clauretano (flickr.com/photos/clauretano/)

Содержание

Виды форсунок

По методу впрыска современные топливные форсунки делятся на три вида – электромагнитные, электрогидравлические и пьезоэлектрические.

Электромагнитные форсунки

Такой вид форсунок зачастую устанавливают в бензиновые двигатели. Подобные форсунки имеют простое и понятное устройство, состоящее, собственного говоря, из клапана электромагнитного типа, распылительной иглы и сопла.

Принцип работы электромагнитных форсунок также довольно прост. Подача напряжения на обмотку возбуждения клапана происходит строго в установленное время, в соответствии с заложенной программой.

Напряжение создает определенное магнитное поле, которое затягивает грузик с иглой из клапана, тем самым высвобождая сопло. Результатом всех действий является впрыск нужного количества топлива. По мере снижения напряжения, игла принимает исходное положение.

Электрогидравлические форсунки

Следующий вид форсунок применяется в дизелях, а также в двигателях с топливной системой Common Rail. Электрогидравлические форсунки в отличие от предыдущего вида имеют более сложное устройство, основными элементами которого являются дроссели (впускной и сливной), электромагнитный клапан и камера управления.

В основе работы такого типа форсунок лежит использование высокого давления топливной смеси как в момент впрыска, так и при его остановке. На начальном этапе электромагнитный клапан закрыт, а игла форсунки максимально прижата к своему седлу в камере управления. Прижимной силой является сила давления топлива, которая направлена на поршень, расположенный в камере управления.

Одновременно с этим с другой стороны топливо давит и на иглу, но поскольку площадь поршня заметно больше, чем площадь иглы, то в виду этой разницы сила давления на поршень больше, чем сила давления на иглу, которая плотно прижимается к седлу, перекрывая доступ топливу. В это время подача топлива не осуществляется.

Полученный сигнал от блока управления запускает клапан с одновременным открытием сливного дросселя. Происходит вытекание топлива из камеры управления в сливную магистраль. Дроссель впуска в это время препятствует тому, чтобы давление в камере сгорания и во впускной магистрали быстро выровнялось.

При этом, по мере снижения давления на поршень ослабевает его прижимное усилие, а поскольку давление на иглу не изменяется, то она поднимается, и в этот момент происходит впрыск топлива.

Пьезоэлектрические форсунки

Последний вид форсунок принято считать наиболее совершенным и перспективным среди всех описанных видов. Пьезофорсунки используются на дизельных ДВС с системой подачи топлива Common Rail. Конструктивно такие форсунки состоят из пьезоэлемента, толкателя, переключающего клапана, а также иглы.

Пьезофорсунки работают по принципу гидравлического механизма. Изначально игла размещается в седле при воздействии на нее высокого давления ТС. При поступлении электрического сигнала на пьезоэлемент, происходит его изменение в размере (его длина увеличивается), за счет чего пьезоэлемент буквально толкает поршень толкателя, который в свою очередь давит на поршень переключающего клапана.

Это приводит к открытию переключающего клапана, через него топливо устремляется в сливную магистраль, давление в верхней части иглы снижается и за счет не изменившегося давления снизу, игла поднимается. При подъеме иглы происходит впрыск топлива.

Основным преимуществом такого вида форсунок является их скорость срабатывания (до 4 раз быстрее, чем в клапанной системе), что позволяет обеспечить многократный впрыск за один рабочий цикл двигателя. При этом объем подаваемого топлива зависит от двух параметров – от продолжительности воздействия на пьезоэлемент, и от давления топлива в рампе.

И в завершении хотелось бы сказать несколько слов о том, какие же преимущества и недостатки имеются у топливных форсунок, если сравнивать их с карбюраторами.

Преимущества топливных форсунок:

• Экономия при расходе топлива благодаря точной системе дозирования;
• Минимальный уровень токсичности двигателей, оснащенных топливными форсунками;
• Возможность увеличения мощности силового механизма до 10%;
• Простота и легкость при запуске в любую погоду;
• Возможность улучшения динамических показателей любого автомобиля;
• Отсутствие необходимости в частой замене и чистке

Недостатки форсунок:

• Возможные сбои в работе или серьезные поломки в результате использования топлива низкого качества, которое губительно сказывается на чувствительном механизме форсунок.
• Высокая стоимость ремонта и замены форсунки в целом и отдельных ее элементов.

Схемы подготовлены по материалам Volkswagenag.com

Обзор топливных форсунок | Перкинс

Топливная система вашего двигателя Perkins является одним из его наиболее важных и сложных компонентов. Хотя мы делаем их максимально надежными, качество топлива, которое они используют, неизбежно может вызвать множество проблем. Важно, чтобы вы понимали, что это за проблемы и как обслуживать вашу топливную систему, чтобы избежать потенциальных проблем и получить максимальную производительность от вашего двигателя.

Топливные насосы высокого давления

подают топливо под высоким давлением в каждый цилиндр механических двигателей или в систему Common Rail

Серия 400 >

Серия 1000 >

Серия 1100 >

Просмотреть все топливные насосы

Топливоперекачивающие или подкачивающие насосы

подача топлива из бака в ТНВД через топливные фильтры

Серия 400 >

Серия 1000 >

Просмотреть все подъемные насосы

Топливные форсунки

представляют собой наконечник форсунки, заменяемый в некоторых системах, отличных от Common Rail

Серия 400 >

Серия 1000 >

Серия 1100 >

Просмотреть все топливные форсунки

Топливные форсунки

также известные как распылители, подают топливо в камеру сгорания

Серия 400 >

Серия 1000 >

Серия 1100 >

Просмотреть все топливные форсунки

«Изменение качества топлива может вызвать проблемы. Важно понимать эти проблемы и знать, как обслуживать топливную систему, чтобы избежать потенциальных проблем и добиться максимальной производительности двигателя».

Что такое впрыск топлива?

Топливные форсунки распыляют определенное количество распыленного топлива в камеру сгорания. Форсунки вашего двигателя специально подобраны таким образом, чтобы обеспечить наилучшее сочетание производительности и расхода топлива в соответствии со стандартами выбросов в вашем регионе. Топливная форсунка или распылитель — это последний компонент, через который проходит дизельное топливо перед попаданием в цилиндр. Это очень точный компонент, предназначенный для подачи заданного количества топлива в зону сгорания под высоким давлением и в виде тонкого распыления, чтобы оно легко сгорало. Из-за высоких давлений все размеры имеют решающее значение, а чистота поверхности и геометрия компонентов точно определены.

  Типы топливных форсунок

В двигателях Perkins используются различные топливные форсунки в зависимости от системы управления и типа двигателя. Приведение в действие и управление инжектором может быть механическим, электронным с гидравлическим приводом или электронным с механическим приводом. Существует множество вариантов дизайна, но они делятся на две основные категории: одноотверстные и многоотверстные.

  Системы форсунок Common Rail

Топливо в двигателе с электронным управлением хранится под переменным давлением в цилиндре или «рельсе», соединенном с топливными форсунками двигателя через отдельные трубы, что делает его «системой Common Rail» для всех форсунок . Давление контролируется топливным насосом, но именно топливные форсунки, работающие параллельно с топливным насосом, контролируют момент впрыска топлива и количество впрыскиваемого топлива. В отличие от предыдущих, механические системы полагаются на топливный насос для давления, времени и количества.

Еще одним преимуществом системы прямого впрыска Common Rail (CRDi) является то, что она впрыскивает топливо непосредственно в камеру сгорания.

Типичные типы топливных форсунок включают:

  Прямой впрыск

Прямой впрыск позволяет воздуху закручиваться вокруг камеры поршня. Топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания поршня, образующую основу камеры сгорания. Схемы подачи топлива из сопла и турбулентность воздуха из завихрителя согласованы для минимизации выбросов.

  Непрямой впрыск

Непрямой впрыск нагнетает воздух через узкую горловину, соединяющую цилиндр с камерой сгорания. Узкое горло заставляет воздух быстро ускоряться, а сферическая камера сгорания заставляет воздух циркулировать очень быстро.

  Электронный инжектор с механическим приводом (MEUI)

Системы MEUI имеют механический привод, но с электронным управлением. Насос-форсунки приводятся в действие коромыслом, которое движется вместе с вращением распределительного вала.

  Электронный инжектор с гидравлическим приводом (HEUI)

В системах HEUI для привода каждой форсунки используется гидравлическая энергия моторного масла под давлением. Давление поступающего масла регулирует скорость впрыска, а количество впрыскиваемого топлива определяется сигналом от ECM. Гидравлический насос высокого давления системы HEUI имеет встроенный резервуар для немедленной подачи масла при холодном запуске. Клапан регулирования давления срабатывания форсунки с электронным управлением на этом насосе регулирует производительность масляного насоса и давление впрыска.

Проблемы? Выберите вариант ниже, чтобы узнать больше

Топливные форсунки

Топливные насосы

Двойные форсунки могут улучшить экономию топлива

Некоторые люди предполагают, что все будущие двигатели будут иметь конструкцию с непосредственным впрыском, но на самом деле двойные форсунки, похоже, обеспечивают лучшую экономию топлива, чем непосредственный впрыск в двигателях с малым рабочим объемом. Похоже, что эта технология займет достойное место в качестве жизнеспособного варианта конструкции двигателя. Капли топлива из форсунок проходят через отверстие и могут попасть в камеру сгорания двумя путями: проникнуть в поток воздуха в виде капель или удариться о стенку отверстия и скользить по ней в виде пленки. Производители автомобилей внедряют двигатели с двойным впрыском, чтобы они могли использовать прежний подход — капельный — с еще меньшими каплями, чем когда-либо прежде

В последние несколько лет японские производители автомобилей внедряют двигатели с двойным впрыском. Nissan Motor Co., Ltd. коммерциализировала эту технологию в своем Juke в 2010 г., за ней последовал Swift от Suzuki Motor Corp. в июле 2013 г. и N-WGN от Honda Motor Co., Ltd. в ноябре 2013 г.

Все три фирмы быстро адаптировали технологию к другим моделям. Suzuki добавила тот же двигатель с двойным впрыском, что и Swift, к своему Solio, с небольшими модификациями, в ноябре 2013 года , а в декабре того же года Honda переключила свои модели N-BOX и N-BOX+ на двигатели с двойным впрыском. Эти дополнения способствовали значительному увеличению количества производимых автомобилей с двойным впрыском топлива. Тем временем Nissan установил тот же двигатель, что и Juke, в своих моделях Cube и AD/AD Expert на японском рынке, демонстрируя свое доверие к конструкции с двумя форсунками, установив ее на коммерческие автомобили, которые сталкиваются с такими жесткими требованиями к экономичности. Компания также установила двойные форсунки на 1,5-литровые автомобили Sunny и 1,6-литровые Tida в Китае и на 1,6-литровую Versa для Северной Америки.

Наряду с другими улучшениями, это изменение увеличило экономию топлива примерно на 4% . Honda N-BOX продемонстрировала улучшение расхода топлива в режиме JC08 с 24,2 км/л до 25,2 км/л, изменение на 4%. Однако это включает улучшение за счет перехода на полый выпускной клапан. Nissan также увеличил экономию топлива на 4%, но опять же частично из-за изменения фаз газораспределения.

Suzuki не только улучшила двигатель, но и добавила систему рекуперативного торможения «энерджайзер», добившись общего улучшения экономии топлива на 21%, с 21,8 до 26,4 км/л.

Показательно сравнение удельного расхода топлива при торможении (BSFC) двигателей Suzuki. Старая конструкция не могла упасть ниже 240 г/кВтч, пока не достигла скорости вращения двигателя 2000 об/мин, но двигатель с двойным впрыском достиг этого примерно при 1200 об/мин. Крутящий момент также упал ниже 240 г/кВтч, что примерно на 10 Нм меньше, чем в предыдущей конструкции.

Suzuki по-прежнему указывает предыдущий двигатель Swift с одним впрыском в своем каталоге, а разница в цене составляет от 82 000 до 112 000 иен (без учета налогов). Компания заявляет, что около 60% продаж приходится на модели с двойным впрыском… 60% клиентов готовы платить такую ​​большую разницу в цене, чтобы улучшить экономию топлива.

Этот выбор технологии кажется хорошей альтернативой прямому впрыску для повышения экономии топлива. Тем не менее, он в основном используется в двигателях малого объема для небольших городских автомобилей, где стоимость является требованием номер один.