Форсунки дизельных двигателей что это

Дизельные форсунки

Ни для кого не секрет, что в автомобиле есть топливная система, в которую входит много агрегатов и устройство. В данной статье речь пойдет о насос-форсунках для дизельного двигателя. Это оборудование служит для того, чтобы подавать топливо в камеру сгорания. Насос-форсунки считаются самым проблемным оборудованием двигателя машины. Дело в том, что они часто забиваются, и их нужно постоянно прочищать, иначе мотор станет терять мощность, и топливо будет сгорать не полностью. Название насос-форсунка произошло из-за того, что это оборудование работает по принципу насоса.

Строение и разновидности

На самом деле это оборудование различается только по принципу, по которому подается топливо в цилиндры. Устройство форсунок для дизеля весьма схоже, но не стоит забывать о таких версиях, как пьезофорсунки. Эти детали очень прихотливы к качеству топлива, что значительно снижает ресурс.

Независимо от вида привода иглы, топливо в цилиндры попадает под давлением, это является обязательным условием. Помимо этого, не меняется принцип работы насоса. Во всех форсунках топливо накачивается по принципу насоса.

Как уже сказано существуют разновидности насос-форсунок для дизельного мотора.

1. Первый вид – это электромагнитный. Здесь игла работает благодаря установленному специальному клапану.
2. Второй вид – это пьезоэлектрический, здесь движение иглы происходит посредством закона гидравлики.

Второй вид появился немного позже, чем первый, но сейчас используется чаще. Происходит это потому, что впрыск этого типа происходит в разы быстрее, из-за чего двигатель выдает больше мощности.

Этот вид больше механический, потому что здесь нет нужды в электронике. Следует отметить, что форсунки для дизельного мотора не отличаются от подобного устройства для бензинового мотора. Какие виды форсунки поставить на автомобиль, выбирает производитель, исходя из многих параметров автомобиля.

Основной задачей этого оборудования для дизельного двигателя является своевременный впрыск под нужным давлением и регулировка дозы топливной смеси, которая попадет в цилиндры. Насос создает высокое давление, благодаря этому форсунка распыляет дизельное топливо по всей плоскости цилиндра. Сколько топлива нужно двигателю, определяется системой, которая отслеживает показатели двигателя.

Это оборудование состоит из нескольких агрегатов, которые выполняют свою строго определенную задачу. В состав дизельных форсунок входят: плунжер, клапаны управления, игла распылителя, обратный клапан и запорный поршень. Плунжер создает такое давление в корпусе этого оборудования, какое необходимо для качественного распыла. Распыл нужен, чтобы мотор лучше сжигал топливо.

Движется плунжер за счет вращения коленчатого вала, а возвращается на место за счет специальной пружины. Игла здесь нужна для того, чтобы топливо попадало именно в камеру сгорания, это очень важно, так происходит полное сгорания топливной смеси. На игле тоже установлена пружина, чтобы игла возвращалась на место в нужное время. Давление этой пружины зависит от давления внутри оборудования. Клапаны управления в этом оборудовании нужны для контролирования этапов впрыска.

Стадии впрыска

Для того, чтобы топливо попадало быстрее и равномерно, впрыск производится в три стадии.

1. Первая стадия — это предварительный впрыск.
2. Вторая стадия — это основный впрыск.
3. Третья стадия — это дополнительный впрыск.

Первая стадия нужна для того, чтобы основной впрыск прошел нормально, и не осталось излишек топлива в камере сгорания. Третья стадия нужна для того, чтобы очистить выхлопы от сажи.

Как известно раньше дизельные двигатель были громкими, и от них было много выхлопных газов черного цвета. Именно поэтому была придумана такая система впрыска топлива. Многие задаются вопросом, а почему бы не перестать вообще выпускать двигатели на дизеле, они же такие вредные и громкие. Дело в том, что дизельные моторы намного мощнее бензиновых двигателей. Сегодня дизельные моторы выбрасывают в атмосферу примерно одинаковое количество отходов.

Принцип работы насоса – форсунки для дизельного топлива основан на том, что топливо подается насосом из бака в топливный трубопровод и уже оттуда за счет движения плунжера заполняет магистрали в корпусе форсунки. После заполнения плунжер закрывается, и в форсунке повышается давление. Когда давление становится 13 МПа, открывается игла, и топливо попадает в камеру сгорания. Принцип работы настолько прост, что люди могут улучшать этот механизм постоянно. Таким образом, придумали трехуровневую систему впрыска, которая помогла очистить выхлопные газы. Для того, чтобы контролировать этапы впрыска, были придуманы специальные клапаны.

Принцип работы форсунки основан на том, что игла открывается в определенный момент. Этот момент определяет сам двигатель и подает сигналы датчикам, которые дают сигналы блоку управления, и игла открывается.

Такой способ привода иглы был в первом типе, в котором принцип работы основан на электрическом моторе. Во втором типе форсунок движение иглы осуществляется за счет давления в оборудовании. Оно регулируется мотором, это означает, что, когда мотор выдает больше мощности, он требует больше топлива, для этого он быстрее создает нужное давление в оборудовании и потребляет топливо. Эти типы больше механические, потому что здесь электроника не нужна вовсе.

Достоинства и недостатки

• Как правило, все механизмы и устройства форсунки имеют ряд достоинств и недостатков. К достоинствам можно отнести самостоятельную регулировку впрыска топлива. Карбюратор, который был до этой системы, приходилось настраивать самостоятельно.
• Вторым достоинством считаются минимальные выбросы в атмосферу.
• Третьим достоинством является то, что увеличивается мощность двигателя, ведь в двигатель поступает ровно столько топлива, сколько ему нужно.
• Четвертым плюсом системы считается то, что двигатель заводится в любое время года и при любых погодных условиях.
• Пятый минус состоит в том, что в отличие от карбюраторного мотора, этот реже нуждается в очистке и динамичнее разгоняется.

Но у системы есть и недостатки.

• Главным недостатком является потребность в топливе. Под этим понимается то, что расход больше чем у карбюраторного мотора, но заметен он только при условии, если в бак залито высококачественное топливо. Если в баке 92 бензин, то это практически не скажется на расходе топлива.
• Вторым недостатком считается то, что блок управления может прийти в негодность даже после падения. Это грозит дорогим ремонтом.
• Ну и третий недостаток заключается в стоимости за ремонт. Дело в том, что если будет неисправен блок управления, то машина просто не заведется. Чаще всего на автомобиль приходится покупать новый блок управления и прошивать его под свою машину. Процедура эта дорогостоящая, поэтому это является существенным недостатком.

Чтобы не довести до замены форсунок, за ними нужно своевременно ухаживать. Делать это можно самостоятельно или же отогнав машину на станцию технического обслуживания. Для того, чтобы самостоятельно провести должный уход, нужно знать их состояние.

Чаще всего во время ухода прочищаются жиклеры. Они забиваются из-за того, что в топливе содержится много лишнего мусора. В системе автомобиля предусмотрены фильтры, которые время от времени нужно менять, чтобы не прочищать топливные форсунки. Поэтому замена фильтров тоже считается уходом за топливной системой. Жиклеры могут забиваться в три этапа.

1. Первый этап — это, когда они засорены несильно, и их можно прочистить воздухом.
2. Второй этап – это, когда потребуется снять топливные форсунки и положить в специальную ванну с раствором, отправить в камеру с ультразвуком. Второй способ применяется, когда жиклеры засорены настолько, что автомобиль не заводится.

Третий способ, самый простой и используется для профилактики. Принцип очистки заключается в том, чтобы заливать специальные присадки в бак, чтобы прочищалась вся система. Делать это нужно примерно 3 раза в год.

Резюме

Прогресс не стоит на месте, и производители автомобиля разработали новую систему впрыска. Этот способ полностью автоматизирован и водителю ничего не приходится настраивать вручную. Основным элементом впрыска этого топлива являются форсунки. Они отвечают за то, чтобы топливо попадало в камеру сгорания в нужный момент. Рабочие форсунки правильно выполняют эту работу, поэтому двигатель едет ровно и на полной мощности. Независимо от этого, за ними нужен уход и постоянное контролирование.

Конспект лекции Форсунки дизелей. Назначение принцип действия конструкции

Насос-форсунка — это механизм системы непосредственного впрыска современных дизельных двигателей, когда в одном корпусе совмещены функционалы насоса и форсунки. В комплекте с форсункой работает одноплунжерный насос, который приводится в движение кулачками распредвала.

Зачем нужны насос-форсунки

Основная функция насос-форсунок — это создавать высокое давления дизельного топлива для впрыска в камеру сгорания, причем в определенный момент и четкое его количество, которые задаются ЭБУ.

Их конструкция позволяет разбивать процесс подачи топлива на фазы предварительного, основного и дополнительного впрыска, а также еще больше увеличить давление впрыска (200-250 МПа). Что в свою очередь приводит к более эффективному и экономному расходу топлива.

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.

Где находится насос-форсунка

Насос-форсунка устанавливается непосредственно в головке блока цилиндров. Часть с насосом находится снаружи блока и крепится к кулачкам распредвала, которые регулируют работу насоса. Часть с форсункой устанавливается внутрь блока — распылитель во время работы как бы “выглядывает” в камеру сгорания, рядом с выходом свечи накала, которая помогает воспламенить смесь.

Так как привод насоса идет от распредвала, насос-форсунки стоят под клапанной крышкой, поэтому снаружи собранного двигателя их не видно.

Конструкция насос-форсунки

Конструкционно насос-форсунка состоит из плунжера, управляющего клапана, запорного и обратного поршней, обратного клапана и иглы распылителя.

Плунжер отвечает за создание давление — именно он крепится к кулачкам распредвала и от них получает энергию для поступательного движения. Возврат в исходную позицию осуществляет плунжерная пружина.

Управляющий клапан регулирует впрыск топлива, а его основным элементом является игла. Сигналы клапану отправляет ЭБУ автомобиля, который полностью управляет работой двигателя.

У форсунки тоже есть пружина, которая прижимает распылитель к седлу в момент впрыска топлива. Пружина сжимается за счет давления топлива. Корректную работу системы обеспечивают запорный поршень и обратный клапан. В нужный момент через иглу распылителя в камеру сгорания под высоким давлением попадает топливо.

Как работает насос-форсунка

В начале процесса работы двигателя кулачковый механизм распредвала инициирует движение коромысла и плунжера вместе с ним. Топливо течет по каналам форсунки. Отсечка топлива осуществляется закрытием клапана. Когда давление топлива в форсунке составляет 13 МПа — подпружиненная игла распылителя занимает верхнее положение, начиная первичный впрыск горючего.

Первичный впрыск топлива инициируется управляющим клапаном. Давление падает по мере увеличения потока топлива по питающей магистрали. Предварительных впрыска может быть два — это определяется режимом работы мотора. Далее плунжер продолжает идти вниз. Закрытие клапана повышает рабочее давление в камере сгорания до 30 МПа. После чего происходит следующий ход иглы распылителя, совершая впрыск основной порции топлива в магистраль.

Количество топлива для каждого впрыска регулируется давлением. После нагнетания до уровня около 220 МПа подача топлива становится наиболее интенсивной, а мощность мотора выходит на пиковые значения. Завершает подачу основной порции топлива открытие клапана. Давление топлива в системе понижается, а игла распылителя закрывается.

Маневровые локомотивы

Форсунки предназначены для впрыскивания топлива в цилиндры в мелкораспыленном виде и обеспечения равномерного его распыления по всему объему камеры сгорания. На отечественных дизелях применяют форсунки закрытого типа, у которых полость заполнения топливом в период между впрыскиванием отделена от камеры сгорания иглой.

Чаще других повреждений у форсунок дизеля ПД1М (рис. 23) встречаются следующие неисправности: нарушение герметичности запорного конуса распылителя, зависание и износ игл распылителей, падение давления начала впрыскивания, закоксовывание и износ распылительных отверстий распылителя, ухудшение качества распыления топлива.

Ухудшение распыления вызывается чаще всего нарушением герметичности запорного конуса распылителя, а иногда заеданием (прихватыванием) иглы в корпусе распылителя. Герметичность запорного конуса распылителя достигается благодаря высокой точности изготовления деталей и разнице в углах рабочих частей конусов в 1°. Ширина притирочного пояска у нового распылителя должна быть не более 0,4 мм (рис. 24, а). По мере износа контактных поверхностей запорного корпуса увеличивается ширина притирочного пояска (рис. 24, б), уменьшается давление по контактной поверхности и топливо просачивается по запорному конусу распылителя.

Подтекание топлива в распылителе можно устранить только восстановлением рабочей части корпуса и иглы до первоначальных размеров. Устранить подтекание топлива взаимной притиркой конусов иглы и корпуса распылителя нельзя, так как в этом случае ширина притирочного пояска резко увеличивается, а на конусе иглы образуется буртик К (см. рис. 24, б). После непродолжительной работы при износе иглы контакт ее с корпусом будет происходить только по бурту и распылитель начнет подтекать.

Рис. 23. Форсунка дизеля ПД1М:

1 — регулировочный болт; 2 — контргайка; 3 — пробка корпуса; 4,14 — верхняя и нижняя тарелки пружины; 5 — пружина; 6 — корпус; 7 — отводящий штуцер; 8 — подводящий штуцер; 9 — щелевой фильтр; 10 — штанга; 11 — распылитель; 12 — гайка форсунки; 13 — уплотнительное кольцо; 15 — игла распылителя

Рис. 24. Запорный конус распылителя новый <а) и изношенный (б):

I — игла; 2 — корпус распылителя; 3 — притирочный поясок; К — уступ на конической части иглы

Геометрию запорного конуса корпуса распылителя восстанавливают набором конических притиров.

При техническом обслуживании ТО-3 и всех видах текущего ремонта форсунки дизеля и трубопровод высокого давления снимают для проверки на стенде качества распыления топлива. Перед разборкой форсунки проверяют качество распыла топлива и плотность распылителя на стенде. Корпус форсунки, имеющий трещину, заменяют, щелевой фильтр осматривают, проверяют характеристику пружины форсунки. Фильтр в корпусе форсунки устанавливают с натягом.Распылитель форсунки, не дающий нормального распыла топлива, имеющий малую плотность и подтекание, ремонтируют. Проверяют величину подъема иглы и износ распы-ливающих отверстий по истечении жидкости или воздуха на стенде. Допускается ремонт распылителей разъединением (перепаровкой) деталей с восстановлением углов рабочих конусов иглы и корпуса распылителя до чертежного размера.

Перед сборкой детали форсунки промывают в чистом осветительном керосине, каналы корпуса насоса и распылителя проверяются магнитной проволокой. Каждая собранная форсунка опрессовывается на плотность на стенде. Испытание форсунок на плотность производят профильтрованным малосернистым дизельным топливом при температуре в помещении 15- 25 °С. При затяжке пружины форсунки на давление 40 МПа (400 кгс/см2) время падения давления от 38 до 33 МПа должно быть в пределах 7-30 с. Форсунки с плотностью до 4 с допускается устанавливать на дизель при выпуске тепловоза из текущего ремонта ТР-1. Герметичность нагнетательной системы стенда проверяют один раз в месяц опрессовкой давлением 40 МПа. Падение давления от 40 до 35 МПа должно происходить в течение не менее 5 мин.

⇐Универсальный стенд по проекту А53.00.00 | Тепловоз ТЭМ2. Конструкция и ремонт | Универсальный стенд по проекту А106.02.00 для испытания форсунок⇒

Признаки неисправных насос-форсунок

О поломках в системе впрыска говорят следующие факторы:

• двигатель не заводится вообще, либо заводится с трудом;
• резкое увеличение расхода топлива;
• двигатель работает неравномерно;
• мощность работы двигателя падает на любых оборотах;
• сильное задымление выхлопа.

Какие могут быть неисправности

Загрязненный распылитель насос-форсунки

Если диагностика выявит что проблемы с двигателем возникают из-за неисправностей в работе насос-форсунок, то выйти из строя могли следующие компоненты:

• клапанный узел (наиболее часто встречающаяся проблема);
• распылитель (примерно каждый третий случай);
• электромагнитные компоненты, плунжер, пружины или корпус (выходят из строя очень редко).

Самому определить что именно сломалось в насос-форсунке невозможно — полноценную диагностику способны провести только эксперты специализированных дизельных сервисных центров.

Перечень операций, выполняющие специалисты автосервиса.

• полное диагностирование элементов питания моторного агрегата с применением современных образцов технологического оборудования;
• установка и настройка номинальных параметров с применением специальных стендов;
• промывочные и очистительные мероприятия. Широко используется оборудование для ультразвуковой обработки деталей;
• ремонтные манипуляции любой сложности.

Следует тщательно планировать и регулярно проводить сервисные осмотры и проверки дизельных элементов питания для возрастания эксплуатационного ресурса и безотказного функционирования.

Обслуживание и ремонт насос-форсунок

Специфика современных впрысковых систем заключается в высокой механической сложности узлов. Поэтому насос-форсунка не имеет срока службы и четко определенного перечня регламентных работ.

Спорным вопросом остается применение очищающих присадок в топливо и сама процедура чистки форсунок. Как и в случае с чисткой двигателя вообще, на результат могут повлиять разные факторы — в итоге можно как окончательно угробить насос-форсунки, так и наоборот продлить им жизнь. По сути если работа двигателя вас не беспокоит, то и делать ничего не нужно.

Помните, что современные топливные системы, особенно дизельные, очень чувствительны к качеству топлива.

Если какие-то из признаков неисправности заставили Вас обратиться на специализированный сервис, то они могут попробовать отремонтировать насос-форсунку с помощью следующих действий:

• проверить и исправить параметры работы насос-форсунки на стенде;
• провести чистку в ультразвуковой ванне только нижней форсуночной части или всех деталей насос-форсунки в разобранном виде;
• продефектовать и заменить изношенные компоненты;
• отрегулировать насос-форсунку на стенде после сборки.

Очистка насос-форсунок в ультразвуковой ванне

Регулировка насос-форсунок на стенде после сборки

Если ремонт не помогает, насос-форсунка меняется целиком. Самостоятельно отремонтировать насос-форсунку вряд ли возможно. Во-первых

, компоненты и ремкомплекты в основном продаются только специализированным сервисам и найти их очень сложно.
Во-вторых
, для работы нужен специнструмент и специализированное оборудование.
В-третьих
, настроить параметры работы форсунки невозможно без специального регулировочного стенда.

Форсунка дизельного двигателя: возможные дефекты и их обнаружение.

• неисправное функционирование распылительной головки;
• сбои рабочих параметров форсунки дизельного двигателя;
• выход из строя клапанного механизма;
• забивание распылительных отверстий продуктами неполноценного горения топлива.

В такой ситуации топливная смесь сгорает не полностью, данная работа двигателя является неэффективной и нестабильной. Появляются некоторые дергания моторного отсека. Наблюдается спад тяговых показателей. Электронная аппаратура показывает ошибки по причине обедненной воздушно-топливной смеси. Запуск силовой установки происходит с задержками и трудностями.

При возникновении подобных ситуаций нужно обратиться к профессионалам сервисного предприятия. Самостоятельными усилиями невозможно узнать точную проблему некорректного функционирования мотора. Для проведения диагностических операций необходимы условия и материально-техническое оснащение. Чтобы проделывать простые разборочно-сборочные манипуляции необходимо иметь специализированные приспособления, комплекс инструментов и навыки в данной области.Рекомендуется не предпринимать никаких любительских вмешательств, такие действия способны привести к дорогостоящим восстановительным работам.

Профильные мастера сервисных организаций выполняют полный спектр услуг по обслуживанию и ремонтным работам дизельных форсунок.

Подбор и покупка насос-форсунок

Для надежной работы системы впрыска топлива насос-форсунку подбирают по артикулу, который можно определить по коду детали, или используя VIN-код автомобиля. На каждый мотор устанавливаются только форсунки определенной модели, поэтому выбор сводится только к бренду производителя, которых не так много. Основные мировые производители, продукция которых устанавливается на конвейере — это Bosch, Denso, Siemens, Delphi.

• Головка блока цилиндров
• ЭБУ (электронный блок управления)

Принцип работы дизельных форсунок и частые неисправности

История изобретения и совершенствования

Первые модели дизельного двигателя, разработанные и изготовленные в конце позапрошлого века при непосредственном участии Рудольфа Дизеля, предусматривали наличие так называемой компрессорной форсунки и применение в качестве топлива керосина. Появление ТНВД позволило использовать намного более компактные и удобные бескомпрессорные форсунки.

Особенно удачной оказалась модель инжектора, созданная в 20-х годах прошлого века Робертом Бошем. Этот вариант дизельной форсунки с незначительными доработками и усовершенствованиями применяется до настоящего времени. Конечно же, эксплуатационные и технические параметры современных деталей, несмотря на общую схожесть конструкции, существенно превосходят разработки Боша, что объясняется значительным улучшением качества и точности изготовления, а также использованием в процессе производства новейших сталей и сплавов.

Ключевым усовершенствованием форсунки стало активное применение разнообразной электроники. Использование датчиков контроля и управления работой дизельного двигателя в целом и его отдельных узлов позволяет заметно повысить КПД и эффективность эксплуатации транспортного средства.

Устройство

В настоящее время продолжает активно использовать большое количество различных по конструкции и принципу действия типов дизельных форсунок. Несмотря на определенные особенности каждого из них, можно выделить несколько общих элементов или деталей, в том или ином виде присутствующих практически всегда. К ним относятся:

· корпус, в котором размещаются остальные детали и элементы дизельной форсунки;

· распылитель в виде иглы. Предназначение детали очевидно и заключается в распределении топлива в пространстве над поршнем;

· стержень или плунжер, который движется внутри корпуса форсунки, за счет чего нагнетается необходимый уровень давления;

· пружина запирания иглы. Используется для фиксации иглы в нужном положении;

· штуцер подвода топлива. Предназначен для подачи горючего в форсунку;

· управляющий клапан. Применяется для эффективного решения двух главных задач – дозировки топлива и определения регулярности его впрыскивания в камеру сжигания;

· фильтр очистки топлива. Один из элементов общей системы очистки используемого в дизельном двигателе горючего;

· штуцер обратного отвода излишков топлива. Назначение этого элемента форсунки также предельно очевидно – он применяется для того, чтобы отвести из форсунки топливо, не попавшее в камеру сжигания.

Устройство современных дизельных форсунок предусматривает обязательное наличие электронного блока управления. Входящие в него приборы и датчики в автоматическом режиме регулируют процессы, протекающие в рассматриваемом механизме, обеспечивая эффективную работу как инжектора, так и двигателя в целом.

Параметры и дефекты форсунок

Основной характеристикой топливной форсунки является её производительность. Замеряется она путём пропускания в статическом и динамическом режимах калиброванной жидкости при строго определённом документацией давлении. Динамический режим отличается работой прибора на максимально допустимой частоте и скважности импульсов, в нём учитываются переходные процессы при открытии и закрытии клапанов, то есть быстродействие и возникающие из-за инерции потери расхода.

Важной характеристикой, особенно в эксплуатации, будет качество распыла топлива. Со временем детали изнашиваются и покрываются различными отложениями и загрязнениями. Может измениться как дисперсность, так и форма факела распыла. Всё это очень сильно повлияет на эксплуатационные показатели двигателя, как пусковые, так и в режимах больших нагрузок. Проверяются данные параметры на специализированных стендах, где контроль ведётся как визуально, так и по количественным показателям в разных режимах. Одновременно контролируется герметичность клапана под максимальным давлением, не допускается ни малейших утечек. Если форсунка начинает пропускать топливо в закрытом состоянии, то двигатель перестанет запускаться из-за переобогащения смеси, а если даже и заработает, то не уложится в показатели по расходу и чистоте выхлопа. Перегревы катализатора и выпускных клапанов быстро выведут их из строя.

Для сохранения параметров форсунок, а значит и двигателя, во времени рекомендуется проведение регулярной очистки со снятием их с автомобиля. Используются специальные промывочные стенды с возможностью оценки базовых показателей. Чистка проводится циркуляцией специального сольвента в динамическом режиме, а также путём помещения инжектора в ультразвуковую ванну с моющим раствором.

Рабочие стадии

Эксплуатация дизельной форсунки предусматривает циклическое и последовательное повторение 4 рабочих стадий. В указанное число входят:

1. Закрытое положение форсунки. Начальный этап процесса. Предусматривает создание высокого давления одновременно со стороны плунжера и пружины, благодаря чему форсунка остается закрытой.

2. Начало впрыска. Автоматика подает сигнал, вследствие которого плунжер форсунки начинает двигаться вверх. В результате давление на иглу уменьшается, она также начинает подниматься, обеспечивая начало поступления топлива в камеру сгорания.

3. Полностью открытое положение форсунки. На этом этапе плунжер управления поднимается максимально, достигая верхнего упора. Это означает аналогичное перемещение иглы и режим полного открытия форсунки.

4. Конец впрыска. Завершающая стадия рабочего процесса. Она состоит в опускании управляющего плунжера и иглы форсунки, следствием чего становится перекрытие доступа горючего в камеру сжигания.

Приведенная выше схема с некоторыми корректировками достаточно точно описывает эксплуатацию дизельных форсунок любого типа. Важно понимать, что количество подобных рабочих циклов в период времени зависит от типа и мощности агрегата, вида самой форсунки и большого количества других факторов.

Что такое распылитель

Самым ответственным элементом форсунки является распылитель. Он имеет разное количество распылительных отверстий, равно как и может работать с разными системами регулирования топливоподачи. Взглянув на форсунку и, в частности, на ее распылитель, можно многое узнать о реализации подачи топлива в двигатель авто и об особенностях самого двигателя. Вот например:

• В дизелях с непосредственным впрыском установлены форсунки, имеющие 2-6 распылительных отверстий. Распылитель форсунки называют многоструйным. Он может иметь перекрываемые отверстия или же закрытый объем. В первом случае подача топлива прекращается по каждому отдельному каналу, а во втором случае игла перекрывает объем в нижней части распылителя. В этом объеме остается небольшое количество топлива, испаряющегося со временем;
• Вихрекамерные и предкамерные дизели обычно работают с распылителем, имеющим по одному отверстию и игле. Как правило, конец иглы имеет небольшой штифт, из-за чего всю форсунку называют штифтовой. Она подает большой объем топлива за короткий промежуток времени. При этом обеспечивается как наиболее благоприятный режим горения топлива, так и мягкая работа ДВС.

Некоторые неисправности форсунок напрямую связаны с распылителем. Как правило, его попросту меняют на новый. Самостоятельная замена распылителя возможна, но не рекомендована специалистами – форсунку нужно проверять на специальных стендах после замены даже одного конструктивного элемента. Желающие рискнуть могут заменить распылитель за считаные минуты: открутить гайку, поставить новый распылитель, закрутить гайку обратно. Работа должна быть проведена в стерильно чистом помещении.

Разновидности и принцип работы

В сегодняшних условиях применяются самые разные виды дизельных форсунок. Их большое разнообразие объясняется как крайне широкой сферой применения, так и различиями в задачах, для решения которых они предназначаются.

Механическая форсунка

Традиционный вариант устройства, постепенно уступающий по популярности современным инженерным решениям. Именно его принцип действия был приведен выше при описании рабочего цикла дизельной форсунки. Он базируется на срабатывании клапана при достижении определенного уровня давления.

Механическая форсунка применяется в автомобилестроении в течение нескольких десятков лет. Однако, введение новых экологических стандартов и всеобщее стремление к повышению уровня экономичности дизельных двигателей привело к неуклонному вытеснению этого классического устройства более эффективным разработкам последних лет.

Главное направление совершенствования форсунки в частности и дизельного двигателя в целом – это передача контроля и управления большинством рабочих процессов электронным приборам и датчикам. Кроме того, отдельного упоминания заслуживает форсунка с двумя пружинами, разделяющая подъем иглы на две стадии. В результате обеспечивается гибкость в подаче горючего, более полное сгорание топлива и уменьшение шума при работе агрегата.

Электромеханическая форсунка

Главное отличие от механического варианта состоит в использовании для перемещения иглы форсунки вместо пружины электромагнитного клапана. Он управляется автоматикой, благодаря чему достигается точное определение количества необходимого топлива и оптимальная периодичность его впрыска.

Электромеханическая форсунка напоминает часто используемую в инжекторных бензиновых двигателях электромагнитную версию устройства. Она не используется в дизель-моторах, так как не способна выдерживать высокое давление.

Насос-форсунка

Еще одна вариация традиционного дизельного двигателя. Устройство агрегата не предполагает наличие обычного ТНВД. Вместо него для нагнетания необходимого уровня давления используются специальные насос-форсунки. Фактически, вместо одного топливного насоса высокого давления устанавливаются несколько более простых, каждый из которых обслуживает только одну форсунку.

Такое устройство двигателя позволяет подавать топливо в камеру сгорания под очень высоким давлением. Как следствие – обеспечивается уверенное самовоспламенение и более полное сжигание горючего. Отсутствие ТНВД позволяет сделать двигатель более компактным, что также выступает немаловажным достоинством.

Однако, использование системы насос-форсунка имеет и определенные недостатки. Главные из них – высокая требовательность к качеству применяемого дизельного топлива, а также более значительные расходы на изготовление двигателя в целом. Именно поэтому стремительно растет популярность еще одной разновидности дизельных форсунок и системы, предусматривающей их применение.

Пьезоэлектрическая форсунка

Устройство пьезофорсунки напоминает электромеханические или электромагнитные аналоги. Главное отличие заключается в использовании вместо электромагнитного клапана специального пьезоэлемента, часто называемого пьезоэлектрическим кристаллом. Его наличие обеспечивает крайне высокое быстродействие устройства. Благодаря этому клапан срабатывает в 4 раза чаще, чем в обычных электромагнитных форсунках.

Нет ничего удивительного, что пьезоэлектрические форсунки стали важным элементом системы впрыска Common Rail, которая используется сегодня практически повсеместно. Ее использование позволяет увеличить эффективность работы дизельного двигателя и повысить КПД при одновременном уменьшении расхода топлива и количества вредных выбросов.

Применение пьезокристаллов в форсунках

Пьезоэлектрический эффект представляет собой изменение геометрических размеров некоторых кристаллов при подаче на них электрического напряжения. Принцип действия напоминает работу электрогидравлической форсунки, но для активации системы клапанов используется пьезокристалл цилиндрической формы. Он и преобразует электрический сигнал в механическое перемещение деталей.

Пьезофорсунки отличаются очень высоким быстродействием, поскольку изменение размеров твёрдого тела отличается малой инерционностью и значительными развиваемыми усилиями в момент противодействия мощных пружин и высокого давления в топливной магистрали. Это качество приборов сделало возможным использовать их для многократного впрыска топлива в пределах одного цикла. Можно подавать небольшие пилотные порции горючего для инициации горения, охлаждения смеси или создания завихрений, организовывать послойное воспламенение сверхбедных смесей, впрыскивать несколько дополнительных объёмов в мощностных режимах. Но и цена подобных устройств достаточно высока. Применение их оправдано в случае наиболее высокотехнологичных моторов с рекордными характеристиками по экономичности и снижению вредных выбросов.

Как работает и устроена дизельная форсунка

Сегодняшний дизельный мотор не чета своим предшественникам. Он почти ни в чем не уступают бензиновому двигателю по шуму, приемистости и экологическим показателям. И, в тоже время, по надежности, топливной экономичности и соотношению «крутящий момент – обороты коленвала», заметно превосходят.

Дизельный впрыск и работа форсунок

Горючее из топливной емкости подающей помпой направляется на вход ТНВД, которым оно распределяется и нагнетается в магистрали, соединенные с форсунками.При этом осуществляется их открытие, чтобы произвести очередной впуск горючего в цилиндры. При падении давления инжекторы закрываются.

В системе топливоподачи дизельных моторов топливным форсункам отводится особые функции. С их помощью обеспечивается прямая подача и дозирование горючего в цилиндры дизелей с частотой до 33 раз в секунду. Инжекторы эффективно распыляют топливо над поршнем в виде факела. Различные системы питания двигателей оборудуются форсунками разной конструкции и способов управления ими.

Одним из новшеств стали форсунки, имеющие датчики, фиксирующие подъем иглы, и подающие импульсы к специальным электронным блокам управления (ЭБУ), которые на их основе вырабатывают команды для ТНВД.

Новшество из двух пружин в дизельных форсунках также стало значительным шагом вперед. Несмотря на некоторое усложнение, это наделило процесс топливоподачи большей гибкостью. Сгорание рабочей смеси стало более мягким, а работа дизеля – тихой.

Особенности электромеханических форсунок

Большой толчок прогрессу систем питания дизельных моторов дали электромеханические форсунки. Принцип работы дизельной форсунки, относящейся к данному типу, следующий. Здесь давление горючего и сила сжатой пружины заменены специальным электромагнитным клапаном, контролируемым ЭБУ мотора.

Блоком управления формируются показатели топливоподачи: когда начать впрыск и какую выбрать дозу. Осуществляется это клапаном форсунки по командам от ЭБУ, которые зависят от оборотов двигателя, режима его работы, температуры и других параметров.

В результате топливно-воздушный микс в цилиндрах получается более однородным, улучшается распыл и сгорание, что обеспечивает плавное нарастание давления на поршень, которые оказывают газы от сгорающего топлива.

Благодаря более точной работе электронного впрыска у дизелей увеличилась мощность, улучшилась топливная экономичность и экологичность. Они стали заметно долговечней, уменьшилась вибрация и шум.

Насосы-форсунки

В этом способе топливоподачи ТНВД заменяется на насосы-форсунки. Работают они так. Солярка подкачивающей помпой подается на вход инжектора с собственной плунжерной парой, являющейся источником высокого давления, необходимого для впрыска горючего. Плунжерная пара приводится в действие непосредственно распределительным валом.

Отсутствие ТНВД придает такой системе компактность и экономичность. Наличие электрического клапана в насосах-форсунках обеспечивает впрыск горючего двумя импульсами. Вначале в двигатель подается небольшая доза горючего и только потом – основная.

Подача топлива системой на основе насосов-форсунок производится точно по времени и дозе. Такая система делает двигатель экономичным, его работа становится мягкой и бесшумной, а выхлоп – менее вредным.

Некоторые проблемы возникают из-за зависимости напора подачи горючего от оборотов коленчатого вала. Также их непросто ремонтировать и обслуживать из-за сложного устройства. Для насосов-форсунок требуется только качественные горюче-смазочные материалы.

Топливоподача посредством ТНВД

Традиционная схема подачи горючего с механическим ТНВД отличается надежностью и хорошо зарекомендовала себя в составе атмосферных моторов на дизельном топливе в прошлом. Данная схема топливоподачи представлена такими составляющими:

• топливной емкостью;
• фильтрами грубой и тонкой очистки;
• топливоподкачивающей помпой;
• ТНВД;
• инжекторными форсунками;
• трубопроводами небольшого напора;
• каналами большого давления;
• фильтром очистки воздуха.

ТНВД относится к главным узлам системы питания соляровых моторов. Он довольно непросто устроен, поскольку, кроме подачи сильно сжатого горючего, обеспечивает и его дозирование.
В прошлом веке механическими ТНВД оборудовались преимущественно дизельные двигатели, но их пытались устанавливать и на бензиновые моторы, как элемент, обеспечивающий непосредственный впрыск.

С помощью таких насосов можно задать нужный момент начала впрыска и подачу необходимого объема сжатого горючего в к/с цилиндров.

Топливоподача Common Rail

Ее сегодня относят к самой эффективной для подачи горючего в моторы, работающие на солярке. Ее появление датируется 1997 годом, которая через несколько лет стала очень распространенной. Common Rail или аккумуляторная топливная система теперь стоит почти на всех дизельных двигателях. Устройство дизельной форсунки здесь несколько иное.
По сравнению с другими, данная система обеспечивает значительную экономию горючего, повышенную экологическую безопасность, бесшумность, но основное – создает большее давление топливоподачи перед форсунками.

Принципиально отличает схему Common Rail от других то, что порядок получения большего напора и подача горючего разделенахронологически. Дизтопливо из емкости к системе подается подкачивающей помпой. Оно в фильтрах осветляется, оставляя примеси и прочие загрязнения на фильтр-элементах.

По низконапорным магистралям горючее попадает в механический ТНВД, закачивающий горючее в рампу, где топливо накапливается до впрыскивания к/с. В этой схеме напор горючего не связан с текущим режимом работы мотора.

На основе данных, выдаваемых датчиками на ЭБУ мотора, определяется доза, которую должен закачать насос внутрь топливной рампы. Это происходит путем открытия дозировочного клапана, после чего горючее попадает в рампу. В аккумуляторе оно имеет заданное давление, которое поддерживается регулятором.

После подачи в рампу необходимого объема топлива, ЭБУ выдает импульс для открытия инжекторов согласно работе мотора. Пока длится один цикл процесса, такая система осуществляет впрыск в три этапа:

• предварительный (с его помощью повышается температура в к/с, что способствует быстрому процессу самовоспламенения). Их количество связано с режимом работы мотора: для без нагрузочного режима их может быть два, промежуточного – один, при максимуме мощности – ни одного;
• основной (непосредственное обеспечение функционирования мотора);
• дополнительный (им подогреваются газы, что способствует более полному выгоранию углерода и уменьшает вредные вещества в выхлопе).

Common Rail может дробить фазу подачи на 7-9 порций, а величина напора может достигать 300 МПа. Такие возможности позволяют увеличить цикловой объем впрыскиваемого в к/с цилиндров топлива, что незамедлительно ведет к повышению мощности автомобилей с дизельными двигателями.

Для этой системы питания требуются дизельные форсунки типа электрогидравлических и пьезоэлектрических. Управление первых происходит с помощью электромагнитных клапанов, а вторых – пьезокристаллов, что существенно повышает их быстродействие в работе.

Системе Common Rail требуется только высококачественное топливо, поскольку в них применяются сложно устроенные форсунки, собранные из высокоточных узлов и деталей. Причем требуется их полная герметичность. Если по каким-либо причинам положение клапана окажется открытым, давление в рампе упадет, и топливоподача прекратится.

Ремонт дизельных форсунок

Итак, надежное функционирование дизельных двигателей во многом зависит от того, в каком состоянии находятся топливные форсунки. Поэтому данные устройства нуждаются в постоянном внимании (диагностике) и своевременном техническом уходе. При поломке или окончательном износе их необходимо незамедлительно ремонтировать или заменять.

В автосервисе Дизель-Моторс выполняется любой ремонт дизельной форсунки, каким бы он ни был сложным, и устанавливающейся на дизельные моторы автомашин независимо от марки. При этом форсунка присваивается новый код. Нашими специалистами будет предложено наиболее качественное и недорогое обслуживание и ремонт силовой установки вашего автомобиля.