Пьезоэлектрическая форсунка: устройство, принцип работы и проверка на стенде — RallySale.ru Продажа спортивных автомобилей, гоночной техники и экипировки для автоспорта. Работа. Аренда и тюнинг машин

Содержание

Пьезоэлектрическая форсунка

Главная | Обратная связь

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 9Следующая ⇒

Самым совершенным устройством, обеспечивающим впрыск топлива, является пьезоэлектрическая форсунка (пьезофорсунка). Форсунка устанавливается на дизельных двигателях, оборудованных системой впрыска Common Rail.

Преимуществами пьезофорсунки являются:

быстрота срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана), и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного цикла;
точная дозировка впрыскиваемого топлива.

1. игла форсунки 2. уплотнение 3. пружина иглы 4. блок дросселей 5. переключающий клапан 6. пружина клапана 7.

поршень клапана 8. поршень толкателя 9. пьезоэлемент 10. сливной канал 11. сетчатый фильтр 12. электрический разъем 13. нагнетательный канал

Это стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой, основанного на изменении длины пьезокристалла под действием напряжения. Конструкция пьезоэлектрической форсунки включает пьезоэлемент, толкатель, переключающий клапан и иглу, помещенные в корпусе. В работе пьезофорсунки, также как и электрогидравлической форсунки, используется гидравлический принцип. В исходном положении игла посажена на седло за счет высокого давления топлива. При подаче электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина, которая передает усилие на поршень толкателя. Открывается переключающий клапан, топливо поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы падает. Игла за счет давления в нижней части поднимается и производится впрыск топлива.

Количество впрыскиваемого топлива определяется:

длительностью воздействия на пьезоэлемент;
давлением топлива в топливной рампе.

ФИЛЬТРЫ ГРУБОЙ И ТОНКОЙ ОТЧИСТКИ.

Качественная очистка топлива в сочетании с качеством самого топлива во многом определяет работоспособность топливной аппаратуры, особенно таких наиболее нагруженных его агрегатов, как топливный насос и форсунки. Топливо перед поступлением в топливный насос высокого давления фильтруется дважды: в фильтрах грубой и тонкой очистки.

Фильтр грубойочистки топлива на двигателе ЯМЗ-236М (рис. 9.3, а) имеет сменный фильтрующий элемент 2, вставленный в корпус 3,закрытый крышкой 5.Фильтрующий элемент состоит из хлопчатобумажной пряжи, намотанной на каркас, который изготовлен в виде трубки с большим количеством отверстий.

В крышку ввернуты пробка для удаления воздуха из фильтра и два штуцера для подвода и отвода топлива. Топливо, поступающее к фильтру грубой очистки, подается к распылителю 9 и стекает по отражателю 10 в корпус 3. Крупные механические примеси и вода осаждаются на дне корпуса, а топливо, которое прошло фильтрующую сетку 11, поступает по центральному, отверстию в топливопровод низкого давления и к топливопод-качивающему насосу.

Фильтр тонкой очистки топливадвигателя ЯМЗ-236М имеет сменный фильтрующий элемент 4 (рис. 9.4, а), надетый на стержень 6, приваренный к корпусу 5. Корпус фильтра закрыт крышкой 7, удерживаемой болтом 10, ввернутым в стержень. Фильтрующий элемент представляет собой перфорированный металлический каркас, обмотанный ситцевой тканью. На этом каркасе сформирована фильтрующая масса из древесной муки, пропитанной пульвербакелитом. Чтобы топливо не могло миновать фильтрующий элемент, он пружиной 2 прижат к крышке, имеющей отверстия для его подвода и отвода.

Рис. 9.4. Фильтры тонкой очистки топлива двигателей:

а—ЯМЗ-236М; 1— сливная пробка; 2—пружина фильтрующего элемента; 3, 11, 13и 14—прокладки; 4—фильтрующий элемент; 5—корпус; 6—стержень; 7—крышка; 8и 12—пробка; 9—штуцер с калиброванным отверстием; 10— болт

Современные фильтры для отчистки дизельного топлива

Дизельные фильтры имеют существенное отличие от бензиновых. Одной из особенностей дизельного топлива является содержание большего процента влаги, для предотвращения попадания влаги в топливную систему в фильтре происходит ее отделение. Вес воды больше веса дизельного топлива, поэтому влага оседает и скапливается на дне фильтра и удаляется согласно его конструкции. Некоторые разновидности фильтров оснащены устройством выявления наличия влаги, и при достижении ею определенного уровня сигнализируют водителю.

Вторая особенность дизельного топлива это изменение своих свойств при понижении температуры. Парафины, присутствующие в топливе при низкой температуре кристаллизуются и могут забить фильтр, выведя из строя всю топливную систему. Поэтому в некоторые фильтра устанавливают подогревающий элемент, который предотвращает образование парафинов.

Фильтр дизельного двигателя.

1 — Фильтруемое топливо. 2 — Эмульсия после насоса. 3 — Отделение частицы и скопление водных капель. 4 – Очищенное топливо с каплями воды. 5 — Гидрофобный материал. 6 – Отстойник воды

Топливные фильтры можно разделить на спиральные и гофрированные. Гофрированные нашли применение в прямоточных фильтрах. В них фильтрующая бумага складывается и скрепляется в местах соединений. Грязные частицы удерживаются фильтрационной бумагой. В спиральных фильтрах бумага свернута по спирали вокруг опорной трубки. Частицы грязи остаются в кармашках полос бумаги.
Топливные фильтры нужны для защиты форсунок от загрязнений.
Обычно фильтр устанавливают в отсеке двигателя или рядом с бензобаком.
Грязеемкость фильтров зависит от площади фильтрующей поверхности и пористости бумаги. Сейчас на современных дизельных автомобилях широко применяются топливные фильтры с подогревом. Фильтр встраивается в заборный трубопровод и крепится к раме выше топливного бака в непосредственной близости от него. Место его установки должно быть защищено от ударов камней. В крышке фильтра предусмотрен насос ручной подкачки топлива, с помощью которого можно удалить воздух из фильтра после замены фильтрующего элемента или водосборного стакана, а также после монтажа подогревателя.

Насос позволяет также прокачать фильтрующую систему при выполнении работ на линии подачи топлива. При эксплуатации автомобиля в холодное время года особое значение приобретает подогрев топлива, который обеспечивает встроенный в крышку фильтра подогреватель мощностью 350 Вт, питающийся от бортовой сети напряжением 24 В. Это предотвращает засорение фильтра кристалами парафинов. Подогреватель включается автоматически при температуре +5°С. Выключается он также автоматически.

Топливоподкачивающий насос применяют для подачи топлива из топливного бака через фильтры к насосу высокого давления.

Электрический топливный насос применяется в топливной системе бензиновых двигателей с распределенным впрыском топлива. В двигателях с непосредственным впрыском топлива, а также дизельных двигателях электрический насос используется в контуре низкого давления для предварительной подачи топлива к насосу высокого давления. Электрический топливный насос создает давление топлива в пределе 0,3-0,4 Мпа (в двигателях с непосредственным впрыском – до 0,7 Мпа).

Использование механических насосов в системах впрыска топлива невозможно по причине низкого давления подачи топлива.

Топливный насос с электрическим приводом может располагаться в топливопроводе или в топливном баке. На большинстве современных автомобилей топливный насос встроен в топливный бак. Такая схема обеспечивает лучшее охлаждение насоса, сокращает вероятность потерь за счет отсутствия всасывающей магистрали. С другой стороны, система имеет максимальную длину нагнетательного топливопровода, что повышает его уязвимость.

Устройство электрического топливного насоса

Электрический топливный насос состоит из электрического привода (электродвигатель) и насосной части (собственно насос), помещенных в металлический корпус. Все элементы топливного насоса находятся в контакте с топливом. Бензин имеет высокое электрическое сопротивление (более 1 МОм), предотвращающее короткое замыкание. Конструктивно топливный насос представляет собой модуль, в который помимо насоса включаются датчик расхода топлива, сетчатый топливный фильтр, топливозаборник.

Работу топливного насоса обеспечивают два клапана – обратный и редукционный. Обратный клапан запирает топливную систему при остановке двигателя. Редукционный клапан поддерживает определенное давление в системе, перепуская часть топлива обратно на впуск.

По конструкции различают следующие виды электрических топливных насосов:

роликовый насос;

шестеренный насос;
центробежный насос.

В роликовом насосе топливо всасывается и нагнетается за счет вращения ротора и перемещения в нем роликов. При увеличении пространства между роликом и ротором создается разряжение, и топливо заполняет это пространство. Когда пространство заполнится полностью, подача топлива отсекается. По мере вращения ротора происходит уменьшение пространства, открывается выпускное отверстие и топливо под давлением покидает насос.

Аналогичным образом происходит работа шестеренного насоса, где топливо всасывается и нагнетается посредством движения внутренней шестерни (ротора) относительно эксцентрично расположенной внешней шестерни (статора). Боковые стороны зуба ротора при вращении образуют в своих промежутках меняющиеся камеры, с помощью которых всасывается и нагнетается топливо.

В силу особенностей конструкции роликовый и шестеренный насосы устанавливаются в топливопроводе. В современных системах впрыска предпочтение отдается центробежным (лопастным) насосам, которые обеспечивают равномерную (без пульсаций) подачу топлива и производят мало шума. Вместе с тем, центробежные насосы имеют ограничения по создаваемому давлению и производительности.

Центробежный топливный насос устанавливается, как правило, в топливном баке. Рабочее колесо (крыльчатка) центробежного насоса снабжено по периметру многочисленными лопатками. Крыльчатка вращается внутри камеры, в которой находятся два канала определенной формы – всасывающий и нагнетательный. Завихрения топлива, возникающие при воздействии на него лопаток, обеспечивают повышение давления.

Работа топливного насоса начинается по сигналу блока управления двигателем, при котором происходит активация реле насоса. Для обеспечения запуска двигателя электрический топливный насос начинает работу сразу с включением зажигания. На некоторых автомобилях включение насоса происходит при открытии водительской двери, т.е. еще до запуска двигателя в топливной системе создается рабочее давление. Электрический топливный насос поддерживает давление топлива в узких пределах. Давление регулируется путем изменения напряжения или с помощью предохранительного клапана.

На дизелях ЯМЗ-236М установлен топливоподкачивающий насос поршневого типа. Насос (рис. 9.5) установлен между фильтрами грубой и тонкой очистки топлива. В корпус насоса ввернут цилиндр 12 ручного привода топливо подкачивающего насоса, размещенный над впускным клапаном. Внутри цилиндра находится поршень 13 и шток 14. Втулка 1 штока 2 ввернута в корпус насоса. Эти детали, изготовленные с очень большой точностью, составляют прецизионную пару, раскомплектование которой недопустимо.Топливоподкачивающий насос имеет два привода: ручной и механический. Ручным приводом пользуются для заполнения топливом фильтров, топливопроводов и удаления из топливной системы воздуха. При перемещении поршня 13 рукояткой 15 вверх в цилиндре 12 создается разрежение, открывается впускной клапан 19 и топливо поступает внутрь цилиндра. При перемещении поршня 13 вниз в цилиндре создаётся давление, впускной клапан закрывается, а выпускной клапан 7 открывается и топливо подается к фильтру тонкой очистки. После удаления воздуха из системы ручным насосом поршень 13 опускают вниз и наворачивают рукоятку 15 на резьбовой хвостовик цилиндра; поршень плотно прижимается к прокладке 16.

б)

Рис. 9.5. Tonливоподкачивающий насос поршневого типа: а—конструкция; б—схема перепуска топлива; в—схема поступления топлива в насос и подачи его к фильтру тонкой очистки; 1—втулка; 2—шток толкателя; 3, 8, 18и 22—пружины; 4—толкатель; 5—ось ролика; 6—ролик; 7—выпускной клапан; 9и 16—прокладки; 10и 23—пробки; 11—корпус цилиндра; 12—цилиндр; 13—поршень; 14—шток поршня; 15—рукоятка; 17—втулка цилиндра ручного насоса; 19—впускной клапан; 20—поршень; 21—корпус насоса; 24—эксцентрик; 25 и26—каналы

При работе двигателя действует механический привод топливоподкачивающего насоса. Вращающийся эксцентрик 24,расположенный на кулачковом валу насоса высокого, давления, набегает на ролик 6толкателя 4,вследствие чего сжимается пружина 3и перемещается шток 2(рис. 9.5, б)с поршнем 20,сжимая пружину 22.Под действием давления топлива в полости Анад поршнем впускной клапан 19прижимается к седлу, а выпускной клапан 7 открывается, топливо перетекает по перепускному каналу 26в полость Бпод поршень 20.

Когда эксцентрик сбегает с ролика толкателя, пружина 3 возвращает толкатель в исходное положение. Одновременно пружина 22, разжимаясь, перемещает поршень 20 в обратную сторону. Над поршнем в полости А создается пониженное, а под поршнем в полости Б — повышенное давление. Выпускной клапан 7 садится на седло, и топливо из полости Б по каналам насоса и трубопроводу поступает к фильтру тонкой очистки (рис. 9.5, в). Вследствие понижения давления над поршнем открывается впускной клапан 19 и топливо заполняет полость А. При следующем набегании эксцентрика на ролик толкателя рассмотренные процессы повторяются.

Топливный насос низкого давления камаз 65117

Топливный насос низкого давления (ТННД) поршневого типа предназначен для подачи топлива от бака через фильтры грубой и тонкой очистки к выпускной полости ТНВД Камаз.
Насос установлен на задней крышке регулятора, привод его осуществляется от эксцентрика кулачкового вала ТНВД. В корпусе размещены поршень, пружина поршня, втулка штока и шток толкателя, впускной и нагнетательный клапаны с пружинами. Эксцентрик кулачкового вала ТНВД через ролик, толкатель и шток сообщает поршню топливного насоса низкого давления возвратно-поступательное движение. Схема работы насоса заключается в следующем. При опускании толкателя поршень под действием пружины движется вниз. В полости всасывания создается вакуум, и впускной клапан, сжимая пружину, пропускает в полость топливо. Одновременно топливо, находящееся в нагнетающей полости, вытесняется в магистраль, минуя нагнетательный клапан, соединенный каналами с обеими полостями. В свободном положении нагнетательный клапан закрывает канал всасывающей полости. При движении поршня вверх топливо, заполняющее всасывающую полость, через нагнетательный клапан поступает в полость под поршнем, при этом впускной клапан закрывается. При повышении давления в нагнетательной магистрали поршень не совершает полного хода вслед за толкателем, а остается в положении, которое определяется равновесием силы давления топлива с одной стороны, усилия пружины — с другой.

Ручным топливоподкачивающим насосом система питания заполняется топливом и из нее удаляется воздух. Насос поршневого типа закреплен на фланце топливного насоса низкого давления болтом с уплотнительной медной шайбой. Насос состоит из корпуса, поршня, цилиндра, рукоятки в сборе со штоком, опорной тарелки и уплотнения.

Топливную систему следует прокачивать движением рукоятки со штоком и поршнем вверх-вниз. При движении рукоятки вверх в пространстве под поршнем создается вакуум. Впускной клапан, сжимая пружину, открывается, и топливо поступает в полость топливного насоса низкого давления (ТННД). При движении рукоятки вниз нагнетательный клапан открывается, и топливо под давлением поступает в нагнетательную магистраль.

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

ПЬЕЗОФОРСУНКИ BOSCH COMMON RAIL. ПРИНЦИП РАБОТЫ, КОНСТРУКЦИЯ.

С момента своего появления в серийном производстве в 1997 году и до настоящего момента аккумуляторные топливные системы Common Rail (СR) находятся в процессе постоянного конструктивного совершенствования. Причем, технический уровень топливной аппаратуры такого типа оценивается по техническому уровню применяемых в ней топливных форсунок.

В настоящее время фирмой Robert BOSCH ведется серийный выпуск уже третьего поколения топливной системы CR, отличительной особенностью которой является применение пьезоэлектрического преобразователя в цепи управления иглой форсунки. По данным фирмы BOSCH это позволило на 3% снизить расход топлива, выбросы вредных веществ с отработавшими газами снизились на 20 %, шум работы двигателя уменьшился на 3 дБ, на 7 % увеличилась мощность. Помимо этого, такая форсунка характеризуется наличием устойчивого многофазового впрыскивания топлива, минимальными порциями предварительного впрыскивания, возможностью короткого промежутка времени между предварительным и основным впрыскиванием и компактным конструктивным решением. Важно отметить также, что по сравнению с электромагнитной форсункой форсунка с пьезоприводом имеет меньший расход топлива на управление и, следовательно, обладает большим КПД.

Указанные преимущества пьезофорсунки достигнуты путем реализации в ней достаточно сложной гидравлической схемы, которая характеризуется наличием нескольких, связанных между собой и оказывающих взаимное влияние, гидродинамических каналов, полостей и динамических звеньев. Сложность конструкции определяет и сложную взаимосвязь процессов, происходящих в работающей форсунке. Это приводит к тому, что такая гидродинамическая система имеет узкий диапазон значений своих конструктивных параметров, которые определяют как оптимальную работу форсунки, так и её работоспособность в принципе. Именно сохранение набора значений этих параметров (длин, сечений каналов, объемов полостей, масс и жесткостей подвижных элементов и др.) является основной задачей при разработке технологии восстановительного ремонта электрогидравлических пьезофорсунок.

Основными составляющими частями пьезофорсунки CR BOSCH являются пьезоэлектрический преобразователь (пьезоэлемент), гидравлическая передача (гидрокомпенсатор), управляющий клапан с дроссельной пластинкой и распылитель которые собраны в едином корпусе и затянуты гайкой.

В случае BOSCH пьезоэлектрический преобразователь состоит из 350 кварцевых пластинок толщиной 90 мкм, каждая из которых при подаче на неё напряжения постоянного тока удлиняется на 0,13 мкм. Максимальное удлинение пьзоэлемента составляет 45 мкм. Исходный размер пьезоэлемента восстанавливается при снятии напряжения с пластинок. Быстродействие описанного процесса в несколько раз выше, чем срабатывание якоря в электромагнитной форсунке.

Конструкция механической части пьезофорсунки CR BOSCH показана на рисунке ниже.

Движение иглы распылителя обеспечивается посредством срабатывания, т.е. открытия-закрытия управляющего клапана форсунки, а цикловая подача топлива регулируется продолжительностью нахождения клапана в открытом положении.

При отсутствии управляющего сигнала, пьезоэлектрический преобразователь находится в исходном сжатом положении и управляющий клапан закрыт. В такой ситуации, полости высокого и низкого давления форсунки разобщены. Игла распылителя поддерживается в закрытом положении за счет силы от давления топлива (равного давлению в рейке) и силы упругости пружины. Сила, удерживающая иголку в закрытом положении от давления топлива, возникает потому, что площадь торца иголки больше площади активного сечения иголки со стороны распыливающих отверстий. При подаче на форсунку управляющего сигнала напряжением 110…150 В, происходит удлинение пьезоэлектрического преобразователя и смещение вниз сердечника, или как его называют грибка (анкера) управляющего клапана. Клапан открывает отверстие и, давление в полости под грибком, равно как и в камере над торцем иглы распылителя падает. Сила давления топлива на активную площадку иглы распылителя снизу становится выше, чем сила давления топлива на верхний торец иголки и, под действием разности этих сил игла начинает подниматься, открывая распыливающие отверстия. При этом топливо, вытекающее в отверстие открытого управляющего клапана, поступает в дренажную полость (обратку). Для окончания впрыскивания происходит снятие напряжения на пьезоэлектрическом преобразователе, он сокращается, и грибок управляющего клапана перекрывает слив топлива в дренажную полость. Давление в полости над иглой распылителя увеличивается и она, перемещаясь вниз, закрывает сопловые отверстия распылителя.

Следует обратить внимание, что грибок клапана приводится в движение от пьезоэлемента не непосредственно, а через гидравлическую передачу (гидротолкатель) или как его называют гидрокомпенсатор. Назначение этой гидропередачи — компенсация температурного расширения цепи привода управляющего клапана в процессе работы форсунки, а также снижение динамических нагрузок на его детали. Помимо этого, за счет разности площадей штоков, взаимодействующих между собой через топливо, гидропередача увеличивает ход пьезоэлемента.

Тел. +375 29 6560658

E-mail: [email protected]

Подписаться на: Комментарии к сообщению (Atom)

О пьезофорсунках

13.10.2015 / 24.12.2020 • 7966 / 3645

Важная отличительная особенность системы CP3 — это применение пьезофорсунок, которые относятся к поколению CRI 3. Скорость включения пьезофорсунок этого типа в 4 раза быстрее, чем у предыдущего поколения электромагнитных форсунок CRI 2. Кроме того, технология применения пьезофорсунок по сравнению с электромагнитными клапанами впрыска имеет приблизительно на 75% меньше подвижной массы на игле распылителя. Из этого складываются преимущества очень короткого времени включения, возможности большого количества циклов впрыска в течение рабочего такта и точно дозируемое количество топлива. За счет очень короткого времени включения пьезофорсунок можно гибко и точно управлять фазами и циклами впрыска. Благодаря этому процесс впрыска можно приспособить к соответствующим требованиям условий работы двигателя. В течение каждого процесса впрыска может производиться до пяти частичных циклов впрысков. Перед основным впрыском в камеру сгорания впрыскивается небольшое количество топлива. Это способствует повышению температуры и давления в камере сгорания. За счет этого сокращается задержка самовоспламенения основного впрыска и вместе с этим снижается быстрое возрастание давления и его пик. Следствием этого являются незначительные шумы сгорания топлива и низкий уровень токсичности выхлопных газов. Число, время и количество впрыскиваемого топлива для предварительного впрыска зависят от режима работы двигателя. В холодном двигателе и при низком числе оборотов по шумовым причинам происходят два предварительных впрыска. При более высокой нагрузке и высоком числе оборотов проходит только один предварительный впрыск для уменьшения уровня токсичности выхлопных газов. При полной нагрузке и высоком числе оборотов не происходит предварительного впрыска, поскольку для высокого коэффициента полезного действия должно впрыскиваться большое количество топлива. После предварительного впрыска и короткой паузы в камеру сгорания впрыскивается основное количество топлива. Уровень давления впрыска всего процесса остается примерно равным. Для регенерации сажевого фильтра происходят два пост впрыска. За счет их повышается температура выхлопных газов, которая необходима для сгорания частиц сажи в сажевом фильтре.

Для управления клапаном впрыска применяется пьезопривод. Он находится в корпусе клапана и управляется электрическим соединением блока управления системы впрыска. Пьезопривод имеет высокую скорость включения, он включается за менее чем, десятитысячную долю секунды. Для управления пьезоприводом используется обратный пьезоэлектрический эффект. Пьэзопривод состоит из множества пьезоэлементов, для достижения достаточно большого хода контактов управления клапанами впрыска. При подаче напряжения пьезопривод расширяется до 0,03 мм. (Для сравнения: человеческий волос имеет диаметр приблизительно 0,06 мм). К пьезоприводам подается напряжение от 110 до 148 В. Модуль сопряжения состоит из соединительной и клапанной колбы. Модуль связи действует как гидравлический цилиндр. Он очень быстро гидравлически преобразовывает линейное расширение пьезопривода и приводит в действие клапан переключения. Гидравлической передачей клапан переключения мягко открывается и за счет этого происходит точное управление впрыском. Преимущества гидравлической передачи: незначительная сила трения, амортизация подвижных конструктивных элементов, компенсация изменения длины конструктивных элементов за счет теплового расширения и отсутствие механического воздействия на иглу распылителя. Модуль сопряжения является гидравлической системой, в которой силы соотносятся друг к другу как площади колб. В модуле сопряжения площадь соединительной колбы больше площади клапанной колбы. Клапанная колба приводится, таким образом, в действие силой соединительной колбы. Отношение площади соединительной колбы к площади клапана переключения во много раз больше. За счет этого клапан переключения приводится в действие против давления топливной рампы от модуля сопряжения. Давление топлива в модуле сопряжения поддерживается клапаном постоянного давления в обратной магистрали приблизительно на уровне 10 бар. Это давление топлива служит в качестве воздушной подушки для гидравлической передачи между колбой соединения и клапанной колбой. В состоянии покоя клапан впрыска закрыт. Пьезопривод выключен. В пространстве управления выше иглы распылителя и к клапану переключения подается высокое давление топлива. Клапан переключения за счет высокого давления топлива и усилия пружины клапана переключения прижат в своем гнезде. За счет этого высокое давление топлива отделено от обратной топливной магистрали. Игла распылителя закрывается усилием пружины и высоким давлением топлива в пространстве управления выше распылителя. В обратной топливной магистрали давление топлива составляет приблизительно на уровне 10 бар, которое поддерживается клапаном постоянного давления в обратной магистрали клапанов впрыска. Начало впрыска проводит ЭБУ. При этом он посылает управляющие сигналы на пьезопривод. Пьезопривод расширяется и передает усилие на соединительную колбу. Движением соединительной колбы назад, в модуле сопряжения создается гидравлическое давление, которое через клапанную колбу воздействует на клапан переключения. Клапан переключения открывается гидравлическим усилием модуля сопряжения и освобождает путь высокому давлению топлива в обратную магистраль. Топливо в области управления через сливной дроссель попадает в обратную магистраль. При этом резко падает давление топлива выше иглы распылителя. Игла распылителя поднимается и начинается впрыск. Завершение впрыска происходит, когда блок ЭБУ больше не подает управляющие сигналы на пьезопривод. Пьезопривод возвращается в свое исходное положение. Обе колбы модуля сопряжения двигаются вверх, а клапан переключения прижимается в своем гнезде. За счет этого перекрывается путь высокому давлению топлива к обратной магистрали. Через дроссель подачи топливо поступает в область управления выше иглы распылителя. Давление топлива в области управления снова растет до уровня топливной рампы и закрывает иглу распылителя. Процесс впрыска завершен и клапан впрыска находиться снова в состоянии покоя. Количество впрыскиваемого топлива определяется длительностью нахождения под управлением пьезопривода и давлением топливной рампы. Благодаря быстрым промежуткам включения пьезопривода можно совершить большее число циклов впрыска за рабочий такт и точно определить количество впрыскиваемого топлива.

На каждой форсунке нанесен семизначный код для адаптации. Это значение для адаптации может состоять из букв и/или цифр. Значение (IMA код) определяется при изготовлении клапана впрыска на испытательном стенде. Оно представляет разность заданной величины и описывает этим параметры работы клапана впрыска. C помощью значения IMA ЭБУ дизельной системы впрыска может точно рассчитать необходимое время срабатывания для впрыска топлива через каждый отдельный клапан форсунки. За счет регулировки количества топлива для впрыска выравниваются различные параметры работы форсунок, которые возникают на основе производственных допусков. Целями данных коррекций количества впрыскиваемого топлива являются: сокращение расхода топлива, сокращение количества выхлопных газов, тихая работа двигателя.

Электромагнитная форсунка принцип работы

Содержание

Назначение форсунок в работе двигателя
Электромагнитная форсунка
Электрогидравлическая форсунка
Пьезоэлектрическая форсунка
Принцип работы форсунок
Устройство инжектора и его назначение
Преимущества использования инжектора
Назначение форсунки
Виды форсунок
Устройство электромагнитной форсунки
Как работает электромагнитная форсунка
Устройство электрогидравлической форсунки
Как работает электрогидравлическая форсунка
Устройство пьезоэлектрической форсунки
Как работает пьезофорсунка (пьезоэлектрическая форсунка)

Форсунка (другое название — инжектор), являясь конструктивным элементом системы впрыска, предназначена для дозированной подачи топлива, его распыления в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси.

Форсунка используется в системах впрыска как бензиновых, так и дизельных двигателей. На современных двигателях устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.

В зависимости от способа осуществления впрыска различают следующие виды форсунок: электромагнитная, электрогидравлическая и пьезоэлектрическая.

Электромагнитная форсунка устанавливается, как правило, на бензиновых двигателях, в т.ч. оборудованных системой непосредственного впрыска. Форсунка имеет достаточно простое устройство, включающее электромагнитный клапан с иглой и сопло.

Работа электромагнитной форсунки осуществляется следующим образом. В соответствии с заложенным алгоритмом электронный блок управления обеспечивает в нужный момент подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана. При этом создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло. Производится впрыск топлива. С исчезновением напряжения, пружина возвращает иглу форсунки на седло.

Электрогидравлическая форсунка используется на дизельных двигателях, в т.ч. оборудованных системой впрыска Common Rail. Конструкция электрогидравлической форсунки объединяет электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.

Принцип работы электрогидравлической форсунки основан на использовании давления топлива, как при впрыске, так и при его прекращении. В исходном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления. Впрыск топлива не происходит. При этом давление топлива на иглу ввиду разности площадей контакта меньше давления на поршень.

По команде электронного блока управления срабатывает электромагнитный клапан, открывая сливной дроссель. Топливо из камеры управления вытекает через дроссель в сливную магистраль. При этом впускной дроссель препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не изменяется, под действием которого игла поднимается и происходит впрыск топлива.

Преимуществами пьезофорсунки являются быстрота срабатывания (в 4 раза быстрее электромагнитного клапана), и как следствие возможность многократного впрыска топлива в течение одного цикла, а также точная дозировка впрыскиваемого топлива.

Это стало возможным благодаря использованию пьезоэффекта в управлении форсункой, основанного на изменении длины пьезокристалла под действием напряжения. Конструкция пьезоэлектрической форсунки включает пьезоэлемент, толкатель, переключающий клапан и иглу, помещенные в корпусе.

В работе пьезофорсунки, также как и электрогидравлической форсунки, используется гидравлический принцип. В исходном положении игла посажена на седло за счет высокого давления топлива. При подаче электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина, которая передает усилие на поршень толкателя. Открывается переключающий клапан, топливо поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы падает. Игла за счет давления в нижней части поднимается и производится впрыск топлива.

Количество впрыскиваемого топлива определяется:

• длительностью воздействия на пьезоэлемент;
• давлением топлива в топливной рампе.

нужна ли более расширенная информация о форсунках?

Топливная система претерпела значительные изменения со времён создания первого автомобиля. Такие преобразования коснулись и механизма впрыска, который стал более совершенным. Дозированная подача топливной смеси позволяет плавно регулировать обороты, что приводит к меньшему расходу горючего. Для решения таких задач используются форсунки двигателя, которые и составляют инжекторную систему. Эта технология давно пришла на смену карбюратору и превосходит его по всем параметрам.

Назначение форсунок в работе двигателя

Дозированная подача обеспечивает лёгкость в управлении машиной благодаря детально рассчитанным порциям топлива. Назначение подобной системы позволяет не только уменьшить выброс вредных веществ, но и сделать вождение безопасным. Заложенная в управляющий блок микропрограмма делает автомобиль отзывчивым на малейшие изменения в движении. Набор мощности двигателем в этом случае происходит более динамично, что позволяет учесть малейшие особенности дороги.

Каждая форсунка высокого давления является важным механизмом топливной системы. Точно рассчитанная подача горючего имеет огромное значение для силовой установки машины и позволяет увеличить срок её службы. В современных автомобилях инжектор (форсунка) управляется электроникой и бывает нескольких видов. Подобное оснащение успешно используется на бензиновых и дизельных двс, что делает такую технологию наиболее перспективной. В зависимости от вида и характеристик двигателя, форсунки различаются по методу впрыска, каждый из которых имеет свои особенности.

Электромагнитная форсунка

Такой тип инжектора использует бензиновые форсунки и получил широкое распространение. Простая конструкция этого оборудования показывает отличные результаты в автомобильной технике, оснащённой системой непосредственного впрыска. Любая электромагнитная форсунка состоит из управляемого клапана, иглы и сопла. Функционирование этой системы выполняется в соответствии с заложенной программой, что позволяет добиться высокой точности подачи горючего.

Электронный блок полностью контролирует все операции, что исключает любые ошибки при впрыске топливной смеси. Согласно заложенной программе напряжение подаётся на обмотку клапана, что приводит к созданию электромагнитного поля. Под его воздействием сопло освобождается, вследствие чего и производится впрыск топлива. Прекращение подачи напряжения приводит к обратному результату, и пружина возвращает иглу в прежнее положение. Такой метод впрыска топливной смеси имеет высокую точность и задействован на большей части бензиновых двигателей.

Электрогидравлическая форсунка

Использование такой системы можно часто увидеть в автомобилях, оснащённых дизелем. Эту технологию также допускается применять на агрегатах, имеющих систему впрыска Common Rail. Такие инжекторные форсунки состоят из сливной и впускной дроссели, электромагнитного клапана и камеры. Путём изменения давления топлива легко добиться возможности управлять его подачей на цилиндры, и эта особенность является главным отличием инжектора от аналогичных механизмов.

Понять, как осуществляется управление форсункой электрогидравлического типа достаточно просто. В состоянии ожидания электромагнитный клапан всегда закрыт, причём игла форсунки высокого давления прижата к седлу топливом. В этом положении подача горючего невозможна по элементарным физическим причинам. Давление в системе, воздействующее на иглу намного меньше чем на поршень, что не позволяет запустить механизму впрыска.

При подаче сигнала с управляющего блока происходит включение электромагнитного клапана, которое заключается в открытии дроссельной заслонки. Подобный принцип работы форсунки не допускает мгновенного выравнивания давления, что приводит к подъёму иглы и подаче топлива.

Пьезоэлектрическая форсунка

Практичное устройство современной форсунки представляет собой наиболее совершенную технологию впрыска. Установка подобного оборудования выполняется на дизельные двигатели, оснащённые системой Common Rail. Состоят такие виды форсунок из переключающего клапана, пьезоэлемента, толкателя и иглы. Скорость циклов впрыска подобного устройства в 4 раза превосходит срабатывание механизмов других типов. Такие возможности позволяют реализовать многократный впрыск топлива за один цикл, а дозировка горючего более совершенна.

Получить такие возможности удалось благодаря использованию особых компонентов. Подача напряжения влияет на характеристики сердечника что обеспечивает впрыск топлива. Пьезокристалл, изменяясь в размерах, давит на поршень толкателя в результате чего открывается клапан и горючее поступает в сливную магистраль. За счёт увеличения давления в топливной системе подымается игла, и происходит впрыск горючей смеси.

В работе такого устройства также используется гидравлический принцип, в основе которого лежит разница давления. Для точно рассчитанного срабатывания не менее важен и пьезоэлемент, в состав которого входят цирконий и палладиум. Такая технология обеспечивает огромную скорость срабатывания и довольно большое усилие, направленное на открытие клапана. Для регулировки количества горючего для впрыска используется соотношение давления в рампе и время воздействия на пьезоэлемент.

Принцип работы форсунок

Система впрыска топлива отвечает за подачу горючего в цилиндр или впускной коллектор двигателя. Чтобы понять, как работает форсунка инжектора, требуется рассмотреть описание топливной системы. Управляемый процесс подачи горючего наиболее важная часть в обеспечении работоспособности двигателя. Инжектор обычно устанавливают перед расположением дроссельной заслонки, именно на этом месте в более старых моделях устанавливался карбюратор. Система впрыска топлива может иметь различную конфигурацию, так насос-форсунка или ТНВД значительно отличаются от Common Rail.

Распределённый впрыск топлива присущ большинству современных автомобилей. Существуют несколько типов форсунок, принцип работы которых имеет свои особенности.

Одновременный – подача горючего осуществляется сразу на все цилиндры, что характеризуется равными показателями расхода топлива на каждый инжектор;
Попарно-параллельный – открытие канала выполняется в парном режиме, причём одна форсунка осуществляет подачу топлива перед циклом впуска, а другая выпуска;
Фазированный – каждый из инжекторов автоматически открывается перед впуском, обеспечивая высокую точность впрыска;
Прямой – подача топлива происходит напрямую в камеру сгорания, что является наиболее продуктивным вариантом.

С помощью насоса высокого давления происходит подача горючего на форсунку, которая может иметь механическое или электрическое исполнение. Ведущие производители автомобилей с начала 90-х перестали устанавливать механические форсунки ввиду несовершенства этой технологии. Ужесточение требований к выхлопным газам и изменение характеристик такой форсунки в процессе эксплуатации привели к переходу на более современные методы подачи горючего.

Устройство инжектора и его назначение

Использование сразу двух топливных форсунок получило широкое распространение и считается самым удобным в работе двигателя. Что касается устройства инжектора, наиболее востребованы одноканальные модели. В такой системе впрыска под определённым давлением подходит распыляемая жидкость, пар или газ, необходимый для распыления. При более детальном рассмотрении схемы инжектора будет хорошо заметен гидравлический разъем, который служит для установки на посадочное место форсунки, которая крепится на рампе.

Такая система имеет высокие требования к герметичности, и уплотнительные кольца обеспечивают надёжную установку инжектора. В нижней части такого устройства имеются специальная распылительная пластина, а электрический разъём используется для управления соленоидом. С помощью насоса регулируется давление форсунок, которое зависит от типа топливной системы. Наиболее важным элементом инжектора является сопло, обеспечивающее впрыск горючего.

Среди таких устройств, форсунки высокого давления занимают особое место. Системы Common Rail или ТНВД создают необходимые условия для впрыска, а струя распыла топлива зависит от геометрии камеры внутреннего сгорания. Детали инжектора, кроме функциональных элементов, включают фильтрующую сетку, распылитель и пружину, обеспечивающую обратное движение иглы.

Преимущества использования инжектора

Ресурс, которым обладают форсунки высокого давления, не идёт ни в какое сравнение с карбюраторной моделью управления. Система, контролируемая электроникой, имеет ряд преимуществ, которые ощутимы сразу после запуска двигателя.

Система дозированного впрыска даёт ощутимую экономию топлива;
Увеличение мощности силового агрегата и его динамических показателей;
Огромный ресурс работы и отсутствие необходимости в обслуживании;
Простота запуска силовой установи независимо от погодных условий;
Меньший износ двигателя и плавность при наборе скорости;
Приемлемый уровень выхлопных газов.

Эффективность работы инжекторного двигателя превосходит системы прошлого поколения и представляет собой точно отлаженный механизм. Электронное управление даёт возможность задействовать форсунки низкого давления или систему Common Rail для наиболее точной подачи топлива. Карбюратор чрезвычайно редко выходит из строя, а отсутствие необходимости периодической настройки делает такую систему удобной в эксплуатации.

Форсунка (инжектор), является основным элементом системы впрыска.

Назначение форсунки

Дозированная подача топлива, распыление его в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси. Форсунки нашли свое применение в системах впрыска бензиновых и дизельных двигателей. На современных автомобилях устанавливаются форсунки с электронным управлением впрыска.

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.

Чем отличается инжектор от форсунки?

Система впрыска топлива сменила устаревшую карбюраторную систему подачи топлива. Начиная с 80х годов прошлого столетия, система впрыска стала быстро распространяться и сегодня используется во всех бензиновых и дизельных двигателях автомобилей. Это стало возможным благодаря развитию электроники. В этой системе топливо подается в камеру сгорания двигателя дозировано под давлением через форсунки. Такой способ подачи называют инжекторным. Основное достоинство инжекторной системы в том, что топливо расходуется экономно, а выхлопные газы менее токсичны.

Что такое форсунка

Форсункой называют регулируемый распылитель жидкого или газообразного вещества. Область применения форсунки достаточно широкая: разбрызгивание воды, нанесение декоративных покрытий, очищение и охлаждение различных предметов и устройств, например, машин, удаление пыли.

Устройство форсунки

Наибольшее распространение устройство получило благодаря массовому применению в современных автомобилях бензиновых и дизельных двигателей с системой подачи топлива инжекторного типа. Форсунка является конечным звеном системы и непосредственно подает распыленное топливо дозированными порциями от топливного насоса в двигатель.

Форсунка характеризуется:

Временем срабатывания на открытие и закрытие.
Дальностью распыления и углом распыляющего конуса (факела).
Мелкостью распыления вещества в факеле.
Динамикой и цикличностью подачи.

Конструкция форсунки состоит из сопла, электромагнитного клапана с иглой для регулировки и двух каналов. По одному каналу подается распыляемое вещество (топливо, газ или вода), а по второму «носитель» – воздух, за счет которого вещество распыляется ровным факелом. Соединение компонентов двух каналов образует воздушно-топливную смесь.

Виды и отличия форсунок

Классифицируют форсунки по типу подачи:

Механические.
Электромагнитные.
Электрогидравлические.
Пьезоэлектрические.

Используется электромагнитная форсунка с бензиновым двигателем. Работает форсунка с помощью программы, зашитой в электронном блоке. Этот блок подает напряжения на обмотку клапана. Возбуждаемое электромагнитное поле отжимает пружину и поднимает клапан с иглой. Через свободное сопло впрыскивается топливо. Напряжение снижается и игла опускается на седло.

Электрогидравлическая форсунка работает в дизельных двигателях. Базовыми узлами конструкции являются два дросселя: впускной и сливной, электромагнитный клапан и камера управления. У данного типа форсунок прижим иглы к седлу обеспечивает давление топлива. С блока управления идет сигнал и через сливной дроссель из камеры управления топливо поступает в сливную магистраль. Впускной дроссель задерживает выравнивание давления в камере управления и подающей магистрали. Усилие прижима на поршне уменьшается и клапан открывается, топливо подается.

Пьезоэлектрическая форсунка считается наилучшей конструкцией для впрыска и применяется в дизельных двигателях. Основное ее достоинство в скорости срабатывания, превышающей скорость электромагнитного клапана в 4 раза. За счет этого обеспечивается точное дозирование подаваемого топлива и возрастает число впрысков в течение цикла.

В корпус форсунки вмонтирован пьезоэлемент, обеспечивающий управление, Устройство состоит из толкателя, клапана переключения, иглы и пьезоэлемента, собранных в одном корпусе. В закрытом положении давление топлива прижимает иглу к седлу, подобно устройству электрогидравлической форсунки.

Под действием напряжения, поступающего на пьезоэлемент происходят колебания длины пьезокристала, что связано с усилием на поршне толкателя. Регулировочный клапан смещается, топливо уходит в сливную магистраль. Происходит разрежение давления и игла поднимается, освобождая сопло. Порция топлива подается в двигатель.

Объем порции топлива зависит от времени воздействия на пьезоэлемент и давления в топливной рампе.

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.

Вывод

Инжектор и форсунка выполняют одинаковое действие, периодически подают порцию вещества. Их иногда даже объединяют в одно понятие. Понятие инжектора больше связано с автомобильной тематикой.

Различие между инжектором и форсункой в том, что форсунка это элемент в системе подачи топлива. А инжектор является более широким названием всей системы впрыска.

Авто и мотоКомментировать

Виды и конструкция форсунок систем впрыска

________________________________________________________________

_______________________________________________________________

Виды и конструкция форсунок систем впрыска

Форсунка (или инжектор), являясь конструктивным элементом системы впрыска, предназначена для дозированной подачи топлива, его распыления в камере сгорания (впускном коллекторе) и образования топливно-воздушной смеси.

Электромагнитная форсунка

Её работа осуществляется следующим образом. В соответствии с заложенным алгоритмом электронный блок управления обеспечивает в нужный момент подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана.

При этом создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло. Производится впрыск топлива. С исчезновением напряжения, пружина возвращает иглу форсунки на седло.

Электрогидравлическая форсунка bosch

Рис.4. Устройство и компоненты электрогидравлической форсунки Бош

1 – отводящий дроссель; 2 – игла; 3 – распылитель; 4 – пружина запирания иглы; 5 – поршень управляющего клапана; 6 – втулка поршня; 7 – подводящий дроссель; 8 – шариковый управляющий клапан; 9 – шток; 10 – якорь; 11 – электромагнит; 12 – пружина клапана

Электрогидравлическая форсунка используется на дизельных двигателях, в т.ч. оборудованных системой впрыска Common Rail. Конструкция данной модели объединяет электромагнитный клапан, камеру управления, впускной и сливной дроссели.

Принцип работы электрогидравлической форсунки bosch основан на использовании давления топлива, как при впрыске, так и при его прекращении.

В исходном положении электромагнитный клапан обесточен и закрыт, игла форсунки прижата к седлу силой давления топлива на поршень в камере управления.

Впрыск топлива не происходит. При этом давление топлива на иглу ввиду разности площадей контакта меньше давления на поршень.

При этом впускной дроссель препятствует быстрому выравниванию давлений в камере управления и впускной магистрали. Давление на поршень снижается, а давление топлива на иглу не изменяется, под действием которого игла поднимается и происходит впрыск топлива.

Общий вид форсунки системы Бош Комон Рейл показан на рисунке 4. Форсунка состоит из: электромагнита, якоря электромагнита, маленького шарикового управляющего клапана, запорной иглы, распылителя, поршня управляющего клапана и подпружиненного штока.

Шарик клапана прижимается к седлу с усилием пружины и электромагнита. Сила пружины рассчитана на давление до 100 кг/см2, что значительно ниже давления в линии высокого давления (250…1800 кг/см2), поэтому только при приложении усилия электромагнита шариковый клапан не отойдет от седла, отделяя аккумулятор от линии слива.

Игла распылителя форсунки в нерабочем состоянии прижимается к седлу пружиной распылителя – это предотвращает попадание воздуха в форсунку при пуске двигателя.

В отличие от бензиновых электромеханических форсунок, в форсунках Common Rail электромагнит при давлении 1350-1800 кгс/см2 не в состоянии поднять запорную иглу, поэтому используется принцип гидроусиления.

Принцип действия электрогидравлической форсунки bosch

При создании давления в аккумуляторе, оно действует как на конусную поверхность иглы, так и на поршень управляющего клапана 5. Поскольку площадь рабочей поверхности поршня на 50% больше площади конусной поверхности иглы, игла распылителя продолжает прижиматься к седлу.

При подаче напряжения от блока управления на электромагнит 11, шток 9 якоря штока поднимается и открывается шариковый управляющий клапан 8.

Давление в камере управления 7 падает в результате открытия дроссельного отверстия и топливо пропускается из зоны над поршнем управляющего клапана в зону слива.

Давление на поршень управляющего клапана падает, так как подводящее дроссельное отверстие управляющего клапана имеет меньшее сечение, чем отводящее.

Запорная игла 2 при этом под действием высокого давления в кармане распылителя 3 открывается. Количество подаваемого топлива зависит от времени подачи напряжения в электромагнит 11, а значит от времени открытия шарикового управляющего клапана 8.

При прекращении подачи напряжения на электромагнит 11, якорь под действием пружины опускается вниз, при этом шариковый управляющий клапан закрывается, давление в камере управления восстанавливается через специальный жиклер.

Под действием давления топлива на поршень управляющего клапана 5, имеющего диаметр больше диаметра иглы, последняя закрывается.

На входе топлива в форсунку Бош установлен аварийный ограничитель подачи топлива. Он предотвращает опорожнение аккумулятора через форсунку с зависшей иглой или клапаном управления, а также повреждение соответствующего цилиндра дизеля.

В нем используется принцип возникновения разницы давлений по обе стороны от клапана 1 при прохождении топлива через его жиклеры 2. Сечение жиклеров, затяжка пружины 3 и диаметр клапана подобраны по максимальной продолжительности и расходу, т.е. подаче топлива.

Пьезоэлектрическая форсунка

В работе этой модели, также как и электрогидравлической форсунки, используется гидравлический принцип. В исходном положении игла посажена на седло за счет высокого давления топлива. При подаче электрического сигнала на пьезоэлемент, увеличивается его длина, которая передает усилие на поршень толкателя.

Открывается переключающий клапан, топливо поступает в сливную магистраль. Давление выше иглы падает. Игла за счет давления в нижней части поднимается и производится впрыск топлива.

Количество впрыскиваемого топлива определяется: длительностью воздействия на пьезоэлемент; давлением топлива в топливной рампе.

Пьезоэлемент, являющийся исполнительным элементом форсунки bosch, представляет собой параллелепипед длиной 30…40 мм, состоящий из спеченных между собой 300 керамических пластинок (кристаллов), расширяющийся на 80 мкм всего за 0,1 мс, чего достаточно чтобы воздействовать на иглу форсунки с усилием 6300 Н. При этом для управления пьезоэлементом используют напряжение бортовой сети автомобиля.

Пьезоэлемент

Для усиления пьезоэффекта в керамику добавляют палладиум и цирконий. Пьезоэлемент потребляет энергию только при подаче напряжения и регенерирует ее при выключении напряжения, таким образом, являясь регенератором энергии.

Использование пьезоэлемента, кроме быстроты срабатывания, обеспечивает большую силу открытия клапана сброса давления над иглой форсунки и высокую точность хода для быстрого сброса давления подачи топлива.

Основными составляющими форсунки являются модуль исполнительного элемента, состоящего из пьезоэлектрического элемента и его составляющих, модуль плунжера, состоящего из поршней, амортизатора давления и пружины, клапан переключения, игла. Для окончательной очистки топлива применяется специальный стержневой фильтр.

Рис.5. Компоненты пьезоэлектрогидравлической форсунки bosch

1 – патрубок рециркуляции; 2 – электрический разъем; 3 – стержневой фильтр; 4 – корпус форсунки; 5 – пьезоэлектричесий элемент; 6 – сопряженный поршень; 7 – поршень клапана; 8 – клапан переключения; 9 – игла форсунки; 10 – амортизатор давления

Увеличение длины модуля исполнительного элемента преобразуется модулем соединителя в гидравлическое давление и перемещение, воздействующие на клапан переключения.

Модуль плунжера действует как гидравлический цилиндр. На него постоянно воздействует давление подачи топлива 10 кгс/см2 через редукционный клапан в обратной магистрали.

Топливо выполняет роль амортизатора давления между плунжером соединителя выпускного дросселя 8 и плунжером клапана 5 в модуле плунжера. Из пустого закрытого инжектора (присутствует воздух) воздух удаляется при стартерном пуске двигателя (с частотой вращения вала стартера).

Помимо этого, инжектор наполняется топливом, подаваемым погруженным в топливном баке насосом, проходящим через управляемый обратный клапан против направления потока топлива.

Клапан переключения состоит из пластины клапана, плунжера клапана 5, пружины клапана и пластины дросселя 3. Топливо под давлением протекает через впускной дроссель 4 в пластине дросселя к игле форсунки и в камеру над иглой форсунки.

Благодаря этому происходит выравнивание давления над и под иглой форсунки. Игла форсунки удерживается в закрытом положении силой пружины форсунки.

При нажиме плунжера клапана 5 открывается канал выпускного дросселя и топливо под давлением вытекает через выпускной дроссель 8 большего размера, расположенный над иглой форсунки.

Топливо под давлением поднимает иглу форсунки, в результате чего происходит впрыск. Благодаря быстрым командам на переключение пьезоэлектрического элемента за один рабочий такт друг за другом производятся несколько впрысков.

Принцип работы пьезофорсунки

Рис.6. Принцип действия пьезофорсунки

1 – игла форсунки; 2 – пружина форсунки; 3 – пластина дросселя; 4 — впускной дроссель; 5 – плунжер клапана; 6 – линия высокого давления; 7 – соединительный элемент; 8 – выпускной дроссель; а – форсунка закрыта; б — форсунка открыта

Из-за особенностей процесса сгорания, присущих дизельным двигателям с турбонаддувом, для уменьшения шума и снижения выброса оксидов азота в цилиндры двигателя перед впрыском основной дозы топлива подается небольшая капля топлива (1…2 мм3) «пилотный впрыск», которая плавно перетекает в распыление остальной части топлива.

Предварительный впрыск позволяет топливу воспламеняться быстрее. Давление и температура при этом возрастают медленнее чем при обычном впрыске, что уменьшает «жесткость» работы двигателя и его шум с одновременным снижением выбросов окислов азота.

При холодном двигателе и в режиме, приближенном к холостому ходу, происходит два предварительных впрыска. При увеличении нагрузки предварительные впрыски один за одним прекращаются, пока при полной нагрузке двигатель не перейдет в режим основного впрыска. Оба дополнительных впрыска необходимы для регенерации сажевого фильтра.

Благодаря тому, что пьезофорсунки имеют намного меньшее время срабатывания, чем традиционные электромагнитные, стало возможным разделение горючей смеси на несколько отдельных микродоз: после многократных предварительных впрыскиваний очень небольших количеств горючей смеси следуют либо основное впрыскивание, либо при необходимости многие так называемые «после впрыскивания».

Время между предварительным впрыскиванием и основным впрыскиванием составляет 100 мс. Объем топлива, попадающего в цилиндр в момент каждого предварительного впрыскивания, составляет 1,5 мм3. Это делается для равномерного распределения давления в камере сгорания и, соответственно, уменьшения шума, создаваемого в процессе сгорания.

После впрыскивания, в свою очередь, служат для снижения токсичности отработавших газов. Если в конце цикла сгорания произвести еще одно впрыскивание в цилиндр, то оставшиеся частицы сгорают лучше.

Кроме того, в случае, когда во впускной системе установлен фильтр для улавливания несгоревших частиц, такая технология за счет высокой температуры способствует его очистке. Это особенно актуально для двигателей с большим рабочим объемом.

Более того, сейчас стало возможным использовать до семи тактов впрыска вместо трех за один рабочий процесс. Благодаря этому появляются новые возможности для увеличения номинальной мощности двигателя и еще более точного контроля за составом отработавших газов.

Новое поколение форсунок позволяет регулировать не только количество впрыска по времени и его фазы, но и управлять подъемом иглы, что позволяет более четко управлять процессом впрыска.

В настоящее время производители дизельной топливной аппаратуры, например фирма Бош, разработала системы Common Rail с давлением впрыска до 2500 кгс/см2. В этих системах форсунка отличается от традиционной тем, что максимальное давление создается не гидроаккумуляторе, а в самой форсунке.

Она снабжена миниатюрным гидроусилителем давления и двумя электромагнитными клапанами, позволяющими варьировать момент впрыска и количество топлива в пределах одного рабочего цикла. Таким образом, здесь совмещены принципы работы Комон Рейл и форсунки.

Другим направлением форсунок Bosch является устройство в форсунках небольшого напорного резервуара, сокращающего обратный ход к циклу низкого давления. Это позволяет увеличить давление впрыска и КПД системы.

Форсунки с повышенным давлением впрыска соответствуют нормам Евро-6.

___________________________________________________________________

ТНВД Д-245 — устройство и регулировки
ГРМ и клапаны Д-245
Система смазки двигателя Д-245
Детали топливной системы Д-245
Операции по регулировке ЯМЗ-236
Операции по разборке и установке ТНВД ЯМЗ-236
Система охлаждения и система смазки ЯМЗ-238
ТНВД ЯМЗ-238
Характеристики Cummins ISBe, ISLe, ISB, QSB

___________________________________________________________________

Ремонт и замена коленвала Cummins ISBe, ISLe, ISB
Ремонт блока цилиндров Камминз ISBe, ISLe, QSB
Шатунно-поршневая группа Cummins ISBe, ISLe, ISB
Система охлаждения дизеля ISF 2.8
Блок цилиндров и поршни дизеля ISF 2. 8
Компоненты топливной системы Cummins ISF 3.8
Система смазки двигателя Камминз 3.8
Система охлаждения Cummins ISF 3.8
Головка блока цилиндров ЯМЗ-7511
Блок цилиндров ЯМЗ-7511
Коленвал дизеля ЯМЗ-7511

Наконечник сопла

P для воздушного сопла B48NOPS с пьезоэлектрической ионизацией

Покупатель #:

Доставить: {{vm.session.shipTo.lastName}} {{vm.session.shipTo.firstName}},

product.iconFlag»>

Количество	Цена	Сохранить
{{pricebreak.breakQty}}	{{pricebreak.breakPriceDisplay}}	{{pricebreak.savingsMessage}}

Цена недоступна

0″> {{vm.product.inventoryDetail.poQty}} Поступление от производителя: {{vm.product.inventoryDetail. poArrivalDate != null ? vm.product.inventoryDetail.poArrivalDate : vm.product.inventoryDetail.leadDate | дата: «ММ/дд/гггг» }}

Время выполнения заказа производителем при отсутствии на складе: {{vm.product.inventoryDetail.leadTime}} дней

Производство этого товара снято с производства.

Вы можете приобрести не более {{vm.product.qtyOnHand}} на складе.

Доступна рекомендуемая замена {{vm.product.inventoryDetail.secondaryProductUrlText}}. Доступен возможный вариант {{vm.product.inventoryDetail.secondaryProductUrlText}}. Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы найти возможную замену.

Вес продукта: {{vm.product.shippingWeight}} фунтов на {{vm.product.unitOfMeasureDisplay}} Страна происхождения: {{vm.product.countryOfOfOrigin}}

Единица измерения:

Количество

недоступно для этого варианта.

Минимальное количество заказа: {{vm.product.minimumOrderQty}} Количество товара должно быть кратно {{vm.product.minimumOrderQty}}.

Настроить

Расписание доставки

Добавить в список

{{section. sectionName}} Выберите {{section.sectionName}}

{{styleTrait.nameDisplay}} {{styleTrait.unselectedValue ? «» : «Выбрать»}} {{styleTrait.unselectedValue ? styleTrait.unselectedValue : styleTrait.nameDisplay}}

Информация о продукте
Техническая информация
{{спецификация.имяДисплей}}
Запчасти и аксессуары
Сопутствующие товары

Информация о продукте

Техническая информация

product.specifications.length > 0″> Видео о продуктах

Запчасти и аксессуары

Сопутствующие товары

Твое сообщение *

Электронное письмо было успешно отправлено. Электронная почта не была успешно отправлена, пожалуйста, проверьте ввод формы.

Тканевые пьезоэлектрические датчики давления, зависящие от рисунка переплетения, на основе нановолокон поливинилиденфторида, полученных методом электропрядения с 50 насадками

Abstract

Носимые датчики давления, имеющие универсальную структуру устройства, были тщательно исследованы для достижения высокой чувствительности к механическим воздействиям. Здесь мы представляем пьезоэлектрические датчики давления на основе тканей, сотканных с использованием поливинилиденфторидных (ПВДФ) уточных и полиэтилентерефталатных (ПЭТ) основных нитей с различной структурой переплетения: 1/1 (полотняное), 2/2 и 3/3 уточных ребер. Зависимость характеристик чувствительности к давлению от рисунка переплетения продемонстрирована на реальной крупномасштабной ткани размером до ~ 2 м. Оптимизированный датчик давления с ребрами утка 2/2 обеспечивает высокую чувствительность 83 мВ N ^-1 , что на 245% выше, чем у шаблона 1/1. Эффективность обнаружения оптимальной ткани тщательно оценивалась с использованием различных внешних источников входных данных, таких как нажатие, сгибание, скручивание и смятие, а также различные движения человека. Кроме того, большой полностью тканевый датчик давления с массивом сенсорных пикселей продемонстрировал высокую чувствительность и стабильную работу датчика.

Введение

Пьезоэлектричество в асимметричных материалах широко изучалось в последние несколько десятилетий для эффективного извлечения электрической энергии посредством электромеханического преобразования энергии ^1,2,3 . Несмотря на то, что пьезоэлектрические устройства генерации энергии создают мгновенную энергию только после стимуляции механическим входом, достоинство этих устройств заключается в использовании бесплатных механических источников, что обеспечивает уникальную альтернативу энергии для электронных компонентов с низким энергопотреблением ^4,5,6 . В зависимости от требований конкретного применения соответствующие материалы, структура устройства и обработка имеют решающее значение для производства высокоэффективных сенсорных устройств на основе электромеханической связи ^7,8,9,10 . В дополнение к типичным неорганическим материалам, обладающим высоким пьезоэлектричеством, упругие органические материалы с надежной механической гибкостью были исследованы в качестве альтернативных кандидатов для носимых устройств с отличными показателями мощности ^11,12,13 . В этом отношении пьезоэлектрические полимеры, такие как поли(винилиденфторид) (ПВДФ) или его производные, являются наиболее перспективными материалами из-за их широкой доступности и технологичности, а также сильного пьезоэлектричества ^14,15,16,17 . Полимеры использовались в основном в форме макро- или нановолокон, обычно обработанных электроформованием в сильном электрическом поле, которое отвечает за образование in situ полярной β -фазы ^18,19 . Процесс электропрядения подходит для крупномасштабного производства нановолокон с регулируемым диаметром от нано- до микронного, в то время как ткань с более тонкими волокнами обеспечивает высокую механическую гибкость с хорошей воздухопроницаемостью ^15,20,21 . В частности, нановолоконные структуры были тщательно исследованы для использования в высокоэффективных пьезоэлектрических сборщиках энергии со структурными модификациями ^{22,23,24,25,26} . В частности, для носимых приложений пьезоэлектрические полимерные нановолокна полезны для окончательного создания структуры устройства тканевого типа, обеспечивающей высокоадаптируемую электромеханическую выработку энергии с механической устойчивостью в различных средах ^{27,28,29,30,31,32,33} . Например, волокна ПВДФ были дополнительно обработаны путем вытягивания и скручивания в пряжу для изготовления ткани для различных пьезоэлектрических применений, таких как генераторы и датчики 9.0103 28,29,30,31 . Пьезоэлектрический сборщик энергии был собран из ткани на основе нитей ПВДФ и показал пиковое напряжение 0,14 В и чувствительность 28 мВ Н ^-1 при сжатии после поляризации в электрическом поле ~2,7 В мкм ^-1 ²⁷ . Тем временем из нитей ПВДФ с покрытием из поли(3,4-этилендиокситиофена) (PEDOT) была соткана чувствительная к давлению ткань как в направлении основы, так и в направлении утка, с результирующей чувствительностью до 18,4 кПа ^-1 при давлении 100 Па ³² . Тем не менее, в большинстве исследований ткани использовался процесс прядения из расплава, требующий дополнительного плетения с меньшей управляемостью размеров, тогда как обычное электропрядение редко демонстрировало изготовление скрученных нитей в непрерывном процессе. Кроме того, только в ограниченных исследованиях была достигнута относительно высокая чувствительность к приложенным входным силам без применения какой-либо последующей обработки ткани.

Здесь мы предлагаем генератор ткани, включающий нити из нановолокна PVDF, которые производятся с помощью последовательного процесса, включающего электропрядение с 50 соплами при высоких полях, вытягивание и скручивание в процессе пряжи. Используя коммерческие полиэтилентерефталатные (ПЭТ) нити, были созданы различные структуры переплетения, такие как 1/1 (гладкое), 2/2 и 3/3 ребер утка. Например, пряжа из ПВДФ была сплетена в направлении утка, тогда как нить из ПЭТФ была сплетена в направлении основы для формирования различных рисунков переплетения. Нить основы из ПЭТ была выбрана для обеспечения механической целостности с утком из ПВДФ, поскольку недорогой ПЭТ был признан одной из самых популярных нитей в тканях и текстиле ³⁴ . Известно, что ПЭТ обладает замечательными механическими свойствами, такими как высокая прочность на разрыв 925 МПа и модуль Юнга 16 ГПа ³⁵ .

Кроме того, нановолокна выравнивались массивом прерывистых медных стержней на конвейере во время электроформования. Характеристики переплетения ПВДФ/ПЭТ при периодическом сжатии были оптимизированы с точки зрения их способности генерировать энергию, а оптимальная схема переплетения 2/2 реберного утка обеспечила впечатляющую чувствительность 83 мВ N ⁻¹ . Кроме того, ткань эффективно обнаруживала электрические сигналы силой до нескольких наноампер при различных физиологических механических воздействиях, таких как скручивание, сминание, сгибание пальцев, ходьба и бег. Матрица датчиков давления также была успешно размещена на ткани большой площади, что продемонстрировало ее потенциал для носимых электронных устройств с автономным питанием в промышленных масштабах.

Результаты

Ткани большой площади на основе нановолокон ПВДФ

На рис. 1а представлена схема процесса электропрядения с использованием 50 сопел. Ключевым техническим аспектом было использование 50 форсунок для непрерывного производства выровненного мата из нановолокна с использованием вращающейся ленты по направлению к другому концу конвейера. В частности, параллельные медные стержни были размещены на ленточном конвейере с интервалом 1,5 см, чтобы облегчить выравнивание скрученных волокон за счет электростатических взаимодействий. О влиянии меди на выравнивание волокон сообщалось ранее, в частности, когда параллельные медные проволоки располагались на барабане коллектора волокна 9.0103 36,37,38 . Существование Cu заставляет нановолокна испытывать электростатическую силу между входящим участком заряженного волокна и зарядами на поверхностях волокон, прикрепленных к Cu, что приводит к растяжению волокон на коротком расстоянии между стержнями Cu и, таким образом, к выравниванию волокон. Помимо помощи медных стержней для выравнивания, выравнивание нановолокон на большом расстоянии было обеспечено вдоль направления вытягивания, поскольку электропряденые нановолокна PVDF вытягивались с другого конца конвейера вращающимся барабаном. Как показано на СЭМ-изображении на рис. 1b, хорошо выровненные волокна были обеспечены. Выравнивание волокон необходимо для достижения эффективного растяжения (для пьезоэлектричества) и высокой механической целостности по длине волокна ³⁹ . Диаметр волокон в основном варьировался от ~ 700 до ~ 1300 нм при среднем диаметре 973 нм, как показано на распределении волокон по размерам (рис. 1b). Влияние вращающейся ленты и медных стержней во время электропрядения на выравнивание волокон дополнительно представлено на дополнительном рисунке 1, на котором степень выравнивания оценивалась с использованием контурных и пиковых графиков быстрого преобразования Фурье (БПФ) ³⁶ . Например, выровненные волокна кажутся хорошо ориентированными на изображениях SEM и соответствующем БПФ (дополнительный рис. 1c, e) с двумя основными пиками примерно на 90° и 270°, потому что волокна выравниваются в этом направлении с эллиптически распределенными пикселями. Напротив, случайно ориентированные нановолокна PVDF не демонстрировали основных пиков, как показано на дополнительном рисунке 1f.

Рис. 1: Подготовка пряжи PVDF и универсальных тканей.

a Схема процесса электропрядения с 50 соплами для производства выровненного мата из нановолокон ПВДФ, в котором стержни меди расположены параллельно на конвейерной ленте, с этапами изготовления трех тканых структур из четырехслойных нитей, изготовленных из одной нить. b СЭМ-изображение выровненных волокон ПВДФ в свежем виде с распределением диаметров волокон. c СЭМ-изображение четырехрядной пряжи. d Прочность на растяжение и деформация при разрыве четырехслойной пряжи в зависимости от уровня крутки. e Рентгенограмма четырехслойной пряжи, указывающая на наличие α — и β -фаз.

Изображение в полный размер

Одноволоконная пряжа была изготовлена путем последовательного холодного волочения, закрепления и скручивания мата из нановолокна после формования, а затем, наконец, была изготовлена четырехслойная пряжа путем скручивания четырех однонитевых нитей. Количество витков на единицу длины для четырехслойной пряжи варьировалось от 50 до 500 витков на метр (TPM), как показано на изображении СЭМ на рис. 1c для четырехслойной пряжи, скрученной при 300 TPM в качестве примера. На рис. 1а также схематично показаны три рисунка переплетения, изготовленные с использованием двух разных нитей, четырехслойной пряжи из ПВДФ и обычной пряжи из ПЭТ, на коммерческом ткацком станке. Три различных узора соответствуют структурам уточных ребер 1/1, 2/2 и 3/3, в которых нити PVDF и PET использовались в качестве утка (по горизонтали) и основы (по вертикали) соответственно. В этих рисунках уточные и основные нити попеременно перекрещиваются вверх и вниз, образуя ткань, с разницей только в повторяющемся количестве нитей ПЭТ в структуре уточных ребер из ПВДФ.

Прочность на растяжение четырехслойной пряжи была оптимизирована путем изменения уровня крутки, как показано на рис. 1d. Максимальный предел прочности при растяжении ~486 МПа был получен при уровне крутки 300 т/мин, что указывает на существование оптимального уровня крутки. Известно, что прочность нитей на растяжение зависит от степени крутки двумя компенсирующими эффектами: сцеплением и наклоном ^40,41 . Трение между нитями и, таким образом, сцепление волокон с волокнами увеличиваются с увеличением уровня крутки из-за увеличения повышенного сопротивления скольжению (эффект сцепления). Однако скручивание может вызвать напряжение кручения волокон и, возможно, снизить прочность (эффект наклона). С двумя компенсирующими эффектами существует пиковое значение прочности на растяжение в зависимости от уровня скручивания. При превышении оптимального уровня крутки пряжа подвергается механическому трению в чрезмерно скрученной структуре волокна, что вызывает повреждения и обрывы, тем самым снижая предел прочности на разрыв ⁴² . Прочность на разрыв поддерживалась на уровне почти 80%, что означает механическую пригодность для плетения ⁴³ . При оптимальных условиях крутки 300 т/мин средний диаметр четырехрядной пряжи составлял ~300 мкм.

Четырехслойная пряжа из ПВДФ была дополнительно охарактеризована с помощью структурного анализа. На рис. 1e показана рентгенограмма четырехслойной пряжи (скрученной при 300 т/мин). Наблюдалась сильная кристалличность; можно выделить пики α — и β -фаз, причем последняя является доминирующей. Кристаллические фазы формируются в ПВДФ в соответствии с различными ориентациями диполей, а именно антипараллельной ориентацией для неполярных α -фазное и параллельное выравнивание для полярных β -фазное ¹⁸ . Хорошо известно, что фаза β , предпочтительная для высокого пьезоэлектричества, в основном образуется при приложении сильного электрического поля во время электропрядения ¹⁹ . Относительную долю β -фазы оценивали по соотношению β -фазы (%) = \(\frac{{A_\beta }}{{A_\alpha + A_\beta }} \times 100 \), где А _α и A _β – площади пиков α — и β -фазы соответственно ⁴⁴ . Для расчета A _α и A _β все пики в диапазоне 2θ от 10 до 45° были подвергнуты деконволюции с использованием функции Гаусса, как показано на рис. 1e. Количество β -фазы оценивается примерно в 55,8%. Преобладание фазы β было подтверждено спектром поглощения инфракрасного излучения с преобразованием Фурье (FTIR), как показано на дополнительном рисунке 2. Различимые пики при 840 см ⁻¹ и 1280 см ⁻¹ связаны с внеплоскостным колебанием связей C–F ⁴⁵ . Другой пик при 880 см ^-1 представляет собой скелетное колебание связей С-С β -фазы ⁴⁶ .

Ткани из ПВДФ/ПЭТ с узорами реберного переплетения 1/1, 2/2 и 3/3 утка были изготовлены с использованием промышленного ткацкого станка. На рис. 2а показан пример готовой ткани из ПВДФ/ПЭТ с уточной кромкой 2/2 в масштабе ~195 см × 50 см. Пример СЭМ-изображения реберного переплетения утка 2/2 показан на рис. 2b. Механически прочные нити ПЭТФ толщиной 100 мкм использовались параллельно в качестве основы, тогда как пьезоэлектрические нити ПВДФ использовались в качестве утка. За счет переплетения основных и уточных нитей в ткани образуются переплетения, называемые извилинами. Расстояние между основными нитями извива было больше, чем между соседними основными нитями. Следовательно, количество основных нитей на единицу длины увеличивалось в следующем порядке: 1/1 < 2/2 < 3/3 ребра утка. Благодаря высокому модулю растяжения основной ПЭТ-пряжи модуль и разрывная деформация имели тенденцию к увеличению в одном порядке, как показано на рис. 2в. Угол свисания также зависел от структуры переплетения, обнаруживая наибольший угол ~ 30° в узоре утка 3/3 (рис. 2г). Фотографии тканых материалов с указанием измеренных углов свисания показаны на дополнительном рис. 3.

Рис. 2: Ткань большой площади и ее физические характеристики.

a Фотография крупной ткани с узором резинки 2/2, достигающего размеров 195 см × 50 см. b СЭМ-изображение уточной резинки 2/2, состоящей из попеременного пересечения одной нити уточной пряжи PVDF с двумя нитями основной пряжи PET. c Модуль упругости и разрывная нагрузка различных тканей с 1/1, 2/2 и 3/3 уточной кромкой. d Углы подвешивания измерены для тканей.

Изображение в натуральную величину

Чувствительность к давлению универсальных пьезоэлектрических тканей

Используя различные ткани с узором 1/1, 2/2 и 3/3 утка, датчики давления были изготовлены путем сэндвичинга 2 см × 2 см ткань между оксидом индия и олова (ITO) / ПЭТ и нейлоновой тканью с серебряным покрытием, как показано на схеме устройства на дополнительном рис. 4 (вместе с изображением фактического датчика). На оба слоя был нанесен герметизирующий слой из полиимида (PI) с внешними медными проводами для электрических измерений. На рис. 3а показаны пьезоэлектрические выходные характеристики тканевых датчиков при увеличении сжимающей силы от 4 до 24 Н, которая применялась путем нажатия пальцем с частотой 1 Гц. Фактическая приложенная сила определялась во время измерения путем прикрепления к ткани коммерческого датчика силы, как показано на дополнительном рисунке 5. Как и ожидалось, выходное напряжение и ток увеличивались с увеличением силы, прикладываемой к тканям из ПВДФ / ПЭТ, независимо от узор плетения. Например, для ребристой ткани с утком 1/1 максимальное выходное напряжение и ток увеличились с ~0,09В и ~7 нА при усилии от 4 Н до ~0,62 В и ~63 нА при 24 Н. Датчики ткани реагировали стабильно во время многократного сжатия, как видно из теста на повторяемость узора утка 2/2 до 1000 циклов при касание пальцем при ~ 16 N, что свидетельствует о хорошей надежности характеристик измерения, как показано на дополнительном рис. 6.

Рис. 3: Электрические характеристики датчика давления на тканевой основе.

a Выходное напряжение и ток, генерируемые нажатием пальца на генераторы, включающие ткани реберного переплетения 1/1, 2/2 и 3/3, над обозначенными областями, прикладываемые с измеренными усилиями от ~4 Н до ~24 Н b , c Графики пикового напряжения b и тока c в зависимости от приложенной силы, контролируемой датчиком силы, прикрепленным к каждому типу ткани. d Чувствительность к напряжению и току, измеренная для различных структур переплетения.

Увеличить

Для трех рисунков ткани на рис. 3б, в построены зависимости пикового напряжения и тока от точек приложения силы. Как напряжение, так и ток демонстрировали почти линейную зависимость от приложенной силы для всех тканевых датчиков. Примечательно, что более высокие значения напряжения и тока наблюдались в случае схемы утка 2/2, достигая ~2,0 В и ~109нА при максимальном уровне силы ~24 Н. Хотя максимальные значения напряжения и тока могут не иметь решающего значения для сенсорных приложений, широкие диапазоны пиковых значений полезны при разработке носимых тканевых датчиков в зависимости от типа и величины входной силы ⁴⁷ . Следует отметить, что растяжение ткани в направлении уточной нити ПВДФ создавало небольшое напряжение ~4,5 мВ при максимальной деформации растяжения ~25%, что указывает на то, что сама деформация имеет ограничение создания значительного выходного сигнала. как видно на дополнительном рис. 7.

Кроме того, значения чувствительности для результатов напряжения и тока были оценены, как показано на рис. 3d. Чувствительность, т. е. способность реагировать на заданное давление, была извлечена из наклона спроецированных линий на каждом графике, где больший наклон указывает на более высокую чувствительность. Как и ожидалось, высокие значения чувствительности по напряжению 83 мВ N ⁻¹ и 36 мВ N ⁻¹ были достигнуты для датчиков уточных ребер 2/2 и 3/3 соответственно, что соответствовало приращениям ~245% и ~ 50% относительно 24 мВ N ⁻¹ для датчика уточной кромки 1/1. Как и чувствительность к напряжению, чувствительность к току зависела от рисунка ткани, демонстрируя одинаковую тенденцию к увеличению: ~2,8 нА N ⁻¹ для 1/1 уточной ребристой ткани, ~3,4 нА N ⁻¹ для 3/3 уточной ткани. ткань в рубчик и ~5,0 nA N ^-1 для ткани в рубчик 2/2 утка. Диапазон чувствительности по напряжению намного лучше, чем сообщаемые значения 10–20 мВ N ⁻¹ для типичных коммерческих датчиков силы на основе кварца ⁴⁸ . В качестве примера аналогичного датчика на тканевой основе обычная ткань, сотканная из поливинилиденфторида и нейлоновых нитей с покрытием Ag, продемонстрировала чувствительность 55 мВ N ⁻¹ при периодических ударных нагрузках 70 Н при частоте 1 Гц ²⁹ . Другая ткань, связанная из нитей ПВДФ, показала чувствительность ~17,6 мВ Н ^-1 при давлении сжатия 0,1 МПа ²⁸ .

Зависимость характеристик распознавания от рисунка ткани можно объяснить различиями в распределении силы в структуре переплетения при приложении силы. На рис. 4 показаны схемы поперечных сечений 1/1, 2/2 и 3/3 уточных ребристых тканей с потенциальным распределением точек перекрестного контакта между уточными и основными нитями под действием внешней сжимающей силы. Серые линии вдоль светло-голубой уточной нити из ПВДФ указывают исходное положение перед приложением вертикального сжимающего давления. Поскольку электромеханическое соединение происходит в пьезоэлектрической уточной пряже при физическом воздействии, количество точек контакта и величина результирующей деформации сжатия могут быть двумя основными атрибутами, определяющими выработку энергии в соответствии со структурой ткани. Считается, что количество точек контакта на заданную длину является максимальным в случае уточной резинки 1/1, тогда как величина сжимающей деформации максимальна в уточной резинке 3/3 (что указывает на наибольшую механическую деформацию при одинаковое давление), как показано на рис. 4. С учетом компромиссного соотношения между влиянием количества точек контакта и деформацией сжатия предполагается, что ребристая ткань с утком 2/2 работает более оптимально с точки зрения эффективности в электромеханических испытаниях. соединение с датчиком давления, что обеспечивает наилучшую производительность.

Рис. 4: Механизм, индуцирующий пьезоэлектричество в различных узорах переплетения.

Потенциальный механизм генерации пьезоэлектричества, предполагающий оптимальную работу схемы утка 2/2 за счет баланса между эффектами количества точек контакта и величиной деформации сжатия.

Полноразмерное изображение

Расширенное обнаружение физиологических сигналов с использованием полностью тканевых сенсоров

Оптимальная 2/2 уточная ребристая ткань была в дальнейшем использована в полностью тканевых датчиках тока для настоящей носимой текстильной электроники, которые состоят из двух прикрепленных листов проводящей ткани с обеих сторон пьезоэлектрической ткани и покрытой обычной хлопчатобумажной тканью, как показано на дополнительном рис. 8. На рисунке 5а показаны пьезоэлектрические отклики полностью тканевых датчиков при трех различных механических воздействиях: изгиб, скручивание и смятие. В качестве еще одного примера использования полностью тканевого датчика на рис. 5b представлены сигналы кода Морзе в реальном времени слова «YONSEI» с использованием пальца для прикосновения к датчику с длинными и короткими импульсами. Ток, создаваемый этими касаниями, можно интерпретировать как штрихи (обозначенные розовым прямоугольником) и точки (обозначенные синим прямоугольником). Например, для распознавания символа тире от первого касания на этапе I создавался нисходящий пик. На этапе удержания II сигнал не отражал никакой достоверной информации. Когда давление было сброшено на стадии III, сигнал отреагировал в противоположном направлении, т. е. восходящим пиком. При быстром уменьшении и увеличении выходного тока датчика без ступени II сигнал можно рассматривать как точку.

Рис. 5: Характеристики датчиков давления, полностью изготовленных из ткани.

a Токочувствительные характеристики генератора реберного переплетения 2/2 утка во время ручного изгиба, скручивания и сминания. b Примеры кодов Морзе, созданных нажатием пальца, с тремя этапами работы: этап I для отрицательного сигнала, этап II для нулевого тока и этап III для положительного сигнала. c Генерация выходного тока путем опускания и подъема небольшого блока. d Выходные токовые сигналы, создаваемые сгибанием пальцев с разными углами изгиба (вверху) и количеством изгибов пальцев (внизу). e Ток, генерируемый движениями стопы при ходьбе и беге, по сравнению с током в положении стоя. f Схематическое изображение различных механических входных источников для широкого диапазона давлений от 10 ⁻² до 10 ³ N.

Изображение в натуральную величину ~0,02 N) был успешно обнаружен, когда его уронили на поверхность датчика, а затем подняли, что демонстрируют электрические сигналы на рис. 5c. Датчик ткани также эффективно обнаруживал электрические сигналы от различных движений человеческого тела. На рис. 5г показаны выходные токи, генерируемые движением пальца в цельнотканевом датчике, прикрепленном к суставам пальцев. При изменении угла изгиба пальца от ~30° до ~120° выходной ток варьировался от 15 до 50 нА, что позволяет предположить, что обнаруженный ток может указывать на угол изгиба пальца. Электрические сигналы, создаваемые движением пальца, также зависели от количества изгибов пальца с мгновенными сигналами каждого изгиба (рис. 5d). Полностью тканевые датчики отслеживали движения стопы, проверяя различные уровни электрических сигналов во время стояния, ходьбы и бега, как показано на рис. 5e. Выходной ток оставался неизменным в положении стоя и увеличивался во время ходьбы или бега, что указывает на то, что более сильное воздействие на датчик вызывало большую деформацию с большей электрической реакцией. Вышеуказанные результаты измерений подразумевают, что предлагаемый нами полностью тканевый датчик реагирует на широкий диапазон входных усилий от 0,02 Н (падение небольшого блока) до 694 N (работает) в автономном режиме, в отличие от емкостных или пьезорезистивных датчиков, как показано с различными механическими источниками, охватывающими диапазон усилий на рис. 5f ⁴⁹ . Следует отметить, что испытание на падение/подъем с использованием ~0,02 Н (как видно на рис. 5c) дало идентичный результат для датчика ткани после приложения максимальной силы 694 Н, как показано на дополнительном рис. 9, что указывает на хорошее способность ткани к восстановлению.

Кусок лучшей ребристой ткани 2/2 утка с размерами ~5,5 см × ~20 см был дополнительно включен в стельку обуви с напечатанным электродным рисунком с двумя сфокусированными участками в передней и пяточной частях. Наш датчик давления на основе ткани PVDF/PET продемонстрировал многообещающие характеристики даже при обнаружении движения при ходьбе с помощью фотографии на рис. 6a 9.0103 50 . Как показано на рис. 6b-d, все шаги при ходьбе, такие как приземление пяткой, опора, контакт с носком и подъем ноги, детектировались с помощью пьезоэлектрических сигналов. Различные пики выходного сигнала были обнаружены в зависимости от величины давления для каждой походки на основе рабочих механизмов пьезоэлектрического датчика ⁵¹ . Эти результаты могут указывать на превосходную чувствительность пьезоэлектрических датчиков, полностью изготовленных из ткани, с гибкостью конструкции, учитывающей различные входные воздействия. Следует отметить, что на рис. 6 в качестве выходного сигнала использовалось напряжение, а не ток на рис. 5, чтобы продемонстрировать, что и напряжение, и ток могут использоваться в качестве выходных сигналов в тканевых датчиках, о чем сообщается аналогично 9.0103 8,52 . Для оценки долговечности цельнотканевого датчика устройства стирали до пяти раз с использованием автоматической стиральной машины, а изменение токового сигнала после каждой стирки показано на дополнительном рис. 10. Стираемость является важным параметром оценки для любой носимый датчик на тканевой основе ⁵³ . После пятикратной стандартной стирки выходной ток сохранялся примерно на 81,3%, что указывает на то, что ткань такая же прочная, как и обычная ткань.

Рис. 6: Расширенные области применения цельнотканых датчиков давления.

a Пример датчика давления в стельке обуви, изготовленного из ребристой ткани 2/2 утка, который был вставлен под два круглых электрода для обнаружения движений передней части (чуть ниже пальцев) и пятки. b Схематические иллюстрации каждой стадии одного шага при ходьбе: приземление пяткой, опора, контакт с носком и подъем ноги. c Сигналы выходного напряжения в ответ на каждую часть шага ходьбы для анализа походки и d увеличенные электрические сигналы, коррелированные с каждым этапом шага. e Схема цельнотканых датчиков давления с массивом пиксельных блоков коробчатого типа, пронумерованных до 12, с проводящими линиями, выполненными по схеме для обнаружения отдельного сигнала от каждого пикселя. f Трехмерные графики электрических сигналов, создаваемых нажатием пальца на каждый пиксель. г Электрические сигналы обнаружены только в пикселе, нажатом пальцем, без создания боковых сигналов на других пикселях, что подтверждает отсутствие перекрестных помех.

Изображение в полный размер

Все тканевые датчики можно легко преобразовать в большие датчики давления для отслеживания распределения механических входных раздражителей. На рис. 6д представлена схема цельнотканевого датчика с массивом сенсорных пикселей 4×3 площадью 1,5×1,5 см 9 .0103 2 каждый (с фотографией фактического датчика на дополнительном рис. 11). Каждый пиксель демонстрирует аналогичный отклик со средним сигналом напряжения 0,51 ± 0,04 В, как показано на трехмерном распределении электрических сигналов на рис. 6f. Кроме того, контролировалось прикосновение пальца к каждому блоку пикселей, чтобы определить, были ли предотвращены электрические перекрестные помехи, наблюдаемые в обнаруженных сигналах в выбранных пикселях. Например, как показано на рис. 6g, когда палец нажимал на пиксель 1, он реагировал, тогда как другие пиксели не реагировали. Точно так же ни один из пикселей не реагировал на нажатие пикселя 3, что подтверждает отсутствие электрических или механических перекрестных помех между соседними пикселями.

Обсуждение

Были успешно продемонстрированы высокочувствительные и пригодные для носки полностью тканевые датчики давления, включающие пьезоэлектрическую пряжу из нановолокна PVDF, с возможностью обнаружения широкого диапазона входных сил до 694 Н. Пятьдесят сопел на одном прототипе электроспиннера были успешно продемонстрированы. используется для производства непрерывного мата из нановолокна с помощью прерывистых медных стержней на движущейся несущей для выравнивания волокон. Затем волокна после прядения были спрядены в четырехслойную пряжу из ПВДФ, чтобы в конечном итоге сплести крупномасштабную ткань ~ 195 см × ~ 50 см с использованием коммерческой пряжи ПЭТ для основы. Оптимизированная ткань с уточной кромкой 2/2 показала чувствительность 83 мВ N ^-1 при периодическом сжатии, что соответствует увеличению на ~245% по сравнению с эталонной утковой кромкой 1/1. Различные физиологические движения, включая сгибание, скручивание, смятие, ходьбу и бег, успешно отслеживались с помощью различимых электрических сигналов с использованием датчиков давления, полностью основанных на ткани. Датчик, полностью выполненный из ткани, также продемонстрировал долговечность, сравнимую с обычной тканью, сохраняя ~ 81,3% исходного выходного тока после пяти стандартных стирок. Датчик давления ткани с массивом сенсорных пикселей 4 × 3 показал одинаковые пьезоэлектрические сигналы во всех пикселях со средним выходным напряжением 0,51 В и низким стандартным отклонением ± 0,04 В. Оптимальный датчик ткани также оказался высокоэффективным. для мониторинга здоровья путем создания электрических сигналов, которые коррелируют с последовательными сегментами ходьбы человека.

Методы

Получение тканей на основе ПВДФ/ПЭТ-пряжи

Раствор прекурсора ПВДФ готовили путем растворения 19 мас.% порошка ПВДФ (Kynar flex-2801-00, Piezotech, Франция) относительно 100 мас.%. смешанного растворителя диметилсульфоксида (ДМСО, 99,5%, Sigma-Aldrich, США) и ацетона (99,5%, Дуксан, Республика Корея). Раствор становился прозрачным после перемешивания в течение ночи при фиксированной температуре 60 °C. Раствор предшественника подвергали электропрядению с использованием специализированного электроспиннера с несколькими насадками, который включает 50 игольчатых фильер с диаметром отверстия ~ 0,57 мм. Нановолокна непрерывно выбрасывались через фильеры на конвейерную ленту со скоростью 0,2 мл мин ⁻¹ в постоянном электрическом поле ~20 кВ. Медные стержни с интервалом ~1,5 см располагались по всей ленте перпендикулярно направлению вращения ленты, чтобы облегчить выравнивание нановолокон, когда они оседали на ленте. Полученный мат из нановолокна был объединен в единую нить (~120 мкм в диаметре). Окончательная четырехслойная пряжа (~ 300 мкм в диаметре) была изготовлена путем вытягивания/кручения четырех однонитевых нитей при коэффициенте вытяжки 2,35 с переменным уровнем крутки от 50 до 500 т/мин. Используя специальный рапирный ткацкий станок (Sambo Eng. Co., Корея), эти нити затем были сплетены в три различных структуры ткани, а именно: 1/1 (простое), 2/2 и 3/3 реберного переплетения утка, в которых Нити PVDF и PET использовались в качестве утка и основы, соответственно, в полученном гобелене. Например, уточное ребристое переплетение 2/2 представляет собой ткань, в которой одна прядь уточной пряжи PVDF пересекает две чередующиеся нити ПЭТ-основных нитей вверх и вниз в ребристой ткани. Ткани сотканы со скоростью введения утка 50 витков в минуту при ширине берда 50 см.

Характеристика пряжи и тканей

Морфологию четырехслойной пряжи и тканей из ПВДФ/ПЭТ изучали с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ; JEOL-7610, JEOL, Япония). Двумерное БПФ было выполнено с использованием программного обеспечения ImageJ для определения распределения ориентаций исходного волокна. Кристаллографическую фазу нити PVDF идентифицировали с помощью рентгеновской дифрактометрии (XRD, SmartLab, Rigaku, Japan) с излучением Cu Kα. Нити ПВДФ также анализировали с помощью ИК-Фурье-спектроскопии (Vertex 70, Bruker, США) в диапазоне частот 700–1800 см 9 .0103 −1 . Прочность на растяжение и разрывное напряжение пряжи ПВДФ измеряли с помощью универсальной испытательной машины на основе ASTM D2256. Механические свойства тканей ПВДФ/ПЭТ были оценены для пяти образцов ткани шириной 50 мм и высотой 150 мм в соответствии со стандартом ASTM D5035. Углы свисания тканей PVDF/PET определяли с использованием металлической горизонтальной платформы в соответствии со стандартом ASTM D1388-07.

Изготовление и измерение датчиков давления

Пьезоэлектрические датчики давления были сконструированы с использованием ткани ПВДФ/ПЭТ (2 см × 2 см) с различной тканой структурой с использованием нейлоновой ткани с покрытием Ag в качестве верхнего электрода и ПЭТ с покрытием ITO. пленка в качестве нижнего электрода. Затем медные провода были соединены с верхним и нижним электродами, а пленка PI использовалась для герметизации устройства. Выходное напряжение и ток измерялись с помощью входных усилий, прикладываемых нажатием пальца, с использованием нановольтметра (Keithley 2182 A, ValueTronics, США: внутреннее сопротивление 10 МОм) и системы гальваностата (IviumStat, Ivium Technologies, Нидерланды: внутреннее сопротивление 1 МОм). ), соответственно. Величину приложенной силы контролировали во время измерений с помощью датчика тактильного давления (FlexiForce A201, Nitta, Япония), прикрепленного к устройству. Кроме того, полностью тканевые датчики давления размером 4 см × 4 см были собраны с использованием 2/2 уточной ребристой ткани, в которой нижний электрод был заменен нейлоновой тканью с серебряным покрытием (LXG-1, Soitex, Корея: сопротивление 0,8 Ом) вместо ITO/PET. Датчики давления также были нанесены на ткань большой площади (12 см × 12 см), зажатую между двумя хлопчатобумажными тканями, на которых был нанесен рисунок электродов, нанесенный трафаретной печатью на Ag, для завершения сенсорного датчика на основе ткани. Электрические сигналы, генерируемые стопой на различных этапах ходьбы человека, дополнительно регистрировали с помощью узорчатой маски в форме стельки для обуви (Sang-A Frontec, Республика Корея).

Доступность данных

Данные, подтверждающие результаты этого исследования, можно получить у соответствующих авторов по обоснованному запросу.

Каталожные номера

Шехазд М., Ван С. и Ван Ю. Гибкий и прозрачный пьезоэлектрический громкоговоритель. нпдж Гибкий. Электрон. 5 , 24 (2021).
Артикул Google ученый
Чой, Х. Дж., Юнг, Ю. С., Хан, Дж. и Чо, Ю. С. Растяжение на месте, обусловленное деформацией, высокое пьезоэлектричество и улучшенные электромеханические характеристики сбора энергии структуры наностержня ZnO. Nano Energy 72 , 104735 (2020).
КАС Статья Google ученый
Ким, Д. Б., Парк, К. Х. и Чо, Ю. С. Происхождение высокого пьезоэлектричества тонких пленок неорганического галогенида перовскита и их электромеханических характеристик сбора энергии и физиологических токочувствительных характеристик. Энергетическая среда. науч. 13 , 2077–2086 (2020).
КАС Статья Google ученый
Чо, А., Ким, Д. Б. и Чо, Ю. С. Поверхностные потенциалы, зависящие от электрического поля, и характеристики сбора вибрационной энергии Bi(Na _0,5 Ti _0,5 )O ₃ на основе Pb пьезоэлектрические тонкие пленки. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 11 , 13244–13250 (2019 г.).
КАС Статья Google ученый
Ким, Д. Б., Джо, К. С., Парк, С. Дж. и Чо, Ю. С. Вклад анизотропной деформации решетки в пьезоэлектричество и электромеханическую генерацию энергии гибкими тонкими пленками неорганических галогенидов. Доп. Энергия Матер. 12 , 2103329 (2022).
КАС Статья Google ученый
Султана А. и др. Поливинилиденфторидный поли(винилиденфторид) электроволоконный мат из органо-свинцово-галогенидного перовскита, излучающий зеленый свет, и его потенциальная полезность для применения в области сбора механической энергии окружающей среды. Nano Energy 49 , 380–392 (2018).
КАС Статья Google ученый
Сонг К., Чжао Р., Ван З. Л. и Ян Ю. Комбинированный пиропьезоэлектрический эффект для автономного одновременного измерения температуры и давления. Доп. Матер. 31 , 11 (2019).
Артикул КАС Google ученый
Хан, Дж. и др. Происхождение высокого пьезоэлектричества в композитных нановолокнах углеродных нанотрубок/галогенидных нанокристаллов/P(VDF-TrFE), предназначенных для сбора энергии изгиба и датчиков давления. Nano Energy 99 , 107421 (2022).
КАС Статья Google ученый
Wang, Y. et al. Иерархические датчики с автономным питанием для многофункционального тактильного восприятия. науч. Доп. 6 , eabb9083 (2020).
КАС Статья Google ученый
Yang, Y. et al. Трибоэлектрический наногенератор на ветровой основе из нанокомпозита полиимида/графена для датчика давления с автономным питанием. Доп. Матер. Технол. 4 , 1800723 (2019).
Артикул КАС Google ученый
Хан, Дж. и др. Происхождение усиленного сбора пьезоэлектрической энергии в полностью полимерных нановолокнах ядро-оболочка с контролируемой толщиной оболочки. Композ. Часть Б англ. 223 , 109141 (2021).
КАС Статья Google ученый
Kim, D.B., Kim, S.W., Kim, Y.E., Choi, HJ, & Cho, Y.S. Обработка при комнатной температуре Ag/Pb(Zn _1/3 Nb _2/3 )O ₃ –Pb(Zr _0,5 Ti _0,5 )O _{3 Композиты на основе} для печатаемых пьезоэлектрических накопителей энергии. Композ. науч. Технол. 218 , 109151 (2022).
Хоссейни Э. С., Манджаккал Л., Шактивел Д. и Дахия Р. Гибкий биоразлагаемый пьезоэлектрический датчик давления на основе глицина и хитозана. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 12 , 9008–9016 (2020 г.).
КАС Статья Google ученый
Ли, Т. и др. Чистые нановолокна OPM с высоким пьезоэлектричеством, предназначенные для сбора энергии in vitro и in vivo. Дж. Матер. хим. B 6 , 5343–5352 (2018).
КАС Статья Google ученый
Chang, C., Tran, V.H., Wang, J., Fuh, Y.K. & Lin, L. Пьезоэлектрический полимерный наногенератор прямой записи с высокой эффективностью преобразования энергии. Нано Летт. 10 , 726–731 (2010).
КАС Статья Google ученый
«>
Jia, N., He, Q., Sun, J., Xia, G. & Song, R. Поведение при кристаллизации и электроактивные свойства пленок PVDF, P (VDF-TrFE) и их смесей. Полим. Тест. 57 , 302–306 (2017).
КАС Статья Google ученый
Мондал, С., Пол, Т., Маити, С., Дас, Б.К. и Чаттопадхьяй, К.К. Интерактивный сборщик механической энергии движения человека на основе полностью неорганического перовскита-ПВДФ. Nano Energy 74 , 104870 (2020).
КАС Статья Google ученый
Руан, Л. и др. Свойства и применение β-фазного поли(винилиденфторида). Полимеры 10 , 228 (2018).
Артикул КАС Google ученый
Ju, B.J., Oh, J.H., Yun, C. & Park, C.H. Разработка супергидрофобного электропряденого полотна из поливинилиденфторида с помощью плазменного травления и погружения в воду для приложений по сбору энергии. РСК Доп. 8 , 28825–28835 (2018).
КАС Статья Google ученый
Ван Ю., Йокота Т. и Сомея Т. Мягкая электроника на основе электропрядения на основе нановолокна. NPG Азия Матер. 13 , 22 (2021).
Артикул КАС Google ученый
Ико, Г. и др. Зависящие от размера пьезоэлектрические и механические свойства электроформованных нановолокон P(VDF-TrFE) для улучшенного сбора энергии. Дж. Матер. хим. А 4 , 2293–2304 (2016).
КАС Статья Google ученый
Лю, К. и др. Сбор пьезоэлектрической энергии и характеристики зарядки Pb(Zn _1/3 Nb _2/3 )O ₃ –Pb(Zr _0,5 Ti _0,5 )O ₃ наночастиц TDF ) композитные листы из нановолокна. Композ. науч. Технол. 168 , 296–302 (2018).
КАС Статья Google ученый
Ши, К., Сун, Б., Хуанг, X. и Цзян, П. Синергетический эффект графенового нанолиста и наночастиц BaTiO ₃ на повышение производительности электропряденого мата из нановолокна PVDF для гибких пьезоэлектрических наногенераторов. Nano Energy 52 , 153–162 (2018).
КАС Статья Google ученый
Султана, А. и др. Нановолокна поли(винилиденфторида) с включением иодида свинца метиламмония для гибкого пьезоэлектрического-пироэлектрического наногенератора. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 11 , 27279–27287 (2019 г.).
КАС Статья Google ученый
Кан, Х. Б. и др. (Na,K)NbO ₃ Пьезоэлектрические нановолоконные композиты с внедренными наночастицами для гибких наногенераторов. Композ. науч. Технол. 111 , 1–8 (2015).
КАС Статья Google ученый
Юн, Дж. Х., Сунг, С. М., Ким, М. С., Чой, Б. К. и Ли, Дж. С. Влияние содержания МУНТ на механические и пьезоэлектрические свойства нановолокон ПВДФ. Матер. Дес. 206 , 109785 (2021).
КАС Статья Google ученый
Talbourdet, A. et al. Трехмерная конструкция блокировки 100% пьезоэлектрический PVDF для улучшения сбора энергии. Умный Матер. Структура 27 , 075010 (2018).
Артикул Google ученый
Соин, Н. и др. Новый полностью пьезоэлектрический текстиль «3-D spacer» для приложений по сбору энергии. Энергетическая среда. науч. 7 , 1670–1679 (2014).
КАС Статья Google ученый
«>
Magniez, K., Krajewski, A., Neuenhofer, M. & Helmer, R. Влияние вытяжки на молекулярную ориентацию и полиморфизм формованных из расплава поливинилиденфторидных волокон: на пути к разработке пьезоэлектрических датчиков силы. J. Appl. Полим. науч. 129 , 2699–2706 (2013).
КАС Статья Google ученый
Лунд, А. и др. Энергоаккумулирующие ткани на черный день: плетеные пьезоэлектрики на основе формованных из расплава микроволокон PVDF с проводящей сердцевиной. нпдж Гибкий. Электрон. 2 , 9 (2018).
Артикул Google ученый
Åkerfeldt, M., Nilsson, E., Gillgard, P. & Walkenström, P. Текстильные пьезоэлектрические датчики – формованные из расплава двухкомпонентные волокна из поливинилиденфторида с проводящими сердцевинами и поли(3,4-этилендиокситиофен) )-поли(стиролсульфонат) покрытие в качестве внешнего электрода. Фаш. Текст. 1 , 13 (2014).
Артикул Google ученый
Zhou, Y. et al. Высокочувствительная, автономная и носимая электронная кожа на основе чувствительного к давлению датчика из нановолокна. науч. Респ. 7 , 12949 (2017).
Артикул КАС Google ученый
Ян, Э. и др. Нановолоконные смарт-ткани из крученых нитей электропряденого пьезополимера. Приложение ACS Матер. Интерфейсы 9 , 24220–24229 (2017 г.).
КАС Статья Google ученый
Чжао З. и др. Машинная стирка текстильных трибоэлектрических наногенераторов для эффективного мониторинга дыхания человека путем ткацкого станка из металлических нитей. Доп. Матер. 28 , 10267–10274 (2016).
КАС Статья Google ученый
«>
Zhang, J.M. et al. Получение высокомодульного поли(этилентерефталата): влияние молекулярной массы, параметров экструзии и вытяжки. Междунар. Дж. Полим. науч. 2017 , 2781425 (2017).
Артикул КАС Google ученый
Ким, Дж. И., Хван, Т. И., Агилар, Л. Э., Парк, С. Х. и Ким, К. С. Контролируемая конструкция выровненных и случайных нановолокон для трехмерных бифункциональных нервных проводников, изготовленных с помощью новой установки для электропрядения. Науч. Респ. 6 , 23761 (2016).
КАС Статья Google ученый
Ли Д., Ван Ю. и Ся Ю. Электропрядение полимерных и керамических нановолокон в виде одноосно ориентированных массивов. Нано Летт. 3 , 1167–1171 (2003).
КАС Статья Google ученый
«>
Катта, П., Алессандро, М., Рамсьер, Р. Д. и Чейз, Г. Г. Непрерывное электропрядение ориентированных полимерных нановолокон на коллектор проволочного барабана. Нано Летт. 4 , 2215–2218 (2004 г.).
КАС Статья Google ученый
Персано, Л. и др. Высокоэффективные пьезоэлектрические устройства на основе ориентированных массивов нановолокон поли(винилиденфторид-ко-трифторэтилена). Нац. коммун. 4 , 1633 (2013).
Артикул КАС Google ученый
Zhou, Y., Fang, J., Wang, X. & Lin, T. Ленточные скрученные электропряденые нити из нановолокна: влияние структуры на свойства при растяжении. Дж. Матер. Рез. 27 , 537–544 (2011).
КАС Статья Google ученый
Сингх Дж. И. П., Дхаван В. , Сингх С. и Джангид К. Изучение влияния обработки поверхности на механические свойства композитов, армированных натуральным волокном. Матер. Сегодня.: Учеб. 4 , 2793–2799 (2017).
Google ученый
Парк, С. и др. Бесполинговый процесс прядения для производства пьезоэлектрических нитей для текстильных изделий. Матер. Дес. 179 , 107889 (2019).
КАС Статья Google ученый
Мишра, С. Влияние конструкции на распределение деформации в тканях при одноосной деформации растяжения. Дж. Инж. Волокна Фабр. 8 , 19–29 (2013).
Google ученый
Kim, Y.J., Ahn, C.H., Lee, M.B. & Choi, M.S. Характеристики электропрядения PVDF/SiO ₂ композитные мембраны из нановолокна в качестве полимерного электролита. Матер. хим. физ. 127 , 137–142 (2011).
КАС Статья Google ученый
Джанакираман С., Сурендран А., Гош С., Анандхан С. и Венимадхав А. Электроактивный поли(винилиденфторид)фторидный сепаратор для натрий-ионной батареи с высокой кулоновской эффективностью. Твердотельный ион. 292 , 130–135 (2016).
КАС Статья Google ученый
Jeong, H.G., Han, Y.S., Jung, K.H. & Kim, Y.J. Композитные нановолокна из поливинилиденфторида, содержащие полиэдрический олигомерный силсесквиоксан-галлатный конъюгат эпигаллокатехина, для регенерации костной ткани. Наноматериалы 9 , 184 (2019).
КАС Статья Google ученый
Zhu, M., Chng, S.S., Cai, W., Liu, C. & Du, Z. Пьезоэлектрические полимерные нановолокна для датчиков давления и их применение в мониторинге деятельности человека. РСК Доп. 10 , 21887–21894 (2020).
КАС Статья Google ученый
Гао, С., Венг, Л., Дэн, З., Ван, Б. и Хуанг, В. Биомиметическая тактильная сенсорная матрица на основе магнитострикционных материалов. IEEE Sens. J. 21 , 13116–13124 (2021).
КАС Статья Google ученый
Zhang, Z.H. et al. Повышение чувствительности пьезоэлектрических датчиков силы за счет использования множественных пьезоэлектрических эффектов. АИП Доп. 6 , 075320 (2016).
Артикул КАС Google ученый
Ян, Т. и др. Иерархически структурированные нановолокна сердцевина-оболочка PVDF/ZnO для автономной электроники физиологического мониторинга. Nano Energy 72 , 104706 (2020).
Артикул Google ученый
«>
Zhang, Z. et al. Трибоэлектрические интеллектуальные носки с поддержкой глубокого обучения для анализа походки на основе Интернета вещей и приложений виртуальной реальности. нпдж Flex. Электрон. 4 , 29 (2020).
КАС Статья Google ученый
Peng, X. et al. Дышащая, биоразлагаемая, антибактериальная и автономная электронная кожа на основе полностью нановолоконных трибоэлектрических наногенераторов. науч. Доп. 6 , eaba9624 (2020).
КАС Статья Google ученый
Fan, W. et al. Матрица сенсоров машинного вязания, которую можно стирать, для точного мониторинга эпидермальных физиологических сигналов. Науч. Доп. 6 , eaay2840 (2020).
КАС Статья Google ученый

Ссылки на скачивание

Благодарности

Работа выполнена при финансовой поддержке грантов Национального исследовательского фонда Кореи (NRF-2016M3A7B4

1 и NRF-2021R1A2C2013501).
Информация об авторе
Примечания автора
Эти авторы внесли равный вклад: Да Бин Ким, Джу Хан, Сун Мин Сун.
Авторы и организации
Факультет материаловедения и инженерии, Университет Йонсей, Сеул, 03722, Республика Корея
Да Бин Ким, Джу Хан, Сунг Джун Пак, Хон Дже Кон Чой, Бён Ким Ким и Ён Су Чо
Факультет текстильной инженерии и технологии, Университет Ённам, Кёнсан, 38541, Республика Корея
Сон Мин Сон, Мин Сон Ким, Бо Гён Чхве и Джун-Сок Ли
Кафедра текстиля, мерчандайзинга и дизайна одежды Сеульского национального университета, Сеул, 08826, Республика Корея
Хяэ Рим Хон и Чон Хи Пак
Samsung Electro-Mechanics Co. Ltd., Сувон, 16674, Республика Корея
Hong Je Choi
Ceratorq Inc., Seoul, 08511, Республика Корея
Byeong Kon Kim
Центр электронных материалов и компонентов, Корейский институт керамической инженерии и технологии, Jinju, Республика Корея, 52851
Jong Hoo Paik
Авторы
Da Bin Kim
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Ju Han
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Sun Min Sung
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия
Мин Сон Ким
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Bo Kyoung Choi
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Sung Jun Park
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Hyae Rim Hong
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Hong Je Choi
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Byeong Kon Kim
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Чон Хи Парк
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Jong Hoo Paik
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Joon-Seok Lee
Просмотр публикаций автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Yong Soo Cho
Посмотреть публикации автора
Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar
Contributions
S. M.S., M.S.K., B.K.C. и H.R.H. изготовленные образцы ткани и выполненные характеристики. Д.Б.К., Дж.Х., С.Дж.П. и Х.Дж.К. изготовление датчиков и различные измерения. Б.К.К., Ч.Х.П. и Дж.Х.П. проанализировали и интерпретировали данные. Д.Б.К. и Дж.Х. написал основную часть рукописи. JL и YSC руководили общим исследованием и завершили рукопись.
Авторы переписки
Переписка с Джун-Сок Ли или Ён Су Чо.
Заявление об этике
Конкурирующие интересы
Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.
Дополнительная информация
Примечание издателя Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и институциональной принадлежности.
Дополнительная информация
Дополнительная информация
Права и разрешения
Открытый доступ Эта статья находится под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License, которая разрешает использование, совместное использование, адаптацию, распространение и воспроизведение на любом носителе или в любом формате при условии, что вы укажете соответствующую ссылку на первоначальный автор(ы) и источник, предоставьте ссылку на лицензию Creative Commons и укажите, были ли внесены изменения. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons для статьи, если иное не указано в кредитной строке материала. Если материал не включен в лицензию Creative Commons статьи, а ваше предполагаемое использование не разрешено законом или превышает разрешенное использование, вам необходимо получить разрешение непосредственно от правообладателя. Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Reprints and Permissions
About this article
Numerical Evaluation of the Influence of the Outlet Nozzle Diameter of a Piezoelectric Gas Injector on Its Flow Properties
On this page
AbstractIntroductionMaterials and MethodsResults and DiscussionConclusionsData AvailabilityConflicts of InterestAcknowledgmentsReferencesCopyrightRelated Articles
The В работе представлены результаты исследования расхода пьезоэлектрического газового инжектора импульсного действия. Концептуальное решение, благодаря использованию пьезоэлектрического привода, характеризуется более коротким временем открытия и закрытия. Это способствует точности дозирования топлива. Он также отвечает современным тенденциям в области защиты окружающей среды. Нововведением исследуемого инжектора является использование пучкового привода, состоящего из трех слоев, двух активных и одного пассивного. Электромеханические характеристики преобразователя определялись на основе метода, в котором актуатор рассматривается как изогнутая балка с локально внедренным пьезоэлектрическим сегментом. Исходя из таких допущений, определялась форма деформации исполнительного механизма и, как следствие, степень открытия клапана форсунки. Исследования потока проводились с использованием вычислительной гидродинамики (CFD) в среде ANSYS Fluent. RANS (усредненный по Рейнольдсу метод Навье-Стокса) и метод k — ω Модель турбулентности SST была принята. Решение искали на основе стандартной схемы SIMPLE и многогранной сетки. Это позволило определить расходные характеристики анализируемой форсунки с переменным подъемом клапана и диаметром выходного сопла.
1. Введение
Дальнейшее использование ископаемого топлива (бензина и дизельного топлива) существенно влияет на объем запасов нефти в недрах. Поэтому оправдана работа по использованию альтернативных видов топлива, а также диверсификации производства топлива и его компонентов. Наиболее широко используемыми альтернативными видами топлива на транспорте являются сжиженный нефтяной газ (СНГ) [1] и компримированный природный газ (КПГ) [2]. Эти топлива, в зависимости от сложности классической системы питания двигателя, поставляются с использованием топливных систем нового строительства, которые в большинстве случаев являются универсальными [3], хотя для последних разработок требуются специализированные установки для типа и модели двигателя. [4] LPG и CNG также используются для питания внедорожной техники [5, 6]. Также растет интерес к водородной (h3) энергетике на транспорте [7].
Определенные надежды возлагаются и на дальнейшие исследования по использованию растительного масла, где можно выделить чистое растительное масло (ПВО) [8] и биодизель на основе метиловых эфиров жирных кислот (МЭЖК) [9]. В случае недавно представленных видов топлива затраты на дополнительные сборы, такие как акцизный налог, имеют решающее значение, поскольку сам производственный процесс уже освоен и реализован. В энергетических приложениях, где целью является выработка электроэнергии (генераторы), широко используется биогаз [10]. Важным аспектом биогаза, как и растительного масла, является процесс очистки. Этот процесс порождает дополнительные затраты, но использование топлива без надлежащей очистки нарушает процесс горения [11], что в конечном итоге может привести к повреждению силового агрегата.
В последние годы пьезоэлектрические преобразователи нашли широкое применение в автомобильной промышленности, где большое внимание уделяется сокращению выбросов CO ₂. В транспортных средствах это может быть достигнуто, среди прочего, за счет снижения веса автомобиля, объема двигателя, турбонаддува и использования топлива с низким содержанием углерода. В системах газоснабжения на основе СУГ в паровой фазе или КПГ чаще всего используются системы последовательного впрыска. Их неотъемлемыми частями являются газовые форсунки низкого давления, задачей которых является подача определенной дозы топлива в камеру сгорания в нужный момент. В существующих конструктивных решениях форсунок в системах дозирования топлива обычно используются электромагнитные цепи, приводящие в движение рабочий элемент клапана, например поршень, диск, диафрагму или заслонку.
Целью исследования является численное определение влияния диаметра выходного сопла концептуального пьезоэлектрического газового инжектора на его расходные свойства. Знание таких характеристик необходимо для соответствующей конфигурации топливной системы. Это также становится полезным в расчетах энергии двигателя. В результате соответствующая конфигурация топливной системы способствует снижению токсичности выхлопных газов. Введение должно быть кратким, без подзаголовков. Ограниченные цифры могут быть включены только в том случае, если они действительно являются вводными и не содержат новых результатов.
2. Материалы и методы
2.1. Объект анализа
Анализируемый пьезоэлектрический инжектор (рис. 1) представляет собой концептуальное решение, разработанное на основе работы Szpica et al. [12]. В задней части форсунки между верхним и нижним корпусами закреплен пьезоэлектрический преобразователь. Этот тип крепления идентифицирует преобразователь с балочным элементом, закрепленным с одной стороны.
Корпуса форсунок герметизированы между собой и соединены с помощью винтового соединителя. В состоянии без электропитания газ, проходящий через впускное отверстие, заполняет инжектор изнутри. Появление электроэнергии в электрическом соединении приводит к деформации пьезопреобразователя и открытию клапана. Газ течет в направлении выхода. На этом этапе расход газа можно регулировать степенью открытия клапана и внутренним диаметром сопла. Степень открытия клапана зависит от настройки ограничителя, которую можно изменить. Настройка ограничителя определяется максимальным диаметром выходного отверстия форсунки (без форсунки). Затем, чтобы отрегулировать мощность форсунки в соответствии с потребностями двигателя, необходимо использовать форсунку с соответствующим внутренним диаметром. Этот тип инжектора относится к группе газофазных инжекторов низкого давления. Его характерной особенностью по отношению к решениям с электромагнитным приводом является, помимо быстродействия, то, что пьезоэлектрический преобразователь работает не только при открытии, но и при закрытии клапана форсунки.
2.2. Методы расчета
Электромеханическая характеристика привода определялась на основе метода, предложенного в работах [13, 14]. В этом методе исполнительный механизм рассматривается как изгибаемая балка, в которой локально реализован так называемый пьезоэлектрический сегмент PS (рис. 2).
PS состоит из трех компонентов – двух пьезоэлектрических (активных) слоев и одного пассивного слоя. Высота и толщина отдельных слоев одинаковы, а их значения равны и соответственно. В датчике (рис. 2) левая сторона зафиксирована, а правая сторона может свободно двигаться. В приводе можно определить два характерных диапазона, связанных с изменением нагрузки и жесткости. В диапазоне 0 < < находится ПС (генерирующий электрическую нагрузку, вызванную приложенным напряжением), с изгибной жесткостью . Второй интервал представляет собой однородную балку с жесткостью . В последнем приложена сила от разности давлений во впускном газопроводе (на расстоянии от закрепленной стороны преобразователя). Сила вызывает реакции в неподвижной опоре, которые соответственно: ; ; .
Для упрощения математической модели исполнительного механизма были сделаны следующие допущения: (i) Изгиб компонентов происходит по гипотезе Эйлера, а радиусы кривизны деформированных компонентов равны (ii) В плоскости соединения компоненты, нет промежуточного слоя и нет проскальзывания(iii)В пьезоэлектрическом слое присутствует поперечный пьезоэлектрический эффект 1–3, вызывающий чистый изгиб
С учетом вышеизложенных допущений было записано дифференциальное уравнение для отклонения привода следующим образом: где — функция Хевисайда [15], — коэффициент, учитывающий изменение жесткости в месте расположения ПС, — модули Юнга пьезоэлектрических и пассивных элементов, — момент инерции балочного элемента, — момент инерции сегмента ПС [14], — изгибающий момент от механической нагрузки, — изгибающий момент от электрической нагрузки [14], — пьезоэлектрическая постоянная.
После двойного интегрирования формулы (1) с учетом следующих граничных условий: , получено близкое по форме решение, описывающее электромеханические характеристики преобразователя, в виде следующей формулы: где , , .
При электромеханических испытаниях геометрические размеры пьезоэлектрического преобразователя принимались постоянными и составляли, соответственно: длина пассивного слоя: = 46 мм, ширина пассивного/активного слоев: = 15 мм, длина активного слоя: = 41 мм, толщина слоев: = 0,25 мм, а координата точки приложения силы: = 44,5 мм.
Что касается материалов, используемых для отдельных слоев преобразователя, предполагалось, что активный компонент изготовлен из мягкой пьезокерамики PTZ5H ( = 62,1 ГПа и = −320 пКл/Н, [16]), а пассивный слой выполнен из кремния. оксид ( = 73 ГПа [17]). Использование таких материалов гарантирует наименьшую энергозатратность процесса дозирования топлива [18]. По полученной формуле аналитического решения (2) были построены электромеханические характеристики преобразователя для различных значений эффективного открытия клапана (рис. 3(б)).
Для получения характеристик с нужным параметром определяли на расстоянии от закрепленного конца преобразователя (рис. 2), а в формуле (2) пришлось изменить значение приложенного напряжения и силы. Приложенные электрические напряжения для различных уровней приведены в таблице 1.
Усилие , создаваемое разницей давлений между газом и впускным коллектором, возникает только в закрытом состоянии форсунки (в момент разгерметизации клапана ≤ 0,01 мм [19]). Таким образом, при предполагаемых уровнях открытия эффективного клапана всегда принималось, что = 0 N. Полученные электромеханические характеристики (рис. 4) использовались при проточных испытаниях для точного воспроизведения формы преобразователя.
При численном анализе течения использовалась программа Ansys Fluent, основанная на подходе RANS (Reynolds-averaged Navier–Stokes) [20]. Уравнения Навье–Стокса в этом случае дополнялись моделью распределения Рейнольдса. Наконец, были получены формулы неразрывности и импульса (3) и (4) для несжимаемого потока: где и — средние скорости, и — пульсирующая часть скорости, — динамическое давление, — дельта Кронекера, — плотность жидкости.
Член формулы (4) представляет напряжение Рейнольдса. Ввиду открытости уравнений пришлось использовать формулу приближения Буссинеска: где — турбулентная вязкость и — кинетическая энергия турбулентности.
В работе используется модель турбулентности k — ω SST, объединяющая модели k — ε и k — ω [21], для которых основные уравнения переноса имеют вид следует: где и — условия образования и , и — условия диссипации и , и — эффективный коэффициент диффузии и , и — член перекрестной диффузии.
Для численного анализа в программе Ansys Geometry была создана твердотельная модель жидкости внутри инжектора (рис. 3(а)). В конечном итоге модель была ограничена частью, расположенной в районе клапана форсунки (рис. 3(б)), опустив удаленные части, которые не должны принципиально влиять на процесс течения. Степень открытия клапана форсунки определялась как величина на оси выпускного отверстия. Это соответствовало углу, образованному между седлом клапана и уплотнением, установленным на части пьезоэлектрического преобразователя, расположенной вне рабочей зоны преобразователя. Величина угла определялась на основании характеристики, представленной на рис. 4.9.0003
В таблице 2 показаны углы поворота клапана, определенные по рисунку 4. Была использована линейная аппроксимация сечения 12 мм от центра клапана (рисунок 3). Предполагалось, что клапан всегда находится на оси, поскольку углы поворота малы.
На последующих этапах для каждого анализируемого случая в Ansys была создана четырехгранная сетка конечных элементов. Были приняты следующие основные параметры: нормальный угол кривизны 10 градусов, минимальный размер 8 × 10 ⁻⁴ мм, максимальный размер грани 0,2 мм, максимальный размер элемента 0,4 мм и скорость роста 1,2, а также надувание со следующими параметрами: максимальное количество слоев 4. , скорость роста 1,2 и нескользящий вариант по стенам. Сравнивая полученные значения параметров качества сетки, таких как асимметрия, колеблющаяся около 0,21, и ортогональность, близкая к 0,88, с декларациями, содержащимися в [22], их следует признать удовлетворительными. До расчетов во Fluent тетраэдрическая сетка была преобразована в полиэдральную, что существенно сокращает время расчета при приемлемых результатах [23–26].
В расчетах использовалась стандартная схема SIMPLE с контрольными остатками, указанными как 1 × 10 ⁻⁴ . Дискретизация уравнений неразрывности и импульса выполнялась с помощью решателя на основе давления. В качестве жидкости использовался воздух, так как таким образом экспериментально исследуются газофазные инжекторы низкого давления.
3. Результаты и обсуждение
При анализе учитывалось следующее (согласно рис. 3(а)): (i) Изменение степени открытия клапана, определяемое в диапазоне (0,05…0,5) мм в пределах 0,05 мм с шагом(ii)Диапазон диаметров выходного отверстия сопла в диапазоне (1,5…3,0) мм с шагом 0,5 мм и без сопла (4 мм)(iii)Степень раскрытия и диаметр были постоянными в данном варианте расчета
Граничные условия были определены как (i) Давление на входе в форсунку относительно 1 e 5 Па (ii) Давление на выходе форсунки относительно 0 Па
Утолщение тетраэдрической сетки в пристеночном слое и в окрестность инжекторного клапана, как показано на рис. 5(а), отражена в многогранной сетке (рис. 5(б)).
Отклонение пластины клапана приводит к более высокой концентрации потока, протекающего через зазор клапана в части без пьезоэлектрического преобразователя (A на рис. 6(a)). Становится заметным значительное влияние сопла форсунки на скорость потока и форму струи (Б на рис. 6(б)), которая определяет свойства потока.
Для отдельных вариантов значение расхода при заданных граничных и начальных условиях считывалось с выходной поверхности форсунки в виде объемного расхода и переводилось в л/мин. В результате проведенных расчетов была получена характеристика течения, представленная на рисунке 7. Он показывает постепенное увеличение значения по мере увеличения степени открытия форсунки. В случае наименьшего из анализируемых диаметров сопла = 1,5 мм максимальное значение стабилизируется на уровне = 0,2 мм, а при = 2 мм примерно на уровне = 0,35 мм. В других случаях он увеличивается по мере увеличения степени раскрытия, хотя выше = 0,4 мм градиент меньше. Также показано отличие полученных значений от значений, представленных в [18], где пластинчатое уплотнение было расположено параллельно седлу клапана.
Дополнительно представлены характеристики течения в осях координат «Танака», т.е. в зависимости от [27]. Характеристики потока форсунки по «Танаке» представлены на рисунке 8. Таким образом, пропускная способность форсунки определяется по отношению к максимальному значению потока, полученному в результате расчетов при максимальной степени открытия и отсутствии выходного патрубка. Градация сопла, принятая в расчетах, дала изменение расхода 0,2.
4. Выводы
Численные расчеты, представленные в статье, позволили оценить реологические свойства пьезоэлектрического газового инжектора. Принятая методика создания модели жидкости, сетки и метод решения задач гидромеханики с помощью программы ANSYS позволили, кроме количественной оценки, провести и качественную оценку. Расходные характеристики, полученные в результате расчетов, указали, кроме максимальных значений объемного расхода, еще и пределы степени открытия клапана форсунки, при которых значения, определяющие расход, не изменяются или имеет место градиент изменений. меньше. Принимая расходную характеристику в виде характеристики «Танака», определяли процентную разницу объемного расхода, соответствующую скачку степени открытия клапана форсунки. Исходя из этого, помимо регулировки диаметра сопла, можно предложить максимальную степень открытия клапана. Изменение диаметра форсунки требует ее замены, а изменение максимальной степени открытия реализовать проще. Это может сделать мехатронная система, контролирующая положение ограничителя максимальной степени открытия. Все меры, направленные на повышение точности дозирования топлива, способствуют снижению токсичности выхлопных газов.
Доступность данных
Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Это исследование было профинансировано за счет субсидии Министерства науки и высшего образования Польши для дисциплины машиностроения на факультете машиностроения Белостокского технологического университета, WZ/WM-IIM/4/2020.
Литература
Л. Раславичюс, А. Кершис, С. Моцкус, Н. Кершене и М. Старявичюс, «Сжиженный нефтяной газ (СНГ) как среднесрочный вариант перехода на устойчивые виды топлива и транспорта, Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии , том. 32, стр. 513–525, 2014.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Хан М. И., Ясмин Т., Хан М. И., Фарук М., Вакил М. «Прогресс исследований в области разработки природного газа в качестве топлива для дорожных транспортных средств: библиографический обзор (1991-2016)», Renewable and Sustainable Energy Reviews , vol. 66, стр. 702–741, 2016.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
М. Вендекер, П. Яклинский, Дж. Чарниговский, П. Буле и Ф. Бребан, «Рабочие параметры двигателя SI, работающего на сжиженном нефтяном газе — сравнение одновременного и последовательного впрыска через порт», Тех. Представитель, SAE International, Уоррендейл, Пенсильвания, США, 2007 г., Серия технических документов SAE 2007-01-2051.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Г. Митукевич, Р. Дыхто и Дж. Лейко, «Взаимосвязь между топливом СНГ и продолжительностью впрыска бензина для бензиновых двигателей с непосредственным впрыском», Fuel , vol. 153, стр. 526–534, 2015.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Ł. Варгула, М. Кукла, П. Ливски, М. Добжиньски и Ф. Маркевич, «Влияние использования систем сжиженного нефтяного газа (СНГ) в w, приводимых в действие небольшими двигателями, на выбросы выхлопных газов и эксплуатационные расходы. газовых (LPG) систем в измельчителях древесины, приводимых в действие небольшими двигателями, по выбросам выхлопных газов и эксплуатационным расходам» Энергия , том. 13, нет. 21, с. 5773, 2020.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Ł. Warguła, M. Kukla, P. Lijewski, M. Dobrzyński и F. Markiewicz, «Влияние топливных систем на сжатом природном газе (СПГ) в измельчителях древесины с небольшим двигателем на выбросы выхлопных газов и расход топлива», Energies , vol. 13, нет. 24, стр. 6709–6721, 2020.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
M. A. Popa, A. J. Segers, H. A. C. Denier van der Gon и др., «Влияние будущего транспорта h3 на загрязнение атмосферы в Европе», Атмосферная среда , том. 113, стр. 208–222, 2015.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Д. Кьярамонти и М. Прусси, «Чистое растительное масло для энергетики и транспорта», International Journal of Oil, Gas and Coal Technology , vol. 2, нет. 2, с. 186, 2009.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
И. Харионо, М. Маруф и Х. Сетиапраджа, «Исследование отработанного масла и компонентов двигателя транспортных средств при дорожных испытаниях с использованием двадцатипроцентного метилового эфира жирной кислоты (B20)», Международный журнал энергетики и окружающей среды , том. 7, нет. 5, 2016.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
А. П. Сингх, Д. Кумар и А. К. Агарвал, «Введение в альтернативные виды топлива и передовые методы сжигания как устойчивые решения для двигателей внутреннего сгорания», Energy, Environment , and Sustainability , Springer, Singapore, pp. 3–7, 2021.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Лиллахулхак, З. Лиллахулхак и А. Б. Хидаят, «Внедрение насадочной колонны для очистки биогаза в качестве топлива для систем впрыска мотоциклов для повышения производительности», Восточно-Европейский журнал корпоративных технологий , том. 4, нет. (112), стр. 86–93, 2021.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
D. Szpica, G. Meczkowski, and A. Borawski, «Iniettore di gas piezoeletrico, specialmente per i sistemi di alimentazione di motori aburne», 2021, Ministryo dello Sviluppo Economico, Рим, Италия.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Г. Мечковский, «Электромеханические характеристики пьезоэлектрических преобразователей со свободно определяемыми граничными условиями и геометрией», Механика , том. 22, нет. 4, стр. 265–272, 2016 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Г. Мечковски, «Основные уравнения пьезоэлектрических консольных трехслойных приводов с различными внешними нагрузками и геометрией», Journal of Theoretical and Applied Mechanics , vol. 55, нет. 1, стр. 69–86, 2017 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Дж. Дж. Смит, «Аналогия между чистой математикой и операциональной математикой Хевисайда посредством теории Н-функций», Журнал Института Франклина , том. 200, нет. 4, стр. 519–534, 1925.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Дж. Тичи, Дж. Эрхарт, Э. Киттингер и Дж. Пршиврацка, «Основы пьезоэлектрической сенсорики», Механические, диэлектрические и термодинамические свойства пьезоэлектрических материалов , том. 7, стр. 1–207, 2010.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
С. М. Спиринг, «Проблемы материалов в микроэлектромеханических системах (МЭМС)», Acta Materialia , vol. 48, нет. 1, стр. 179–196, январь 2000 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Г. Мечковски, Д. Шпица, А. Боравски, С. Дилюнас, Т. Пилкайте и В. Лейзис, «Применение интеллектуальных материалов в системе срабатывания газовой форсунки», Материалы , об. 14, нет. 22, стр. 6984–22, 2021.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
J. Czarnigowski, Teoretyczno-empiryczne Studium Modelowania Impulsowego Wtryskiwacza Gazu , Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin, Poland, 2012.
Z. Yang, X. Cheng, X. Zheng, and H. Chen, «Усредненные по Рейнольдсу уравнения Навье-Стокса, описывающие турбулентный поток и поведение теплообмена для сверхкритических жидкости», Journal of Thermal Science , vol. 30, нет. 1, стр. 191–200, 2021.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Матюшенко А.А., Гарбарук А.В. Корректировка модели турбулентности k- ω SST для прогнозирования характеристик аэродинамического профиля вблизи срыва.0119 Журнал физики: серия конференций , том. 769, нет. 1, ID статьи 012082, 2016.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
ANSYS, ANSYS Fluent Tutorial Guide 18 , ANSYS, Canonsburg, PA, USA, vol. 15317, 2018.
М. Шпигель, Т. Редель, Ю. Дж. Чжан и др., «Оценка размера тетраэдрической и полиэдральной сетки по скорости потока и напряжению сдвига стенки для церебрального гемодинамического моделирования», Компьютерные методы в биомеханике и биомедицине Инжиниринг , том. 14, нет. 1, стр. 9–22, 2011 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
В. Михалкова и К. Котрасова, «Влияние численной диффузии на точность моделирования cfd поля скорости и температуры для применения методологии устойчивой архитектуры», Sustainability , vol. 12, нет. 23, стр. 10173–23, 2020.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Х. Чжан, «Сравнение вычислительного гидродинамического моделирования смесительного резервуара с многогранными и тетраэдрическими сетками», Иранский журнал химии и химической технологии (международное английское издание) , том. 39, нет. 4, 2020.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
П. Муиг, М. Хадвигер, Х. Долейш и Э. Гроллер, «Интерактивная объемная визуализация общих многогранных сеток», IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics , vol. 17, нет. 12, стр. 2115–2124, 2011.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
К. Танака, «Воздушный поток через всасывающий клапан конического седла, часть 1: экспериментальное исследование», Отчет Института авиационных исследований , Институт авиационных исследований, Императорский университет Токио, Токио, Япония, том. 4, нет. 50, pp. 259–360, 1929.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Copyright
Copyright © 2022 Dariusz Szpica et al. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.
Полное руководство по технологиям печатающих головок — FESPA
Саймон Эклз узнает больше о печатающих головках для струйных принтеров и расскажет о новом поколении, которое завоевывает популярность в печатной индустрии.
Струйная печать по требованию, непрерывная струйная печать, пьезоэлектрическая, термическая, твердотельная, двоичная, в оттенках серого. Все эти термины бойко используются при описании струйных принтеров и, в частности, их типов печатающих головок.
Если вы знаете, что они означают, то эти термины позволяют довольно хорошо предсказать, для чего предназначен принтер и как он будет работать. Если вы этого не сделаете, редко кто остановится и объяснит их.
Итак, здесь мы остановимся и объясним их. Некоторые термины описывают фундаментальную конструкцию печатающих головок, другие описывают то, что они делают или как они работают. Некоторые могут удвоиться для более точного объяснения, например, пьезоголовка в оттенках серого, другие являются взаимоисключающими — у вас не может быть бинарной головки в оттенках серого.
Это руководство FESPA по сокращению профессионального жаргона по струйным печатающим головкам . Начнем с того, что такое печатающая головка?
Компонент струйного принтера, который выбрасывает капли чернил на носитель. Это очень высокоточный блок, и его производство требует большого количества интеллектуальной собственности (ноу-хау) и значительных инвестиций в фабрики с чистыми помещениями. Современные печатающие головки часто используют технологии производства (такие как тонкопленочные кремниевые МЭМС), которые имеют много общего с изготовлением микрочипов.
Внутри типичной печатающей головки находится управляющая электроника, приспособления для подачи чернил и по меньшей мере одна, а обычно сотни чернильных камер, ведущих к соплам, представляющим собой отверстия в пластине сопла.
Каналы ввода чернил имеют диаметр всего несколько десятков микрон, а диаметр сопел обычно составляет 20–50 микрон. Человеческий волос имеет диаметр примерно 80 микрон.
Большинство печатающих головок, используемых в вывесках и других графических приложениях, имеют сотни сопел, которые индивидуально контролируются для создания и проецирования капель (см. также «Drop on Demand»). Генерация того, что может быть миллионами капель при проходе головы и обеспечение того, чтобы они попали в среду в нужном месте, требует очень продвинутой электроники.
Некоторые струйные принтеры имеют одно сопло и выбрасывают непрерывный поток капель, которые отклоняются к носителю или от него либо электростатическими пластинами, либо потоками воздуха. Они, как правило, используются в системах кодирования и маркировки, а не в графике. См. Непрерывная струйная печать.
Производители печатающих головок
Покомпонентное изображение печатающей головки, показывающее ее компоненты, в данном случае пьезоэлектрическую головку Xaar 1001.

Несмотря на то, что во всем мире существуют сотни производителей принтеров, все они получают свои печатающие головки от относительно небольшого числа специализированных производителей, а затем интегрируют их в сами принтеры с помощью комбинации креплений, электроники, устройств подачи чернил, прошивки и драйвера. программного обеспечения.
Лишь немногие производители широкоформатных принтеров имеют собственные заводы по производству печатающих головок, включая Canon, Epson/Seiko-Epson, Fujifilm (хотя и их дочерняя компания Fujifilm Dimatix), HP и Xerox.
Все остальные покупают головы или создают совместные предприятия с производителями принтеров. Большинство упомянутых выше производителей будут поставлять головки другим производителям на условиях OEM (хотя иногда они оставляют себе последние модели). Другие производители головок включают Konica Minolta, Kyocera, Panasonic, Ricoh, Toshiba TEC и Xaar.
Drop-on-Demand (DoD)
Это общий термин для типа печатающей головки, который чаще всего используется в современных струйных принтерах, используемых для высококачественной графики, включая все широкоформатные принтеры, которые вы увидите на выставках FESPA и на других выставках. этот сайт.
Капля по требованию означает, что струйные сопла создают и выбрасывают капли чернил, когда и где они необходимы для создания метки на носителе. Этот термин был в основном придуман для контраста с более ранними головками с непрерывным потоком (см. Непрерывный поток ниже).
Головки Drop-on-Demand подразделяются на термические и пьезоэлектрические – см. ниже.
Непрерывная струйная печать
Принцип непрерывной струйной печати, показывающий отклонение струи. Источник: Хаар.
Струйная печатающая головка, создающая непрерывный поток капель во время работы принтера. Обычно на головку приходится только одно сопло, но для создания более широкой полосы печати можно использовать несколько головок.
Поток отклоняется к среде или от нее либо заряженными металлическими пластинами с электростатическим полем, либо (в случае Kodak) точно рассчитанными потоками воздуха. Нежелательные чернила собираются в желобе и могут быть отфильтрованы и возвращены в резервуар для хранения.
Сегодня эти головки обычно используются в системах кодирования и маркировки, а не в сложных графических принтерах.
Исключением является семейство печатающих головок Kodak Prosper, в которых используется высокоразвитая технология непрерывной струйной печати под названием Stream, обеспечивающая очень высокое качество изображения. В настоящее время Prosper и Stream не используются ни в каких специализированных принтерах для вывесок и дисплеев.
Термопечатающие головки
Надпись: Принцип термоструйной печати. Источник: Хаар.
Это были первые печатающие головки типа drop-on-demand, которые использовались в первых настольных струйных принтерах в начале 1980-х годов. Термальные печатающие головки эффективны и могут давать очень высокое качество изображения и скорости, которые конкурируют с пьезоэлектрическими головками, но в отличие от пьезоэлектрических они работают только с чернилами на водной основе, поэтому обычно используются только внутри помещений.
Латексные чернила HP являются исключением: они работают с термоголовками HP. Причина в том, что они содержат термоактивируемый полимер в виде водной суспензии, которая подходит для использования вне помещений.
Термическая технология была изобретена независимо и одновременно в 1970-х годах технологами печатающих головок в Японии и Hewlett-Packard в США, которые решили объединить свои патенты, а не бороться друг с другом.
Принцип работы заключается в том, что элемент внутри камеры для чернил в печатающей головке быстро нагревается до такой степени, что жидкие чернила испаряются и образуют пузырь газа, который расширяется и вытесняет каплю чернил из отверстия (сопло) в одном конце камеры.
Затем нагревательный элемент выключается, поэтому газовый пузырек охлаждается, конденсируется и сжимается. Поверхностное натяжение на сопле останавливает всасывание воздуха назад, поэтому вместо этого в камеру из подающих трубок всасывается больше жидких чернил. Компания Canon, один из изобретателей термоголовок, ввела термин «пузырьковая струя» из-за принципа их работы.
На данный момент нет настоящих термоголовок в оттенках серого, поэтому все они бинарные, то есть капли всегда одного размера. Однако компания HP разработала парные сопла разных размеров, которые в некоторой степени создают эффект оттенков серого.
Термические нагрузки быстро изнашивают головки, поэтому головки предназначены для использования в качестве расходных материалов, поэтому их можно легко и дешево заменить через несколько десятков или сотен часов работы.
Пьезоэлектрические печатающие головки
Принцип пьезоэлектрической струйной печати с изгибным режимом. Источник: Xaar
Часто их просто называют пьезоголовками. Эти выдвижные головки начали появляться в первых широкоформатных принтерах в 1990-х годах и произвели революцию в этом секторе. Впервые это означало, что сольвентные и УФ-отверждаемые чернила, изначально использовавшиеся для трафаретной печати, теперь можно печатать в цифровом виде.
Пьезоголовки основаны на том принципе, что определенный тип кристалла (часто цирконат титаната свинца в струйных принтерах, обозначаемый как PZT) расширяется или сжимается, когда через него проходит электрический ток и снова выключается. Это расширение/сжатие используется в качестве основы насоса в камере для чернил.
В зависимости от конфигурации кристаллов (называемой в режимах «изгиба» или «сдвига») двустороннее расширение либо втягивает чернила, а затем вытесняет их из камеры через сопло (это использует Epson), или он создает волны акустического давления, которые имеют тот же эффект, но с меньшей энергией (это использует Xaar).
Электрический ток может включаться и выключаться очень быстро, а расширение/сжатие кристалла также почти мгновенное, поэтому существует гораздо больше возможностей для контроля образования точек, чем с термоголовками.
Помимо прочего, это означает, что некоторые пьезоголовки могут генерировать капли разного размера из одной и той же камеры и сопла, создавая разную плотность чернил на носителе. Они называются головками в оттенках серого (см. ниже).
Пьезоэлектрический эффект работает практически с любой жидкостью, поэтому пьезопечатающие головки могут быть созданы для работы с чернилами на основе растворителей, УФ-отверждаемыми чернилами (включая некоторые из них, используемые для 3D-печати) и водными чернилами. Их также можно использовать для сложных жидкостей, таких как электропроводящие чернила, непрозрачные белые и металлические чернила с крупными частицами, чернила для 3D-печати и чернила с фазовым переходом, которые становятся жидкостью, когда они достигают чернильной камеры.
Печатающие пьезоголовки служат намного дольше, чем термоголовки, потому что тепловая нагрузка меньше, а пьезокристаллы могут расширяться/сжиматься миллионы раз. Пьезоголовка обычно рассчитана на весь срок службы машины, если нет фатальной блокировки или внешнего повреждения. Однако их изготовление и покупка обходится значительно дороже, чем термоголовки, поэтому пользователям необходимо прилагать больше усилий для их обслуживания.
Двоичные или оттенки серого?
Эта печатающая головка Epson Micro PrecisonCore TFT с пьезоэлементом имеет собственное разрешение и позволяет создавать капли переменного размера от 1,5 до 23 пиколитров.
Эти термины указывают на то, что печатающая головка выбрасывает капли одинакового размера или их можно изменять каким-либо образом, чтобы контролировать плотность чернил, попадающих на носитель, с помощью более светлых оттенков. В сочетании с методами полутонового изображения оттенки серого могут значительно расширить тональный диапазон струйных принтеров, позволяя использовать относительно небольшой шаг сопла или меньше проходов.
Печатающие головки Piezo изначально всегда были бинарными, то есть они генерировали только капли чернил одинакового размера. Вы можете получить хороший диапазон тонов от бинарной головки, используя методы полутонов, но светлые тона могут выглядеть немного зернистыми, если вы не используете ультратонкий шаг сопла (и/или не добавляете дополнительные, более светлые чернила).
Типичный размер бинарных капель составляет от 30 до 100 пиколитров. Можно добиться более мелких капель для получения более точных результатов, но это означает, что для увеличения плотности сплошных областей на отпечатке требуется больше проходов, поэтому печать выполняется медленнее.
Головки в оттенках серого могут изменять плотность отдельных напечатанных точек, поэтому капля может отображать от 30% или 50% до 100% цвета. Преимущество заключается в том, что при более низком разрешении и меньшем количестве проходов головки можно достичь того же «эффективного разрешения», что и у бинарных головок с гораздо более высоким родным разрешением.
Например, говорят, что разрешение 360 точек на дюйм с головкой в оттенках серого дает тот же эффект, что и двоичное изображение с разрешением 1000 точек на дюйм, что обычно достаточно для фотографий и смесей даже для просмотра крупным планом.
Пьезоголовки изменяют размер точек несколькими различными способами, обычно в зависимости от конкретного производителя и того, какие патенты он имеет или хочет избежать нарушения прав. В зависимости от конкретных методов может быть доступно от трех размеров капель.
Наименьший размер самых тонких печатающих головок (часто используемых для фотографии) меньше 2 пиколитров). Для принтеров для вывесок размеры от 10 до 20 пиколитров более распространены для самых маленьких капель, поскольку скорость и охват важнее, чем качество просмотра с близкого расстояния.
Термическая шкала серого
Истинные переменные размеры капель пока возможны только с пьезоголовками. Однако HP разработала форму шкалы серого для своих термоголовок PageWide, получившую название High Definition Nozzle Architecture. Пока это используется только на его огромных струйных рулонных печатных машинах серии T для коммерческой печати, а не на широкоформатных однопроходных моделях PageWide XL, которые до сих пор в основном использовались для САПР и планирования.
Несмотря на то, что капли из каждого сопла всегда одинакового размера, большое и маленькое сопла в печатающей головке соединяются очень близко друг к другу и рассматриваются как один элемент изображения. Затем он берет две пары сопел и управляет ими как единым элементом изображения для целей шкалы серого.
За счет различных комбинаций двух малых и двух больших сопел можно получить пять уровней серого (на самом деле это белый плюс четыре уровня). Шаг сопла HDNA составляет 2400 точек на дюйм, поэтому пары сопел имеют исходное разрешение 1200 точек на дюйм, а наборы оттенков серого — 600 точек на дюйм.
Дополнительный контроль плотности возможен за счет использования разных цветов чернил в больших и малых соплах (например, голубой и светло-голубой). Наборами сопел также можно управлять отдельно для более высоких скоростей или разрешений с меньшим количеством уровней серого.
Собственное разрешение
Печатающая головка Memjet Waterfall имеет ширину 222,8 мм и предназначена для однопроходной печати. Он имеет 70 400 сопел в два ряда, что дает исходное разрешение 1600 dpi.
Это описание шага сопла, означающее фактическое количество капель чернил, которые печатающая головка может нанести на заданную площадь. Промышленность обычно указывает это как количество точек на дюйм, а не метрическую меру. Таким образом, если печатающая головка имеет ширину 1,5 дюйма (38 мм) и имеет 540 сопел по ширине, то исходное разрешение составляет 360 точек на дюйм.
Многие широкоформатные струйные принтеры создают изображения в виде серии перекрывающихся проходов, поэтому на носителе может быть намного больше капель на дюйм, чем может дать одно только исходное разрешение. Чем выше разрешение, тем больше конечный отпечаток будет похож на фотографию с непрерывным тоном.
Головки с оттенками серого позволяют создавать различные плотности точек, обеспечивая более широкий тональный диапазон по сравнению с бинарными головками с тем же шагом сопла. что, в свою очередь, дает лучшую симуляцию непрерывного тона.
Поэтому производители принтеров с оттенками серого часто говорят об «эквивалентных» разрешениях, имея в виду, например, что головка с оттенками серого 360 dpi может дать воспринимаемое качество, эквивалентное бинарной головке с разрешением 1000 dpi.
Существуют также печатающие головки с очень высоким исходным разрешением, например, головки Epson Micro Piezo PrecisionCore TFT (используемые в принтерах SureColor) имеют исходное разрешение 600 dpi и пять размеров капли от 1,5 до 23 пиколитров.
Упомянутый выше HP PageWide HDNA имеет шаг сопла 2400 dpi за счет чередования больших и малых сопел, но поскольку они управляются парами, исходное разрешение можно считать равным 1200 dpi.
Представители отрасли, желающие узнать больше о комплектах HP и Epson и преимуществах, которые они могут предложить своему бизнесу, могут поговорить с экспертами компаний по телефону FESPA 2017, , который пройдет с 8 по 12 мая в Гамбургской ярмарке в Германии. .
HP и Epson будут двумя из более чем 700 брендов, которые будут представлены на мероприятии, которое, как ожидается, привлечет рекордное количество посетителей.
Чтобы узнать больше о FESPA 2017 , посетите: http://www.fespa2017.com . Посетители могут получить бесплатный вход на выставку, зарегистрировавшись онлайн, указав код ссылки: FESG702.

по ФЕСПА Назад к новостям
Что такое пьезофорсунки и как они работают?
06 Янв Что такое пьезофорсунки и как они работают?
Зачем нужны пьезодизельные форсунки?
Наряду с экономическим ростом и общественным прогрессом сегодня общество по праву уделяет больше внимания экологической устойчивости. Из-за проблем с выбросами дизельных двигателей для решения этой проблемы были разработаны пьезодизельные форсунки. Нормы, касающиеся выбросов дизельных двигателей, становятся все более строгими, однако требования клиентов к более тихим двигателям с повышенной выходной мощностью побудили ведущие мировые компании в области технологий впрыска топлива инвестировать в обширные исследования и разработки. Чтобы удовлетворить требования клиентов, оставаясь при этом в соответствии с требованиями и опережая нормативные требования, были разработаны пьезофорсунки для дизельных двигателей, которые снижают выбросы за счет повышения эффективности сгорания топлива в цилиндре. Такой технологический прогресс ведет к новой фазе с возможностями повышения производительности и снижения выбросов за счет точно рассчитанного и дозированного впрыска топлива в процессе сгорания дизельного топлива.
Что такое пьезоэлектрический эффект?
В технологии пьезоэлектрических инжекторов используется пьезоэлектрический эффект, поэтому инжектор получил такое название. Явление пьезоэлектрического эффекта было открыто в 1880 году Пьером Кюри (да, нобелевским лауреатом и мужем Марии Кюри!) и его братом Жаком. Пьезоэлектрическая технология, относительно неизвестная многим людям, на самом деле является секретом многих удобств в нашей повседневной жизни, поскольку она широко используется в мобильных телефонах, наушниках, ультразвуковых изображениях и, конечно же, дизельных топливных форсунках. ! Некоторые кристаллы обладают этим уникальным свойством и называются «пьезоэлектрическими»: когда механическое напряжение действует вдоль определенных осей кристалла, на поверхности кристалла генерируется электрический заряд. Эта электрическая поляризация возникает из-за смещения положительных и отрицательных ионов в кристалле, и между концами кристалла образуется электрическое поле. Точно так же существует «обратный пьезоэлектрический эффект», когда электрическое напряжение, приложенное к торцам кристалла, может вызвать расширение или сжатие кристалла. Таким образом, используя эти отмеченные характеристики пьезоэлектрических кристаллов, пьезокристаллы нашли свое применение в качестве критического компонента пьезоэлектрического инжектора. Обладая способностью быстро расширяться при контакте с электрическим зарядом, пьезоэлектрические кристаллы служат эффективными исполнительными механизмами в дизельных топливных форсунках. Эта технология действует в пять раз быстрее, чем стандартная традиционная форсунка, и работает без трения, что приводит к точным измерениям топлива и может впрыскивать топливо от 6 до 10 раз за цикл сгорания.
Как работают пьезофорсунки?
Ключом к функционированию современной технологии Common Rail является пьезоэлектрический инжектор. В дизельных форсунках Piezo пьезокристаллы изменяют свою структуру менее чем за тысячные доли секунды, слегка расширяясь при подаче электрического напряжения. Сотни пьезопластин, уложенных друг на друга в инжекторе, будут расширяться, и при этом происходит линейное движение, которое передается непосредственно на иглу инжектора без какой-либо механической связи между ними. Это предотвращение механических сил, действующих на иглу форсунки, является отличительной чертой такого встроенного пьезоинжектора, и это уменьшает движущиеся массы и трение, что приводит к большей стабильности инжектора.
Блок управления двигателем со специально разработанным выходным каскадом используется для включения встроенной пьезофорсунки Common Rail. Поскольку дизельные форсунки Piezo используются в системах впрыска Common Rail, топливо под высоким давлением непрерывно подается к наконечнику форсунки, где находится игла, предотвращающая впрыск топлива. На вершину этой иглы также направляется топливо под давлением, усилие от которого удерживает иглу закрытой. При подаче питания пьезокристалл открывает клапан над иглой. Это позволяет топливу под давлением в верхней части иглы возвращаться в бак через возвратную линию. Без давления, удерживающего иглу закрытой, топливо впрыскивается в камеры сгорания. Позже привод обесточивается, закрывая клапан, что затем вызывает накопление топлива под высоким давлением, которое заставляет иглу снова закрыться.
Каковы преимущества пьезоинжекторов?
Поскольку пьезоинжектор работает быстрее, он может выполнять больше впрысков за один ход цилиндра и обеспечивает более высокое давление в топливной системе. Это улучшает распыление дизельного топлива, обеспечивая улучшенный импульс распыления и большую точность. Кроме того, технология обеспечивает большую гибкость в отношении начала закачки и соответствующего временного интервала между отдельными событиями закачки. Кроме того, новые разработанные пьезоинжекторы имеют меньшие размеры и вес по сравнению с традиционными инжекторами. С использованием Piezo Fuel Injectors , мы можем извлечь выгоду из улучшенного контроля сгорания, меньшего расхода топлива, снижения шума, улучшения характеристик двигателя и значительного сокращения выбросов.
—
ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Этот блог предоставляет общую информацию и не должен восприниматься как техническая консультация. Представленная информация может быть неполной или неактуальной. Поскольку каждая ситуация уникальна, вам всегда следует консультироваться с обученным специалистом по впрыску дизельного топлива, чтобы получить рекомендации конкретно в вашем случае.
Сообщения в блогах могут быть написаны приглашенными авторами и другими создателями контента. Представленные мнения и информация не обязательно отражают взгляды или мнение Sealand Turbo-Diesel Asia, и компания не делает никаких заявлений или гарантий любого рода, явных или подразумеваемых.
Магнитострикционный и пьезоэлектрический: Обзор сравнивает достоинства ультразвуковых скейлеров
Карисса Себеро, CRDH, CDA, и Рэйчел Келли, CRDH, BS
Использование силовых скейлеров приносит пользу деснам, а также меньше утомляет запястья оператора, чем руки масштабирование. Устройства для скалирования с питанием можно разделить на две категории: звуковые и ультразвуковые, в зависимости от частот, на которых они работают. Звуковые скейлеры (например, скейлер Titan) работают на частоте от 3000 до 8000 герц (то есть циклов в секунду; Гц). Они присоединяются к высокоскоростному шлангу наконечника стоматологической установки и приводятся в действие сжатым воздухом. Ультразвуковые скалеры работают на более высокой частоте примерно от 20 до 50 кГц и могут быть либо магнитострикционными, либо пьезоэлектрическими. Как правило, это переносные устройства. Существенным преимуществом ультразвуковых скейлеров по сравнению с ультразвуковыми скейлерами является промывание водой, которая удаляет зубной налет и смывает остатки зубодесневого кармана. Кроме того, кавитация возникает, когда в потоке воды образуются пузырьки. Когда эти пузырьки разрушаются, они разрушают клеточные стенки вредных бактерий. Звуковые скейлеры не вызывают кавитации.
Магнитострикционные (доступные от Dentsply и Parkell) и пьезоэлектрические (доступные от EMS и Hu-Friedy) силовые скейлеры представляют собой два типа ультразвуковых устройств, применяемых в стоматологической практике. Было доказано, что оба препарата эффективны для удаления зубного камня и пятен. Оба они также имеют множество вставок для различных нужд, таких как удаление тяжелых отложений, строгание корней и т. д. Различия заключаются в том, как работают эти два устройства. Магнитострикционные преобразователи мощности работают на оптимальной частоте от 20 кГц до 40 кГц, тогда как пьезоэлектрические преобразователи мощности работают на несколько более высокой оптимальной частоте 29 кГц.кГц до 50 кГц. В магнитострикционных скейлерах энергия преобразуется в вибрации от эллиптических ходов металлического стержня устройства или стопки металлических листов. Все поверхности наконечника активны в удалении мусора. В пьезоэлектрическом скейлере ходы выполняются по линейной схеме с помощью кристаллов, активируемых керамическим наконечником. Только боковые стороны эффективны при удалении мусора.
Рассеивание энергии
Рассеивание энергии для магнитострикционного преобразователя мощности делает все его стороны эффективными. Выходная энергия на наконечнике производит наибольшее количество вибраций. Это может привести к повреждению и дискомфорту пациента. Поэтому насадку никогда не следует наносить непосредственно на поверхность зуба. Поверхность наконечника производит второе по величине количество вибраций. Задняя часть наконечника производит меньше энергии, чем острие или лицо. Боковые поверхности наконечника производят меньше энергии, чем острие или грань, и чаще всего используются при масштабировании мощности.
Рассеивание энергии для пьезоэлектрического скейлера отличается от такового для магнитострикционного скейлера, так как эффективны только боковые стороны. Наиболее эффективной частью наконечника являются последние 2,4 мм, и ее можно сравнить с кюреткой Грейси.
Магнитострикционные преимущества — Все магнитострикционные вставки универсальны независимо от производителя, а пьезо-наконечники — нет. Маленькие пьезо-насадки необходимо вставлять в наконечник с помощью специального инструмента, и их легко потерять. Магнитострикционный наконечник обеспечивает больший инфекционный контроль, чем пьезоэлектрический наконечник, поскольку меньшая его часть находится в прямом контакте со ртом пациента. Как упоминалось ранее, еще одним преимуществом является то, что все стороны магнитострикционного наконечника могут использоваться для удаления отложений, в отличие от пьезоэлектрического.
Пьезоэлектрические преимущества. Пьезо требует меньше воды для управления теплом. Это может быть более удобно для пациентов с респираторными заболеваниями, такими как астма и хроническая обструктивная болезнь легких. Пьезо также можно использовать у всех пациентов с кардиостимуляторами, тогда как магнитострикционные скейлеры нельзя. Кардиостимуляторы старого типа не имеют защитного экрана, поэтому магнетизм скалера может мешать их работе. Тщательный медицинский осмотр, чтобы определить, есть ли у пациента старый кардиостимулятор, имеет решающее значение. Может потребоваться вызов врача, если пациент не уверен.
Металлические пакеты на магнитострикционных вставках легко сгибаются, что может ухудшить вибрацию и общее функционирование. Для пьезо это не проблема. Пьезоэлектрический наконечник также шире и поэтому более эргономичен, чем более тонкий магнитострикционный наконечник. Поскольку весь наконечник не вибрирует, тактильная чувствительность пьезоэлемента может быть выше.
Предпочтения пациентов клиники
С 20 пациентами, включенными в наши требования к пациентам в Государственном колледже Восточной Флориды, мы провели собственное исследование. Мы хотели проверить теорию о том, что пациенты предпочли бы пьезоэлектрический скейлер магнитострикционному из-за меньшего выхода воды и вибраций. Перед исследованием мы убедились, что все вставки и оборудование подходят и соответствуют рекомендациям производителей. Во время исследования мы использовали одного и того же врача, одинаковые настройки мощности и сопоставимые вставки на одном и том же приеме. Все это было выполнено на одной и той же дуге, но в разных квадрантах, предполагая одинаковый набор зубов по всей дуге. Наши результаты этого эксперимента показали, что восемь пациентов предпочли пьезоэлектрический, восемь предпочли магнитострикционный и четверо остались безразличными.
Некоторые пациенты, выступавшие за пьезо, предпочитали меньшее количество воды и вибраций. Пациенты, предпочитающие магнитострикцию, были безразличны к выходу воды, но считали, что вибрации на самом деле более комфортны, чем вибрации пьезоэлектрического скейлера.
Затем мы провели моделирование типодонта с имитацией зубного камня, чтобы сравнить эффективность и действенность удаления зубного камня. Для расчета использовали равные части гипса, загустителя краски, краски на водной основе и шеллака. Мы равномерно поместили его на лицевые поверхности двенадцати передних зубов и дали ему высохнуть в течение ночи. Затем мы использовали одного и того же клинициста, 66% от максимальной мощности каждой машины и вставку со 100 наконечниками для каждой. Наши результаты показали, что пьезоэлектрическому скейлеру потребовалось девять минут и 25 секунд для удаления имитационного камня с шести передних зубов левой стороны, в то время как магнитострикционному скейлеру потребовалось всего 3 минуты и 37 секунд для удаления правой стороны!
Несмотря на то, что пьезоэлектрические ультразвуковые скейлеры, как правило, имеют репутацию лучших с точки зрения комфорта пациентов, наше исследование показало, что это часто не так. Благодаря нашим исследованиям магнитострикционный измеритель мощности доказал свою способность быть более эффективным при управлении временем. Однако мы понимаем, что в определенных ситуациях пьезоэлектрический усилитель окажется предпочтительным выбором. Например, если стоматологическая практика имеет большую базу пациентов из гериатрической популяции, такие состояния, как ХОБЛ и кардиостимуляторы, являются обычным явлением. В этом сценарии, если бы был выбран масштабатор мощности, предпочтение отдавалось бы пьезоэлектрическому. Однако в вашей типичной общей практике оказывается, что магнитострикционные скейлеры в целом лучше. Основываясь на наших результатах, мы пришли к выводу, что то, что в тренде, не обязательно лучше; что наиболее важно, так это эффективность, комфорт пациента и эффективность врача.
Предпочтения гигиенистов в отношении скалеров
Мы провели опрос через Survey Monkey по электронной почте и в социальных сетях. Большинство из 40 гигиенистов, принявших участие в опросе, в настоящее время практикуют в округе Бревард, штат Флорида, или поблизости от него.
81% опрошенных заявили, что используют в своих стоматологических кабинетах только магнитострикционные скалеры. 4% сказали, что они используют только пьезоэлектрический, а 15% сообщили, что используют оба. Из тех же опрошенных гигиенистов 65% заявили, что их работодатель не готов покупать их предпочтительный инструмент для удаления зубного камня. Некоторые работодатели считают, что за пьезоэлемент взимается дополнительная плата. Иногда это так, но в ходе нашего исследования мы смогли найти множество пьезоэлектрических скейлеров по сопоставимой цене. Несмотря на то, что существует множество моделей для каждого типа, мы показали типичный пьезо- и магнитострикционный скейлер, который можно найти в любой стандартной практике. Цены сильно различаются, но мы обнаружили, что в среднем они составляют около 2700 долларов за каждый. Некоторым работодателям может понадобиться то, что они считают «лучшим» продуктом на рынке. Пациенты, которые не осведомлены о различиях между ними, могут полагать, что пьезоэлектрический скалер мощности лучше, поскольку они могут выглядеть более гламурно (например, модель Acteon с цветовой кодировкой для настроек мощности). Можно понять, что работодатели не готовы менять приборы с каждым гигиенистом, пришедшим в практику. Большинству гигиенистов придется адаптироваться к имеющемуся оборудованию. Это может привести к путанице и неправильному использованию устройств, если принципы работы не понятны.
В ходе опроса мы также спросили гигиенистов, какой силовой скейлер, по их мнению, более эффективно удаляет зубной камень:
33 % считают, что магнитострикционный
4 % считает, что пьезоэлектрический
37 % считают, что оба они примерно равны
26 % затруднились ответить
89% сообщили, что предпочитают магнитострикцию пьезоэлектрику
11% сообщили, что предпочитают пьезоэлектрику магнитострикционному
Для каждого предпочтения было множество объяснений. Некоторые опрошенные гигиенисты никогда не имели возможности использовать пьезоэлемент. Некоторым гигиенистам нравится, что магнитострикционные вставки можно использовать со всех сторон. Другие говорят, что для магнитострикционных наконечников существует больше вариантов, но мы обнаружили, что многие из них на самом деле предназначены для использования с пьезоэлементами; возможно, они просто не так широко доступны для покупки у всех производителей. Наконец, многие гигиенисты считают, что магнитострикционные насадки лучше приспосабливаются к зубу.
Сторонники пьезотерапии считают, что пациенты чувствуют себя с ней более комфортно из-за мягких вибраций и меньшего расхода воды. Некоторые считают, что пьезоэлементы становятся «путем будущего», поскольку они уже очень популярны в таких регионах, как Европа и Южная Америка, и становятся все более популярными в Соединенных Штатах. В нашем опросе мы поинтересовались мнением о предпочтениях пациентов. 75% гигиенистов нашего сообщества считали, что, если бы у них был выбор, пациенты предпочли бы пьезоэлектрический скейлер магнитострикционному скейлеру.
Рэйчел Келли, CRDH, BS, , получила степень бакалавра биологических наук в Университете Центральной Флориды в Орландо и недавно закончила программу гигиены полости рта в Государственном колледже Восточной Флориды в Какао. Рэйчел в настоящее время проживает в Палм-Бей, штат Флорида, и работает в замечательной растущей частной практике в Мельбурне, штат Флорида. Карисса Себеро, CRDH, CDA, недавно окончила Государственный колледж Восточной Флориды. В качестве ассистента стоматолога она работала в системе общественного здравоохранения, прежде чем продолжить свое образование в области гигиены полости рта. Она была избрана президентом своего класса, и ей нравилось участвовать во многих внеклассных мероприятиях. В настоящее время Карисса работает в корпоративном стоматологическом кабинете в Палм-Бей, штат Флорида, 9.0003
Ссылки
Мацуда С.А. Добейтесь успеха с помощью ультразвуковой терапии. Размеры веб-сайта Dental Hygiene. http://www.dimensionsofdentalhygiene.com/2013/09_September/in_Brief/Achieve_Success_with_ULTRASONIC_THERAPY.aspx. Опубликовано в сентябре 2013 г. По состоянию на 29 августа 2016 г.
Миллер К.Р. Хорошо, хорошо, хорошо… Хорошие вибрации! Сайт журнала РДХ. http://www.